5．电磁铁主备人：陈堃【学习内容】P42-44电磁铁【文本分析】本课是在学生学习了电和磁铁的基础上来认识电磁铁的，引导学生认识电磁铁与电和磁的关系。电磁铁实际上是在通电状态下具有磁性的装置。电磁铁与永久磁铁虽有相同点，但也有不同点，本课主要让学生研究电磁铁与永久磁铁的不同之处，如电磁铁的磁力大小的改变、磁极位置的改变等等。这对于学生来说具有一定的挑战性。【学习目标】1、知道什么是电磁铁。2、能够做一个电磁铁并能发现电磁铁与祗磁铁的异同点。3、能通过探究性实验，概括出电磁铁磁力大小与电池的数量、线圈的匝数有关。4、能够设计实验探究电磁铁的磁极变化规律。5、知道电磁铁在生产生活中的应用。【导学重、难点】1、认识电磁铁的基本性质。2、探究影响电磁铁磁力大小和磁极变化的因素。【材料准备】教师准备：导线、铁钉（用火烧过的）、大头针、指南针、电视资料学生准备：电池、回形针，了解生产生活中电磁铁的运用【课时安排】2课时【导学过程】导学内容效果分析第一课时一、激趣导入：1、通过前面的学习，我们知道磁铁是可以吸起铁的，那么只有磁铁能吸铁吗？2、示已做好的电磁铁：（1）不通电靠近回形针，有变化吗？（2）接通电源，你能发现什么？3、老师用电线将铁钉绕起来通上电，就能吸起铁质品。像这样内部带有铁芯的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁。（板书）这节课，我们就来研究电磁铁。二、制作电磁铁：1、要研究电磁铁，首先就要先制作一个电磁铁。想做吗？2、（1）师介绍材料：用火烧过已经消磁的铁钉、导线、电池、回形针（2）介绍制作方法。3、小组制作电磁铁并实验直到可吸起回形针。【学生活动】4、提问：你们能比较出磁铁和电磁铁的异同吗？三、分辨电磁铁的两极：1、磁铁有南北极，电磁铁也有南北极吗？有什么办法可以让我们知道？
2、学生设计实验方案，教师指导，引导学生可用指南针进行检验。3、小组实验。【学生活动】4、学生汇报实验结果。（1）为什么有的组钉尖是南极，有的组钉尖是北极？大家互相看一看，你们的做法有什么不同？（2）学生互相观察，找出原因。教师可以让各组重新验证一下。【学生活动】5、如果电磁铁的钉帽是北极，那么改变缠绕方向和电池的正负极以后，电磁铁的钉帽会是什么极？【学生活动】6、学生汇报，大家进行分析归纳总结。四、小结：1、经过这节课的学习，你知道磁铁和电磁铁有什么相同和不同之处？第二课时一、比赛导入新课：1、各小组制作的电磁铁能吸起多少回形针呢？我们来个小组比赛吧！看哪个小组吸起的回形针多。2（1）小组比赛。【学生活动】（2）小组汇报吸起回形针的个数。3、为什么各小组吸上的回形针数量有多有少呢？4、这节课我们就一起来研究电磁铁磁力的大小与什么因素有关。二、研究电磁铁的磁力大小跟哪些因素有关1、仔细观察小组制作的电磁铁，假设一下电磁铁磁力的大小与什么因素有关？（1）学生猜测，教师板书。（2）如何证实你们的猜测？2、该怎样做实验？需要注意什么？（1）示实验表格。电磁铁问题：电磁铁的磁力大小与什么有关假设：电磁铁的磁力大小与有关。，磁力大；，磁力小。实验设计：相同条件：不同条件：实验结果：，吸回形针个；，吸回形针个。结论：电磁铁的磁力大小与有关。
（2）什么意思？学生分析理解，师适当指导。3（1）学生以小组为单位共同设计实验方案。【学生活动】（2）小组汇报实验方案，交流。师适当指导。4．学生分组实验，完成记录。【学生活动】5、各小组通过实验，你们的假设被证实了吗？（1）小组汇报，教师修改补充板书（2）通过各组实验，电磁铁的磁力大小与哪些因素有关？（学生说，师生共同总结）6、通过两节课的学习，现在你能告诉大家电磁铁和磁铁有什么相同和不同之处？三、了解电磁铁的运用：1．你们知道电磁铁在生产、生活中都有哪些应用吗？来介绍你在课前收集到的资料。【学生活动】2．播放光盘，增加学生的见识。3．请你设想一下，你还能把电磁铁应用到哪些地方？四、小结：1、经过两节课的学习，你有什么收获和感想？【板书设计】5．电磁铁消过磁的铁钉电池导线相同不同影响电磁铁磁力大小因素：铁钉粗细、电池节数、导线粗细、绕线匝数……【导学反思】【知识链接】1、法拉第成电磁感应：法拉第是英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家。法拉第主要从事电学、磁学、磁光学、电化学方面的研究，并在这些领域取得了一系列重大发现。1820年奥斯特发现电流的磁效应之后，法拉第于1821年提出“由磁产生电”的大胆设想，并开始了艰苦的探索。1821年9月他发现通电的导线能绕磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动，第一次实现了电磁运动向机械运动的转换，从而建立了电动机的实验室模型。接着经过无数次实验的失败，终于在1831年发现了电磁感应定律。这一划时代的伟大发现，使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法，成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。他始终坚信自然界各种不同现象之间有着无限多的联系，
