一.教學(xué)內(nèi)容：暑假專題——電和磁的實(shí)驗(yàn)與作圖（一）二.考點(diǎn)攝要：1、磁鐵磁場(chǎng)方向、磁鐵南北極的判斷、磁感線的畫法；磁極間的相互作用規(guī)律2、通電螺線管極性及其磁場(chǎng)方向的辨認(rèn)3、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素4、電磁鐵的重要應(yīng)用——電磁繼電器5、奧斯特實(shí)驗(yàn)三.知識(shí)要點(diǎn)：（一）磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)方向（1）磁場(chǎng)中某處的磁場(chǎng)方向就是該處小磁針N極所受的磁力的方向?？捎尚〈裴樤谠撎?kù)o止時(shí)N極的指向來確定。（2）磁感線可以形象地描述磁體周圍磁場(chǎng)的情況，磁感線箭頭表示的方向，即是磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。2、磁感線特征：①?gòu)拇朋w的N極出發(fā)，回到磁體的S極。②磁感線是閉合的曲線，不會(huì)相交。③磁感線疏密表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱，疏處磁場(chǎng)弱，密處磁場(chǎng)強(qiáng)。（二）電生磁1、奧斯特實(shí)驗(yàn)：證明電流的周圍存在磁場(chǎng)，其磁場(chǎng)方向跟電流方向有關(guān)。2、通電螺線管周圍的磁場(chǎng)及磁感應(yīng)線的形狀通電螺線管磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線跟條形磁鐵磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線形狀相似，也有兩個(gè)磁極，磁極的極性可用安培定則來判定。3、電磁鐵（1）工作原理：利用通電螺線管插入鐵芯后磁性增強(qiáng)的原理制成的。（2）外部磁場(chǎng)方向：與條形磁鐵一樣，可用安培定則來判定。（3）影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素：電流強(qiáng)度、線圈匝數(shù)、有無(wú)鐵芯。（4）電磁鐵的優(yōu)點(diǎn)：①電磁鐵的磁性有無(wú)可以通過電流的有無(wú)來控制。②磁性的強(qiáng)弱可以通過電流強(qiáng)度和線圈匝數(shù)來控制。③磁極的方向可通過電流方向來控制。（5）電磁鐵的應(yīng)用——電磁繼電器。其實(shí)質(zhì)是由電磁鐵控制的自動(dòng)開關(guān)。【典型例題】例1.如圖所示的條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向是否相同？怎樣知道條形磁鐵磁場(chǎng)中的A點(diǎn)的磁場(chǎng)方向？在圖上將它的方向作出來。解析：本題是關(guān)于磁場(chǎng)方向的問題，求解本題應(yīng)知道以下幾點(diǎn)：①除了磁感線是平行線的磁場(chǎng)（如蹄形磁鐵兩磁極間的部分磁場(chǎng)），一般的磁場(chǎng)，由于它的磁感線是曲線，故磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一般都是不同的。②磁場(chǎng)方向是反映磁場(chǎng)性質(zhì)的一個(gè)重要物理量，它表示該處小磁針N極所受的磁力的方向，要注意的是，即使小磁針不存在，該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向還是存在的。③磁場(chǎng)的方向可由小磁針在該處?kù)o止時(shí)N極的指向來判定。④如果已經(jīng)知道該磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線的分布情況，則可先作出所要研究的點(diǎn)的磁感線，再作出該點(diǎn)的切線，切線的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。