《電磁鐵電磁繼電器》教案教學(xué)目標教學(xué)目標：知識目標：能描述電磁鐵,說明電磁鐵的特點和工作原理；了解電磁鐵強弱跟哪些因素有關(guān)；能說明電磁繼電器的結(jié)構(gòu)及工作原理，了解電磁鐵在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。能力目標：會設(shè)計實驗探究電磁鐵磁性強弱跟電流大小、線圈匝數(shù)的定性關(guān)系；學(xué)習(xí)運用控制變量的思想設(shè)計實驗。情感目標：有運用電磁鐵和電磁繼電器服務(wù)生產(chǎn)生活的意識。教學(xué)重點：探究電磁鐵磁性強弱跟哪些因素有關(guān)。教學(xué)難點：電磁繼電器的工作原理及應(yīng)用。教學(xué)過程時間教學(xué)環(huán)節(jié)主要師生活動2分鐘3分鐘6分鐘4分鐘5分鐘1分鐘1分鐘引入電磁鐵實驗探究電磁鐵應(yīng)用電磁繼電器課堂小結(jié)布置作業(yè)電磁鐵【點PPT】同學(xué)們見過電磁起重機嗎？【點PPT】電磁起重機在工作時，可以吸起鋼鐵。老師組裝了一個電磁起重機的模擬電路，【點PPT】這是起重吊頭，它實際上是一個電磁鐵?！军cPPT】這是學(xué)生電源?！军cPPT】這是一個底部有掛鉤的鐵質(zhì)圓盤。我們來看看這個起重機的工作情況吧。【點PPT】（自動播放視頻）【點PPT】三個狀態(tài)對比，你發(fā)現(xiàn)了什么？【點PPT】電路未接通時，起重吊頭不吸引鐵質(zhì)圓盤。----說明：電磁鐵無磁性。【點PPT】接通電源后，起重吊頭能吸起鐵質(zhì)圓盤。----說明：電磁鐵有磁性?！军cPPT】斷開電源時，鐵質(zhì)圓盤掉落。----說明：電磁鐵失去磁性?！军cPPT】這正是電磁鐵的工作原理：電磁鐵中有電流通過時有磁性，【點PPT】沒有電流時就失去磁性。【點PPT】我們一起來看看起重吊頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)吧。【點PPT】這是螺線管，也叫線圈?！军cPPT】這是鐵芯?！军cPPT】電磁鐵，就是內(nèi)部插有鐵芯的螺線管。【點PPT】給螺線管通電時，螺線管周圍便有磁場，為什么還要加入鐵芯呢？我們來做一組對比實驗，看一看鐵芯的作用?！军cPPT】取出鐵芯，將螺線管至于支架上；上面用彈簧懸掛鐵質(zhì)圓盤。若給螺線管通電，可通過鐵質(zhì)圓盤下降的幅度得知彈簧的伸長長度，便可研究螺線管對鐵質(zhì)圓盤的吸引力的大小，進而判斷通電螺線管的磁場強弱。【點PPT】我們來做做看吧。【點PPT】（點擊視頻）【配視頻】實驗時：給螺線管通電，此時鐵質(zhì)圓盤略有下降?！九湟曨l】螺線管內(nèi)加入鐵芯，螺線管中通過相同的電流，請同學(xué)們觀察鐵質(zhì)圓盤的下降幅度?！九湟曨l】鐵質(zhì)圓盤被牢牢吸引。【點PPT】通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)，不加鐵芯，給螺線管通電，鐵質(zhì)圓盤略有下降，彈簧的形變量較小，這說明磁場對鐵質(zhì)圓盤的吸引力較小。加入鐵芯后，螺線管中通過相同的電流時，鐵質(zhì)圓盤被磁化后的鐵芯緊緊吸住，彈簧的形變量很大，這說明磁場對鐵質(zhì)圓盤的吸引力很大?！军cPPT】磁場對鐵質(zhì)圓盤的吸引力越大，表明磁場越強。由此可見，在通電螺線管中插入鐵芯，通電螺線管的磁場和磁化后的鐵芯產(chǎn)生的磁場累加在一起，整體磁性大大增強。