师:同学们,大家好。之前我们学习了能量的相互转换,课后还利用水果做了电池,相信大家对能量及其转换有了更深入的认识。能量无处不在且相互转换,机械能、声能、风能、电能之间都能实现转换。今天我们继续研究能量课题,先来看一段电磁起重机的工作视频,大家仔细观察,看看它是怎么搬运钢铁的?
生:老师,它用吸盘吸起铁制品,然后转移到指定地点放下。
师:说得非常好。电磁起重机能吸起这么多钢铁,与吸盘结构有关。请同学们仔细观察,有什么发现?
生:盘里有很多一圈圈的电线,还有铁心。
师:观察得很细致。今天我们要一起动手自制一个超级迷你版的电磁起重机,大家大胆想想该怎么做?
生:如果将通电导线缠绕在铁钉上,铁钉会有磁性吗?能不能成功我们倒是可以试试。但是有了磁性吸引了铁制的东西,那还能放下吗?
师:那咱们就一起试试吧。老师给你们准备了导线、铁钉,还有回形针,大家试试看。先把导线绕在铁钉上,像电磁起重机一样沿一个方向缠绕,然后将导线的两端与电池相连,看看能否吸起回形针。
师:好的同学们,请三人一组,模拟吸盘的结构通电,观察能不能吸引回形针。做完实验后要马上断开电源,再看看会发生什么,在自己的手册上进行记录。
师:下面我们制作一个简易电磁铁,材料有导线、铁钉、电池以及铁制回形针。我们先将导线缠绕在铁钉上,缠绕的时候要注意导线的一端留出一定距离,然后沿同一方向缠绕在铁钉上。缠绕时要用点力使导线和铁钉紧密结合在一起,多缠绕几圈。现在我们将两端留出的导线打个结,这样一个简易电磁铁就制作完成了。下面我们通过实验验证一下,在未通电之前,这个电磁铁能否吸引起铁制回形针。
师:从观察中我们可以看出,在未通电之前,铁钉是不能吸引起铁制回形针的。接下来我们将这个电磁铁通上电,把导线的两端和电池的两极连接。
师:通电之后我们发现,这根铁钉就可以吸引起铁质回形针了。做这个实验时千万要注意,通电的时间不宜过长,试验完成后要马上断开电源。
师:老师要考考大家,看看谁对吸盘的观察最细致,吸盘里的绕线是什么样的?
生:老师,我发现这个电线绕得很整齐紧密,方向也是一样的,不会反复绕。
师:对了,老师在这里提醒大家,绕线时要注意方向一致,两端留出一定长度,两头打好结。接通电源,铁钉和线圈的组合就可以吸引回形针了,和磁铁一样有磁力。思考一下,为什么断电之后就不能吸引铁质回形针了?
生:之前学过通电的导线有磁性,接通电流产生磁性,断开电流磁性消失,和电磁起重机一样可以吸,可以放。
师:通过大家的实验结果汇报,你们发现了什么?想想看能量是怎么变化的?
生:能把铁质回形针吸引起来,就是把电能转换成了磁能。
师:非常准确。通过你们的探索,老师来总结一下,由铁心和线圈两部分组成的装置称为电磁铁。电磁铁通电时有磁性,断电后磁性会随之消失。
生:老师,我们发现电磁铁可以吸引铁,以前学过的磁铁也可以,但是磁铁分为南北极,电磁铁有吗?我觉得我们可以假设有,然后用判断磁铁南北极的方法去验证。
师:假设是我们科学研究中一个常用的方法。同学们,想想看,联系已学知识,你怎么判断?
生:我们之前学的是用悬挂法,用指南针。
师:同学们的方法都可以,老师准备了指南针。今天我们先用指南针来验证,我们将电磁铁的一端靠近指南针,判断电磁铁有无磁极,若有,则在铁钉的顶尖上标上N或S。
生:老师,我们发现电磁铁也是有磁极的,但是为什么我们的磁极不一样呢?
生:可以看看咱们的装置哪里不一样,有可能是因为电池正负极接入方向不同。
生:也有可能是因为线圈缠绕的方向不同。
师:同学们的猜想都很合理,我们接下来验证一下,调换电磁铁装置中的正负极接线,再看看。老师提醒大家请注意,做完实验后要马上断开电源。
师:下面我们继续做个实验,判断电磁铁有没有两极,以及电磁铁的两极是否可以发生改变。我们先将电磁铁通上电,仔细观察。此时我们将电池的正极和电磁铁左边的导线连接,电磁铁的右边导线和电池的负极连接。我们把通电后的电磁铁靠近指南针,发现此时指南针已经在晃动。
师:根据磁铁的性质,同极相斥,异极相吸,我们可以得出此时电磁铁的左边这一端是北极。下面我们将电磁铁左边的导线和电池的负极连接,电磁铁的右边导线和电池的正极连接。将电磁铁靠近指南针,我们发现指南针发生了变化。根据磁铁的性质,同极相斥,异极相吸,我们可以得出结论,此时电磁铁的左边是南极。由此我们可以得出结论,电磁铁也有两极,并且它的两极会根据连接电池的正负极不同而发生变化。