對(duì)于本題，應(yīng)該先作出過A點(diǎn)的一條磁感線，然后再作出過A點(diǎn)的切線，該切線所指的方向就是A點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。很明顯，在條形磁鐵周圍的磁場(chǎng)中，各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一般是不同的。例2.如下圖所示，從一個(gè)不能打開的盒子（內(nèi)有電池組等電路元件）上的兩個(gè)小孔中伸出一段細(xì)軟的長(zhǎng)導(dǎo)線。試在不斷開該導(dǎo)線的情況下，設(shè)計(jì)兩種不同的方法判斷該導(dǎo)線中是否有電流，并根據(jù)你的設(shè)計(jì)填寫下表。所用器材主要實(shí)驗(yàn)步驟及判斷導(dǎo)線中是否有電流的方法方法一方法二解析：方法一：利用直線電流周圍的磁場(chǎng)。器材：大頭針數(shù)枚（或鐵屑）步驟及判斷方法：在導(dǎo)線下方放置數(shù)枚大頭針（或鐵屑），若能被吸引，則說明有電流，反之，則無(wú)。方法二：利用通電螺線管的磁場(chǎng)器材：一根鐵棒（或大鐵釘）、大頭針數(shù)枚步驟及判斷方法：把該導(dǎo)線繞在鐵釘上，做成一個(gè)電磁鐵，再用它去吸引大頭針，若大頭針能被吸起，則說明導(dǎo)線中有電流，反之則無(wú)。方法三：利用奧斯特實(shí)驗(yàn)。器材：小磁針步驟及判斷方法：在該導(dǎo)線正下方平行放置一枚小磁針，若小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則說明導(dǎo)線中有電流。方法四：利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用判定。器材：馬蹄形磁鐵步驟及判斷方法：將導(dǎo)線放在馬蹄形磁鐵內(nèi)，若導(dǎo)線發(fā)生水平移動(dòng)，則說明導(dǎo)線中有電流。以上方法任選兩種填入上面表格中即可。例3.實(shí)驗(yàn)室中有一個(gè)舊的學(xué)生直流電源，輸出端的符號(hào)模糊不清，無(wú)法分辨正負(fù)極，應(yīng)怎樣才能正確判斷出它的正負(fù)極？解析：判斷電源的正負(fù)極可以用許多方法，最簡(jiǎn)便的應(yīng)選電壓表觸接法和電流表觸接法，這里不再介紹，我們重點(diǎn)介紹利用兩種綜合運(yùn)用知識(shí)的方法，目的在于培養(yǎng)大家對(duì)知識(shí)的靈活運(yùn)用和開拓大家對(duì)解決實(shí)際問題的視野。方法一：利用安培定則判斷。器材：螺線管、開關(guān)、小磁針各一只，及若干導(dǎo)線。原理：通電螺線管的極性和電流方向有關(guān)，而磁極間的相互作用又有一定的規(guī)律，這樣就可以對(duì)電源極性作出判斷。步驟：（1）觀察并記下螺線管的繞線方向。（2）按圖連好電路。（3）閉合開關(guān)S后，圖中螺線管右端能吸引小磁針N極，那么電源左端為正極；若吸引小磁針S極，則電源左端為負(fù)極。方法二：利用電流的化學(xué)效應(yīng)。器材：銅棒兩根、小試管兩只、水槽、水開關(guān)、鐵架臺(tái)。原理：當(dāng)電流通過水中時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2H2O2H2↑＝O2↑因?yàn)闅潆x子帶正電，當(dāng)電流經(jīng)過時(shí)，陽(yáng)離子運(yùn)動(dòng)方向和電流方向相同，因此在和電源負(fù)極相連的電極上產(chǎn)生H2，而電解水的過程中產(chǎn)生H2的體積是O2體積的2倍，根據(jù)氣體體積的多少做出判斷。步驟：（1）在兩只試管中裝滿水，把銅棒插入其中做電極，堵住管口側(cè)置后插入水槽中，按圖連好電路。（2）閉合開關(guān)后有電流流過水槽，兩試管中有氣體產(chǎn)生，氣體多的A試管中的銅棒必和電源負(fù)極相連。例4.如圖所示，在玩具小船上裝上一個(gè)由電池、開關(guān)和螺線管組成的閉合電路，把小船沿東西方向靜置在水面上，試分析閉合開關(guān)后小船的A端將如何偏轉(zhuǎn)。