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电能和磁能教学设计【教材简析】本课是六年级上册能量单元的第4课，在认识电和磁的基础上，借助铁钉电磁铁来研究电能和磁能。铁钉电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置。它结构简单、制作容易、呈现的现象有趣，可以开展适合学生水平的多种研究。本课内容由四部分组成第一部分聚焦，从生活中的具体物品引出磁能的概念，并进行“磁能如何转化而来”的思考。第二部分探索，探索环节由三个活动组成1.制作铁钉电磁铁。学生通过自己在铁钉上绕线圈制作铁钉电磁铁，反复几次接通电流、断开电流，发现电磁铁的基本性质。2.利用电磁铁搬运大头针。通过电流的接通和断开，将大头针搬运到指定位置，在这个过程中深入体会能量的转移和转换。3.研究铁钉电磁铁是否有南北极。学生在探究解决这个问题的过程中会发现各组电磁铁的南北极并不是都一样，从而引出了研究电磁铁南北极与什么因素有关的讨论。第三部分研讨，深入讨论能量的转移和转换过程。第四部分拓展，了解磁能如何转换为电能，建立能量互相转换的认识。【学生分析】通过上节课的研究，学生已经知道电可以转化为磁，并且通过实验发现通电线圈可以使指南针偏转的角度最大。说到磁，学生就一定会想到磁铁，会将磁铁能吸引铁质物体和能指南北极的性质，与通电线圈产生的磁进行联系、联想甚至是比较。所以本课的研究内容和环节的推进，都是顺着学生的认知、兴趣和探奇的需求逐步展开、层层深入的，但对于学生自己绕线圈制作铁钉电磁铁的项目，由于受到学生动手能力强弱的影响，可能花费的时间会比较长。【教学目标】科学概念目标1. 电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。 2. 改变电流方向会改变电磁铁的南北极。 3. 电能和磁能可以互相转换，也能从一个物体转移到另一个物体。科学探究目标1. 能够制作铁钉电磁铁，亲历用铁钉电磁铁搬运大头针的实验。2. 能够利用磁铁“同极相斥、异极相吸”的原理，借助指南针研究电磁铁的南北极。科学态度目标在实验中体悟认真细致、合作探究的重要性。科学、技术、社会与环境目标感受到电能和磁能的相互转换，给人类生活带来了许多便利。【教学重难点】重点发现电磁铁的基本性质，发现电磁铁具有南北极并可改变的特点。难点探究电磁铁南北极发生变化与什么因素有关。 【教学准备】学生准备多股绝缘细导线1.2米左右（两端剥线）、大铁钉1枚、电池盒1个、2号电池1节、大头针8枚、指南针1个，学习单1张。教师准备教学课件、活动手册。【教学过程】一、聚焦1.复习引入，从上节课通电线圈能使小磁针产生最大偏转角度的现象出发，复习电能产生磁，并引出磁能的概念。2.出示磁悬浮列车、电磁起重机、耳机和电磁炉的照片，了解电产生磁的运用实例，思考什么样的装置可以将电能转换为磁能。设计意图利用实物理解磁具有能量，把隐性的概念显性化，同时引出聚焦的问题磁能如何由电能转化而来。二、探索（一）在铁钉上绕线圈，并通电测试1. 在复习通电线圈能产生磁的基础上，教师把导线缠绕在铁钉上（演示）。提问铁钉会产生磁性吗你是怎么想的 2. 为了观察到最真实的现象，我们需要制作这样一个装置。具体制作方法看课件或书本。3. 实验前思考。（1）看到什么现象，说明它有磁性或产生磁性（2）提醒接通电流和断开电流的状态都要试一试。（3）用铁钉的哪端去靠近大头针（建议钉尖和钉帽都要试一试） （4）有必要多次实验吗（5）通电的时间有什么要注意的吗（不能长时间接通电路） 4. 学生领取材料并开展研究，教师巡视。 5. 交流。