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4.电能和磁能【教材简析】本课是六年级上册能量单元的第4课。上一课通过重现奥斯特实验,学生已经初步了解电与磁的关系,知道通电导线能使小磁针发生偏转,电能产生磁。而本课希望学生能上升到“电能和磁能可以相互转化”上。聚焦部分借助生活中的磁能用具,引导学生聚焦问题进行思考:什么样的装置可以将电能转换成磁能呢?探索部分分为三个环节:一是制作铁钉电磁铁:在铁钉上绕线圈,并通电测试。学生需要进行动手操作,观察现象,并明确电磁铁的结构和制作注意事项。二是用电磁铁将大头针搬运到指定位置。通过感受电磁铁的通断控制,引导学生体会能量的转移和转换。三是电磁铁也能指南北吗?通过对比磁铁的性质,研究铁钉电磁铁是否有南北极,且电磁铁的南北极与什么有关。研讨部分提出“用电磁铁搬运物体,能量是怎样转移的?在这个过程中,能量形式是怎样转换的?”引导学生关注探索活动2过程中能量的转移与转换。拓展部分了解磁能如何转换成电能,通过大型发电机的机械传动部位图,暗示通过机械能转换成电能。【学情分析】 在第3课中,学生已经认识了电流的磁效应,初步掌握了扎线圈的一些方法,知道电能产生磁,为本课更深入的学习能量的转移与转换做好铺垫。本课需要学生自己动手制作电磁铁,利用电磁铁搬运大头针,并探究电磁铁的南北极及影响因素,在观察的同时需要用图片和文字的形式对观察所得进行记录。而学生在之前的科学学习中,已经具备了一定的动手实践和观察能力,并能进行记录,这些知识和技能储备为本课的学习奠定了基础。【教学目标】科学概念目标l 通过自制电磁铁,理解并能描述电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。l 通过搬运大头针,知道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。l 通过测试电磁铁南北极实验,知道电磁铁像磁铁一样也有南北极,且改变电流方向会改变电磁铁的南北极。科学探究目标1、 能够制作铁钉电磁铁,并亲历用铁钉电磁铁搬运大头针的实验。2、 能够利用磁铁“同名磁极相斥、异名磁极相吸”的原理,借助指南针研究电磁铁的南北极。科学态度目标l 在实验中感悟认真细致、合作探究的重要性。科学、技术、社会与环境目标l 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:自制电磁铁,并通过实验初步认识电磁铁难点:学生自己动手制作电磁铁。【教学准备】教师:学生实验材料、教学课件等小组:多股绝缘细导线1.2m左右(两端剥皮)、大铁钉、电池和电池盒、剪刀、大头针、空盒子、指南针、学习单【教学过程】3、 聚焦(预设5分钟)材料准备:课件1.出示PPT,请学生观察思考:上节课,通电线圈可以让小磁针偏转角度变大,是什么力量和能力在起作用?(预设:磁力,磁能)2.简单介绍磁能。提问:生活中哪里还能看到或用到磁能呢?(预设:磁铁,磁悬浮列车,磁悬浮地球仪,电动机,)3.生活中有很多磁能的影子,出示图片简介。生活中大部分磁能都可以由电能转化而来。今天,我们就来学习电能和磁能。(板贴)(设计意图:通过复习回顾,巩固对磁能的认识;由磁能出发联系生活,寻找生活中的磁能,引导学生认识到磁能的广泛应用,以及电能转换成磁能的重要意义,进而激发学习兴趣,增强学习动力。)二、搬运大头针(预设15分钟)材料准备:多股绝缘细导线1.2m左右(两端剥皮)、大铁钉、电池和电池盒、剪刀、大头针、空盒子、学习单1.颁布任务:今天我们要将这些大头针搬运到旁边的空盒子中。要求:不能用手直接接触大头针。这些是我们的材料(出示材料)。你有办法吗? (预设:给导线通电产生磁性,吸引大头针。 追问:学以致用,很好的想法,我们怎么让磁力更大一些呢?预设:绕成线圈,缠在铁钉上)2. 做一个电磁铁(1)观看视频,指导制作方法。提问:需要注意些什么?(预设:导线两端要打结、去皮,不能连接时间长,注意安全等)(2)要求:2-3人一组,自制电磁铁,搬运大头针,完成学习单。(3)学生自制电磁铁,教师巡视指导。3.交流研讨:接通电路时、断开电流时分别什么现象?说明什么?怎样控制大头针精准掉落在指定的空盒子中?能量是怎么转移和转换的?(设计意图:将两个探究任务合二为一,以相对真实的任务驱动,将电磁铁装置的学习制作变成解决问题、达成目的一种重要方式,以培养学生的自学能力、问题分析与解决能力,让学习过程充满趣味与挑战感。)