解析：本題涉及兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)：①通電螺線管磁場(chǎng)方向的判定；②地磁場(chǎng)對(duì)磁體的作用。因此，在本題的分析中，在弄清楚螺線管中的電流方向、地磁場(chǎng)南北極和地理南北極的關(guān)系的基礎(chǔ)上，就不難運(yùn)用安培定則判得螺線管的右端為N極，在地磁場(chǎng)的作用下，船頭A端應(yīng)向地理的北極方向偏轉(zhuǎn)。例5.如圖所示，若要使滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，彈簧秤的讀數(shù)要變小，請(qǐng)你將變阻器連入電路中。解析：本題是關(guān)于通電螺線管的磁場(chǎng)、影響通電螺線管磁性強(qiáng)弱的因素，磁極間的相互作用和滑動(dòng)變阻器的綜合問題。本題涉及的知識(shí)點(diǎn)有：①判定通電螺線管的磁極要用安培定則；②磁極間的相互作用規(guī)律；③為了改變電路中的電流，如何連接滑動(dòng)變阻器?，F(xiàn)用推理的方法來求解本題。從本實(shí)驗(yàn)中的最后現(xiàn)象——彈簧秤的讀數(shù)變小開始，依次推理：彈簧秤的讀數(shù)變小→彈簧秤的拉力變小→用安培定則判定通電螺線管的磁極上端是S極，說明磁極間是排斥力，且變大，故磁鐵與通電螺線管間的作用力變大→電路中電流變大→滑動(dòng)變阻器的阻值變小→在滑片P向右移動(dòng)時(shí)，阻值變小的是PB段，故變阻器連入電路的方式是：C接E，B接F；或D接E，B接F。例6.如圖所示是火警自動(dòng)報(bào)警所需的基本器材，虛框中的元件叫。請(qǐng)?jiān)趫D上用鉛筆線將它們連接成火警自動(dòng)報(bào)警電路，要求當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，電燈亮，電鈴響，能發(fā)出警報(bào)。解析：本題是關(guān)于電磁繼電器應(yīng)用的問題，對(duì)本題的求解要知道幾點(diǎn)：①電磁繼電器是一個(gè)由電磁鐵控制的自動(dòng)開關(guān)，它的功能在于能夠用小電流控制大電流，用低壓電路控制高壓電路，使工人工作時(shí)離開大電流、高電壓，既安全又節(jié)省能源。②電磁繼電器的工作流程一般可按下面程序進(jìn)行分析：控制電流由于某種情況接通（或斷開）時(shí)→電磁鐵有磁性（或無(wú)磁性）→銜鐵被吸引（或釋放）→工作電路工作（接通或斷開）；③分析工作電路時(shí)，要分清銜鐵上的接點(diǎn)與哪一個(gè)觸點(diǎn)相通（是常通還是常斷），識(shí)別電路，了解工作電路的工作情況。本題的火警報(bào)警器的工作原理是：當(dāng)發(fā)生大火警時(shí)，溫度升高使雙層金屬片彎曲，接通觸點(diǎn)使控制電路中有電流通過，電磁鐵有磁性，銜鐵被吸下，接通觸點(diǎn)使工作電路中有電流通過，這時(shí)電燈亮，電鈴響。例7.給你一個(gè)帶鐵芯的螺線管、蓄電池、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器。如圖所示，要求：（1）用筆畫導(dǎo)線，把它們連接起來（連線不要交叉），要求滿足以下兩點(diǎn)：a.組成一個(gè)可以改變電磁鐵磁性強(qiáng)弱的電路。b.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向左滑動(dòng)時(shí)，電磁鐵磁性增強(qiáng)。（2）標(biāo)出通電電磁鐵的N、S極。分析：電磁鐵磁性的強(qiáng)弱可以通過電流強(qiáng)度來控制，要改變電流的大小，則需改變電路中電阻值的大小。所以要使電磁鐵磁性增強(qiáng)，需增大電流，即需通過減小電阻值來實(shí)現(xiàn)。答圖：例8.如圖A是螺線管內(nèi)的鐵芯，B是懸掛在彈簧下的鐵塊，S是轉(zhuǎn)換開關(guān)，要使彈簧的長(zhǎng)度變短，可采取的辦法有：①②③分析：彈簧的長(zhǎng)度變短→彈簧秤的拉力變小→通電螺線管對(duì)鐵片的吸引力變小，即電磁鐵磁性減弱。影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素有電流強(qiáng)度、線圈匝數(shù)、有無(wú)鐵芯。