也是在这一思想的指导下，他继续研究当时已知的伏打电池的电、摩擦电、温差电、伽伐尼电、电磁感应电等各种电的同一性，1832年他发表了论文，用大量实验论证了“不管电的来源如何，它的本性都相同”的结论，从而扫除了人们在电的本性问题认识上的种种迷雾。为了说明电的本质，法拉第进行了电流通过酸、碱、盐的溶液的一系列实验，从而导致1833-1834年连续发现电解第一和第二定律。为了正确描述实验事实，法拉第制定了迁移率、阴极、阳极、阴离子、阳离子、电解、电解质等许多概念、术语。1845年他发现了原来没有旋光性的重玻璃在强磁场作用下产生旋光性，使偏振光的偏振面发生偏转，此即磁致光效应，成为人类第一次认识到电磁现象与光现象间的关系。1846年他发表了《关于光振动的想法》一文，最早提出了光的电磁本质的思想。由于当时实验条件所限，虽未获成功，但他的思想和观点完全正确，均为后人的实验所验证。法拉第是电磁场理论的奠基人，他首先提出了磁力线、电力线的概念，在电磁感应、电化学、静电感应的研究中进一步深化和发展了力线思想，并第一次提出场的思想，建立了电场、磁场的概念，否定了超距作用观点。爱因斯坦曾指出，场的思想是法拉第最富有创造性的思想，是自牛顿以来最重要的发现。麦克斯韦正是继承和发展了法拉第的场的思想，为之找到了完美的数学表示形式从而建立了电磁场理论。2、磁悬浮列车：（1）原理：磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单地说，排斥力使列车悬起来、吸引力让列车开动。磁悬浮列车上装有电磁体，铁路底部则安装线圈。通电后，地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同，两者“同性相斥”，排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈，交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的电磁体相互作用，使列车前进。列车头的电磁体（N极）被轨道上靠前一点的电磁体（S极）所吸引，同时被轨道上稍后一点的电磁体（N极）所排斥——结果是一“推”一“拉”。磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙（一般为1—10cm），因此运行安全、平稳舒适、无噪声，可以实现全自动化运行。磁悬浮列车的使用寿命可达35年，而普通轮轨列车只有20—25年。磁悬浮列车路轨的寿命是80年，普通路轨只有60年。此外，磁悬浮列车启动后39秒内即达到最高速度，目前的最高时速是552公里。据德国科学家预测，到2014年，磁悬浮列车采用新技术后，时速将达1000公里。而一般轮轨列车的最高时速为300公里。磁悬浮列车利用“同性相斥，异性相吸”的原理，让磁铁具有抗拒地心引力的能力，使车体完全脱离轨道，悬浮在距离轨道约1厘米处，腾空行驶，创造了近乎“零高度”空间飞行的奇迹。悬浮列车的驱动和同步直线电动机原理一模一样。通俗说，在位于轨道两侧的线圈里流动的交流电，能将线圈变成电磁体，由于它于列车上的电磁体的相互作用，使列车开动。列车头部的电磁体N极被安装在靠前一点的轨道上的电磁体S极所吸引，同时又被安装在轨道上稍后一点的电磁体N极所排斥。列车前进时，线圈里流动的电流方向就反过来，即原来的S极变成N极，N极变成S极。循环交替，列车就向前奔驰。世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后，从浦东龙阳路站到浦东国际机场，三十多公里只需6～7分钟。是利用“异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的吸力是车辆浮起来。上海磁悬浮列车时速430公里，一个供电区内只能允许一辆列车运行，轨道两侧25米处有隔离网，上下两侧也有防护设备。转弯处半径达8000米，肉眼观察几乎是一条直线；最小的半径也达1300米。乘客不会有不适感。轨道全线两边50米范围内装有目前国际上最先进的隔离装置。（2）
磁悬浮列车的优点:列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，运行速度快，能超过500 千米／小时，运行平稳、舒适，易于实现自动控制；无噪音，不排出有害的废气，有利于环境保护；可节省建设经费；运营、维护和耗能费用低。它是21 世纪理想的超级特别快车，世界各国都十分重视发展磁悬浮列车。目前，我国和日本、德国、英国、美国都在积极研究这种车。日本的超导磁悬浮列车已经过载人试验，即将进入实用阶段，运行时速可达500 千米以上。（3）磁悬浮列车的不足：①由于磁悬浮系统是以电磁力完成悬浮、导向和驱动功能的，断电后磁悬浮的安全保障措施，尤其是列车停电后的制动问题仍然是要解决的问题。其高速稳定性和可靠性还需很长时间的运行考验。②常导磁悬浮技术的悬浮高度较低，因此对线路的平整度、路基下沉量及道岔结构方面的要求较超导技术更高。③超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境都有影响。（4）中国国产磁悬浮列车:西南交通大学在2000年研制的世界第一辆载人高温超导磁悬浮列车“世纪号”以及后来研制的载人常温常导磁。
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