三、研究电磁铁的南北极(预设:15分钟)材料准备:电磁铁、电池组、指南针、学习单(一)电磁铁有南北极吗?(预设:7分钟)1.出示照片。老师巡视时发现了这样的现象,有什么不同?(预设:一个电磁铁钉帽吸引大头针,一个钉尖吸引大头针)对此,你有什么想法?(预设:可能电磁铁像磁铁一样两端都有磁力;磁铁也有南北极)2.电磁铁也像磁铁一样有南北极吗?我们可以怎么判断?(预设:因为磁铁同极相斥,异极相吸,把电磁铁靠近指南针,看是否与磁针一极相斥,一极相吸)3.讲解实验要求:判断电磁铁的南北极,填写记录单。4.学生探究5.交流汇报:我们组观察到,认为电磁铁的南北极分别是6.教师小结(设计意图:从实验中的现象导入,自然过渡,引发学生对电磁铁是否有磁极的思考,进而学习掌握判断电磁铁南北极的方法,为任务三探究电磁铁磁极与什么因素有关埋下伏笔。)(二)探究电磁铁的南北极与电流方向的关系(预计:8分钟)1.提问:有些小组的钉帽是南极,有些则是北极。这是怎么回事?谁能解释?(预设:可能做错了,可能与电流流向有关,可能跟导线缠绕方式有关)2.出示任务:你能给你的电磁铁换个南北极方向吗?3分钟时间,待会儿交流方法。3.交流讨论:你们组的电磁铁磁极改变成功了吗?用了什么方法?4.小结:与电流方向有关(改变电池正负极连接方式、改变线圈缠绕方向)(设计意图:经历上一个任务后,学生已经掌握检验电磁铁南北极的方法,为探究电磁铁磁极的影响因素提供技能支持。而给电磁铁的磁极换个方向,这个任务有一定开放性、趣味性,在限时条件下也有一定的挑战性。经过多组共同探索研讨,相信学生可以找到准确合适的方法来解决问题,增强实践创新的素养)四、总结拓展(预设:2分钟)1.课堂小结:通过今天的学习,我们了解到电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质;知道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;电磁铁像磁铁一样也有南北极,且改变电流方向会改变电磁铁的南北极。在下一节课中,我们还将继续研究电磁铁的奥秘。2.拓展作业:有兴趣的同学可以去搜索了解磁能如何转化为电能?(设计意图:通过总结巩固本节课学习成果;课后拓展作业指向后几课的学习,为之后的学习打下基础。)【板书设计】4. 电能和磁能电磁铁 通电-吸起大头针-有磁性 电能磁能(铁芯+线圈) 断电-不能吸起大头针-磁性消失 有南北极(与电流方向有关)【作业设计】1.以下哪种材料不是制作电磁铁的必备材料?( )A. 大铁钉 B.绝缘导线 C.导线和电池组 D.磁铁2.请判断,下列那句话是错误的?( )A. 电磁铁是由铁芯和线圈组成的装置。B. 电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。C. 电磁铁不能将电能转化成磁能。D. 电磁铁也有南北磁极。3.在“探究电磁铁的南北极与什么因素有关”的实验中,以下说法正确的是( )A.我们可以利用“同极相吸、异极相斥”的原理判断电磁铁的南北极。B.电磁铁的南北极是固定不变的。C.其他条件不变,改变电流方向,电磁铁的南北极就会发生变化。D.其他条件不变,改变导线的缠绕方向,电磁铁的南北极不会发生变化。参考答案:1.D 2.C 3.C【学习记录单】学习记录单1:搬运大头针任务要求制作一个电磁铁,将大头针搬运到空盒子中实验材料绝缘细导线(两端剥皮)、大铁钉、电池和电池盒、剪刀、大头针、空盒子、学习单电磁铁绕线图(简画出导线缠绕方式)我的发现接通电路时,电磁铁_(能/不能)吸起大头针,说明_(有/没有)磁性;断开电路时,电磁铁_(能/不能)吸起大头针,说明_(有/没有)磁性。我的思考1.怎么精准控制大头针掉落到指定位置?2.搬运过程中,能量是怎么转移和转换的?学习记录单2:判断电磁铁的南北极实验目的判断电磁铁的南北极实验材料电磁铁、电池组、指南针、学习单实验步骤1. 接通电路,将电磁铁钉尖靠近指南针,观察记录2. 接通电路,将电磁铁钉帽靠近指南针,观察记录3. 整理实验材料,完成记录单,并在单1绕线图中标注南北极我的发现接通电路,将电磁铁的钉尖靠近指南针,与指南针的南极_(相吸/相斥),与北极_(相吸/相斥),说明钉尖是_极;用钉帽靠近指南针,与指南针的南极_(相吸/相斥),与北极_(相吸/相斥),说明钉帽是_极。6
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