答：①開關(guān)由“1”撥到“2”或“3”，或線圈匝數(shù)減少。②減少線圈中的電流（或滑動(dòng)片向右移動(dòng)）。③抽去鐵芯?！灸M試題】（答題時(shí)間：50分鐘）1、有一根鋼針，想知道它是否有磁性，你能想出幾種方法？怎樣判斷？2、圖中繪出了磁鐵旁小磁針靜止時(shí)所指方向的圖示（小磁針黑色端為N極），正確的是（）3、如圖所示裝置，彈簧秤下端掛一鐵塊，當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是（）A.電磁鐵中的電流增大，彈簧秤讀數(shù)變大B.電磁鐵中的電流變小，彈簧秤讀數(shù)變小C.電磁鐵中的電流增大，彈簧秤讀數(shù)變小D.電磁鐵中的電流減小，彈簧秤讀數(shù)變大4、如圖所示，彈簧秤下掛一小鐵塊，沿著條形磁鐵自左向右水平方向移動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)將（）A.保持不變 B.逐漸變小 C.先減小再增大 D.先增大后減小5、某同學(xué)在做“研究電磁鐵的磁性”實(shí)驗(yàn)時(shí)，連接了如圖所示的電路，（1）閉合S1、S2時(shí)，電磁鐵磁性，只閉合S1時(shí)，電磁鐵磁性。（2）閉合S1和S2時(shí)，滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)，電磁鐵磁性。（3）S1閉合，S2由接a改為接b，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，使電流大小不發(fā)生變化，這時(shí)電磁鐵的磁性。6、如圖所示，將一根導(dǎo)線平行地拉在靜止小磁針的正上方，當(dāng)導(dǎo)線中通電時(shí)，小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱為實(shí)驗(yàn)，它表明了電流的現(xiàn)象。7、現(xiàn)有一個(gè)舊的蓄電池，無(wú)法分辨電池的正負(fù)極，小剛設(shè)計(jì)了下面的判斷電源兩極的方法。在桌面上放一個(gè)小磁針，在磁針東面放一個(gè)螺線管，如圖所示，閉合開關(guān)后，磁針指南的一端向西偏轉(zhuǎn)，則輸出端A端為極。8、如圖所示，磁鐵靠近軟鐵片ab、cd時(shí)，電燈就發(fā)光，其原因是。此時(shí)a為極，b為極，c為極，d為極。若磁鐵從圖示位置起在垂直于紙面平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，燈泡會(huì)一閃一閃發(fā)光，則當(dāng)燈熄滅時(shí)，磁鐵在位置。9、作圖題：（1）根據(jù)磁體周圍磁感線的分布及某一小磁針的指向，標(biāo)出磁體的磁極、其他小磁針的N極，和磁感線的方向。（2）按圖中小磁針靜止的位置，畫出圓盒中條形磁鐵的大致位置及磁鐵的磁極名稱。（3）用條形磁鐵A靠近懸吊的鐵棒B，使磁針靜止于圖所示位置，試標(biāo)出磁鐵A的極性。（4）如圖所示的電路，已知小磁針的指向：①標(biāo)出通電螺線管的磁極。②標(biāo)出線圈中的電流方向。③標(biāo)出a、b處所接的正、負(fù)極。（5）根據(jù)小磁針靜止時(shí)所指的方向，標(biāo)出通電螺線管的極性，并畫出導(dǎo)線的繞法。（6）完成電路圖的連接，要求兩螺線管相斥。10、小剛設(shè)計(jì)了如下的實(shí)驗(yàn)裝置來判斷一未知電源的正負(fù)極，若C是一軟鐵棒，D是磁鐵，開關(guān)S閉合后，談?wù)勀泐A(yù)測(cè)的可能的結(jié)果。11、在“研究電磁鐵”的實(shí)驗(yàn)中：（1）已有一個(gè)線圈匝數(shù)可以改變的電磁鐵（含鐵芯）、電源、開關(guān)、電流表和一小堆大頭針，還應(yīng)補(bǔ)充的器材是。（2）為了增加電磁鐵的磁性，小華同學(xué)提出了以下方案：①增大電磁鐵中的電流；②抽出電磁鐵的鐵芯；③減少線圈的匝數(shù)；④增加線圈匝數(shù)。在上述方案中，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，正確的做法是（）A.①②方案 B.②④方案 C.①④方案 D.