電磁鐵磁性強弱跟哪些因素有關(guān)？【點PPT】這是實驗是常見的電磁鐵。【點PPT】實際中，根據(jù)工作性質(zhì)不同，需要電磁鐵的磁性強弱也不同。那么，電磁鐵磁性強弱可能跟哪些因素有關(guān)呢？【點PPT】首先，電磁鐵只有在線圈中通有電流時才有磁性，那么，電流的大小應(yīng)該會影響電磁鐵磁性的強弱?！军cPPT】其次，構(gòu)成電磁鐵的主要部件是線圈，線圈的匝數(shù)和形狀可能也會影響電磁鐵的磁性強弱?！军cPPT】下面我們主要進行以下兩個探究：【點PPT】探究一：電磁鐵磁性強弱與電流大小有關(guān)嗎？【點PPT】因為線圈的形狀不易改變，所以我們進行探究二：外形相同的電磁鐵的磁性強弱與線圈的匝數(shù)會有怎樣的關(guān)系？【點PPT】我們用一段導(dǎo)線、一枚鐵釘就可以制作一個電磁鐵?！军cPPT】用漆包線代替有絕緣皮的導(dǎo)線，可以增加線圈的匝數(shù)。將漆包線纏繞到鐵釘上，用砂紙將漆包線兩端點的絕緣漆打磨掉，并將其兩端固定在接線柱上?！军cPPT】（播放視頻，配語音）給自制電磁鐵通電，電磁鐵吸引大頭針?？梢愿鶕?jù)電磁鐵吸引大頭針的多少，來判斷它的磁性強弱?！军cPPT】首先，我們來探究電磁鐵磁性強弱與電流大小有關(guān)嗎？實驗時，將電磁鐵與滑動變阻器、電流表串聯(lián)起來，通過開關(guān)接到電源上。【點PPT】調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，改變電路中的電流。請同學(xué)們認真觀察通入不同大小的電流時，電磁鐵吸引大頭針的多少有什么變化?！军cPPT】我們來進行實驗吧。（播放視頻）【點PPT】我們一起來記錄現(xiàn)象吧。【點PPT】當(dāng)電流為1A時，電磁鐵吸引的大頭針較少；【點PPT】當(dāng)電流為2A時，電磁鐵吸引的大頭針較多；【點PPT】當(dāng)電流為3A時，電磁鐵吸引的大頭針很多?！军cPPT】從實驗可以看出：電磁鐵的磁性強弱與電流大小有關(guān)。同一個電磁鐵，通入的電流越大，電磁鐵吸引的大頭針越多，【點PPT】電磁鐵磁性越強?！军cPPT】下面我們來探究，電磁鐵磁性強弱與線圈匝數(shù)是否有關(guān)？【點PPT】這是三個串聯(lián)起來的外形相似自制線圈，它們都纏繞在相同的鐵釘上，線圈匝數(shù)分別為30匝、60匝、90匝?！军cPPT】將這三個串聯(lián)的線圈通過開關(guān)接到電源上。這樣既改變了線圈的匝數(shù)，又控制了通過三個線圈的電流相等?！军cPPT】給電路通入一定的電流，請同學(xué)們觀察現(xiàn)象，并比較不同匝數(shù)的電磁鐵的磁性強弱?！军cPPT】（播放視頻）【點PPT】我們一起把現(xiàn)象記錄下來吧?！军cPPT】匝數(shù)為30匝的電磁鐵吸起的大頭針較少；匝數(shù)為60匝的電磁鐵吸起的大頭針較多；匝數(shù)為90匝的電磁鐵吸起的大頭針很多?！军cPPT】根據(jù)實驗現(xiàn)象，可得結(jié)論：電磁鐵的磁性強弱與線圈匝數(shù)有關(guān)。通入的電流一定時，外形相同的電磁鐵，匝數(shù)越多，【點PPT】電磁鐵磁性越強。【點PPT】綜上，我們可以得出結(jié)論：電磁鐵的磁性強弱與通過線圈的電流、線圈的匝數(shù)有關(guān)。電流越大、匝數(shù)越多，電磁鐵的磁性越強。電磁鐵磁性的應(yīng)用【點PPT】電磁鐵跟永磁體相比，有什么優(yōu)勢呢？