（1）通电后的现象是怎样的（能量的转换）（2）钉帽和钉尖部分在通电的情况下都能产生磁性，但是断电的时候，它们还能像通电时一样有磁性吗6. 概念教学像这样由线圈和铁芯（这里指的就是铁钉）组成的装置叫电磁铁。设计意图明确实验的要求，强调实验过程中的对比观察和多次实验的重要性，培养科学态度。突出交流的重点，关注能量的转换现象。（二）用电磁铁将大头针搬运至指定位置1.电磁铁是怎样搬运大头针的（接通电源，电能转换成磁能）2.怎样控制电磁铁，能让大头针掉落在指定位置（断开电源，磁能消失）设计意图关注电源的接通与断开，理解能量的转换与转移。（三）电磁铁也能指南北吗1. 电磁铁具有像磁铁一样的磁性，那电磁铁会像磁铁一样有南北极吗如果有，怎么判断电磁铁的钉尖一端和钉帽一端分别是什么极 2. 引导学生利用电磁铁钉尖和钉帽分别靠近小磁针已知的南北极，根据小磁针转动的方向和“同极相斥、异极相吸”的原理来判断电磁铁的南北极。3. 准备指南针和记录纸，学生动手操作，借助小磁针开展研究。 4. 按小组顺序汇报本组电磁铁南北极情况。 5. 探究后交流。（1）观察各组的判断，发现各组实验结果各不相同，思考可能是什么原因造成了电磁铁南北极方向的不一致（2）展示不同的绕线方法和电池正负极接法的小组，发现不同的绕线方法和电池正负极接法会改变电磁铁的南北极。（3）找到并画出电流的方向，发现不同的绕线方法和电池正负极接法，其实改变的是电磁铁电流的方向，从而得出结论。设计意图利用发现问题、分析问题、解决问题的思路，来探究影响电磁铁南北极的因素。三、研讨本部分可以与探索环节的第二部分进行融合，即在实现用电磁铁将大头针搬运至指定位置后，进行研讨。1. 刚才大家实验的时候，老师看到了两种吸引大头针的情况。一种情况是同时吸几个大头针，谁来说说是怎样的过程使铁钉的钉尖能够吸住大头针的（理解能量的转换。电池输出电能，通过电磁铁将电能转换成磁能，吸引了大头针）2. 还有一种情况是电磁铁先吸引了一个大头针，然后通过这个大头针去吸引了另一个大头针，这又是什么原因呢（理解能量的转移。电磁铁通电后产生了磁能，磁能吸引了第一个大头针。同时磁能又转移到了这个大头针上，吸引了另一个大头针）设计意图通过对实验图片的分析，深入理解能量的转换和转移。四、拓展电能通过合适的装置可以转换成磁能。那么是否有这样的装置，可以将磁能转换成电能呢（磁能转换为电能，最典型的例子就是发电机，有条件的可以提供视频观看，也可以通过文字阅读使学生了解）【板书设计】- 电池 电能和磁能输出电能转换SNSN产生磁能转移转移磁能【活动手册使用说明】1. 电磁铁的组成和能量的转换与转移。活动目的让学生知道电磁铁是由哪两个部分组成的，以及在电磁铁搬运大头针时，结合活动与照片，区分能量的转换与转移。活动手册说明在探索环节的第一个活动后，让学生知道电磁铁的组成，避免学生把电池也作为电磁铁的一部分，为之后的研究做好准备。对能量的转换和转移的分析，是在探索环节的第二个活动之后展开的，要结合实验的照片和板书来进行理解和区别，这也是本课研讨环节的重点。2. 电磁铁有南北极吗活动目的让学生知道电磁铁也有南北极，改变电磁铁的电流方向可以改变它的南北极方向。活动手册说明活动手册中的四幅图，代表了在研究电磁铁是否有南北极时，在电池正负极接法或线圈绕线方向不同时的四种情况，是学生研究后的汇总图，而学生自主研究的可能就是其中的一种情况。当学生发现自己研究的结果与别的同学不一样时，就会去寻找原因，最后发现电磁铁不仅有南北极，而且南北极的方向受到电池正负极接法和线圈绕线方向的影响，归根结底影响电磁铁南北极的是电流方向。7
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