②③方案12、如圖所示是小科同學(xué)課外所做的“制作、研究電磁鐵”實(shí)驗(yàn)的示意圖，他在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大鐵釘A比B能吸引更多的大頭針。根據(jù)圖示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象他得出的結(jié)論是：當(dāng)一定時(shí)，電磁鐵的線圈匝數(shù)越多，磁性。將滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，鐵釘吸引的大頭針將（填“變多”、“變少”或“沒有變化”），這說明電磁鐵的磁性還與有關(guān)。13、小于拿著幾個(gè)不知什么材料制成的工藝品來找小麗，對(duì)小麗說：“現(xiàn)在我們身邊沒有電流表、小燈泡，你能不能想辦法知道這些工藝品中哪些是能導(dǎo)電的哪些是不能導(dǎo)電的？“小麗犯了難，你能否運(yùn)用所學(xué)的科學(xué)知識(shí)幫助她解決這一問題？請(qǐng)說出做法，并說明這樣做的科學(xué)道理？14、（03遼寧）為了探究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)，小麗同學(xué)作出以下猜想：猜想A：電磁鐵通電時(shí)有磁性，斷電時(shí)沒有磁勝。猜想B：通過電磁鐵的電流越大，它的磁性越強(qiáng)。猜想C：外形相同的螺線管，線圈的匝數(shù)越多，它的磁性越強(qiáng)。為了檢驗(yàn)上述猜想是否正確，小麗所在實(shí)驗(yàn)小組通過交流與合作設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)方案：用漆包線（表面涂有絕緣漆的導(dǎo)線）在大鐵釘上繞若干圈，制成簡(jiǎn)單的電磁鐵，如圖所示的a、b、c、d為實(shí)驗(yàn)中觀察到的四種情況。根據(jù)小麗的猜想和實(shí)驗(yàn)，完成下面填空：（l）通過觀察電磁鐵吸引大頭針數(shù)目多少的不同，來判斷它的不同。（2）通過比較兩種情況，可以驗(yàn)證猜想A是正確的。（3）通過比較兩種情況，可以驗(yàn)證猜想B是正確的。（4）通過比較d中甲、乙兩電磁鐵，發(fā)現(xiàn)猜想C不全面，應(yīng)補(bǔ)充。15、用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，研究對(duì)象：有鐵片、鉛片（不能被磁化）、玻璃片、紙片、鋼片，將這些研究對(duì)象分別置于U形磁鐵與回形針之間，請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果填寫在下表中：那些物質(zhì)插入后回形針會(huì)下落那些物質(zhì)插入后回形針不會(huì)下落16、如圖是小強(qiáng)同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)的活動(dòng)中為某倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的一種防盜報(bào)警器，其裝有上下踏板的電極放在倉(cāng)庫(kù)的門口，電鈴和燈泡放在值班室內(nèi)。請(qǐng)仔細(xì)觀察電路，說一說這個(gè)報(bào)警器的工作原理。17、左下圖所示是一種水位自動(dòng)報(bào)警器的原理圖。水位沒有到達(dá)金屬塊A時(shí)，綠燈亮；水位到達(dá)金屬塊A時(shí)，紅燈亮。請(qǐng)你說明它的工作原理（注意：純凈的水是不導(dǎo)電的，但一般的水是導(dǎo)電的，本題指一般水）。然后根據(jù)這個(gè)電路，再設(shè)計(jì)一個(gè)電路，當(dāng)水位到達(dá)某一高度時(shí)，工作的電動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)停止（在右下圖C、D中選填“電燈”或“電動(dòng)機(jī)”）。

【試題答案】1、①將鋼針靠近細(xì)鐵屑，若它能把細(xì)鐵屑吸起，則該鋼針有磁性，否則無(wú)磁性；②將鋼針用細(xì)線懸吊起來，讓它能在水平面內(nèi)自