永磁體的磁性有無、磁性強弱、極性都不易改變，但對于一個電磁鐵：【點PPT】1.電磁鐵磁性的有無，可以用通、斷電來控制?！军cPPT】2.電磁鐵磁性的強弱，可以用電流的大小來控制。【點PPT】3.電磁鐵磁極的極性，可以用電流的方向來控制。【點PPT】電磁鐵的實際用途很多，最直接的應(yīng)用之一是電磁起重機。電磁鐵安裝在吊車上，通電后吸起大量鋼鐵，移動到另一位之后，切斷電流，鋼鐵被放下。大型起重機一次可以吊起幾噸鋼材?！军cPPT】磁懸浮列車也用到了電磁鐵，且大多是通有強大電流的電磁鐵。磁浮列車的車廂和鐵軌上分別安放著磁體，磁極相對。由于磁極間的相互作用，列車能夠在鐵軌上方幾厘米的高度上飛馳，避免了來自車輪與軌道之間的摩擦，突破了以往列車的速度極限，最大運行速度可達500km/h以上。這幾乎達到了短程飛機的航速，并且噪聲低、動力損耗少、穩(wěn)定性高。2003年，我國上海市龍陽路至浦東機場的磁浮鐵路成為世界上第一條商業(yè)運營的磁浮鐵路?！军cPPT】2019年5月23日10時50分，速度達600km/h高速磁浮試驗樣車在青島下線。這標志著中國在高速磁浮技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。中國磁浮未來可期?！军cPPT】在電動機、發(fā)電機里，也用到了電磁鐵。【點PPT】全自動洗衣機的進水、排水閥門，感應(yīng)式出水閥門，也是電磁鐵來控制的?！军cPPT】電鈴和電磁繼電器里，也用到了電磁鐵。【點PPT】這是一個直流電鈴。（視頻）給直流電鈴?fù)姡惆l(fā)出清脆的響聲。【點PPT】讓我們來看看直流電鈴的工作原理吧。【點PPT】這是電磁鐵【點PPT】這是彈簧片【點PPT】彈簧片的一端連接著銜鐵【點PPT】銜鐵右側(cè)連接著小錘【點PPT】這是鈴?fù)搿军cPPT】這是金屬螺釘【點PPT】電路接通前，彈性片和螺釘是接觸的?！军cPPT】接通電源后，電磁鐵有磁性，吸引銜鐵，使小錘敲擊鈴?fù)攵l(fā)聲；【點PPT】同時，彈性片與螺釘分離，導(dǎo)致電路斷電，電磁鐵失去磁性，銜鐵被釋放，而彈性片又和螺釘接觸而通電。這樣循環(huán)下去，小錘就不停地敲擊鈴?fù)氚l(fā)出鈴聲。那么，電磁繼電器在電路中起什么作用呢？四、電磁繼電器【點PPT】驅(qū)動巨大機器的電流可能達到幾十安、幾百安。在工廠里，我們常?？吹焦と藥煾道冒粹o來控制機器，難道強大的電流就在按鈕下面流過？----不，用手直接控制強大的電流或操作高壓電路是很危險的，工人師傅按下的只是繼電器的開關(guān)，而電源的接通和斷開是由繼電器控制的。【點PPT】繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路通斷的裝置?！军cPPT】這是一個模擬的控制電路。這個電路中就有電磁繼電器。它分為左右兩部分。左側(cè)電路由干電池供電；右側(cè)電路連接到220V的電源上，繼電器把這兩個電路聯(lián)系在一起。我們來看看這個電路是怎么工作的吧。【點PPT】（視頻）接通右側(cè)電路，綠燈亮；閉合左側(cè)低壓控制電路中的開關(guān)，右側(cè)電路中的紅燈亮；斷開低壓控制電路中的開關(guān)，右側(cè)電路中的紅燈熄滅，綠燈亮起。再觀察一遍?！军cPPT】這樣就實現(xiàn)了低壓控制高壓。在這個電路中，實現(xiàn)低壓控制高壓的元件就是電磁繼電器，【點PPT】它是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關(guān)?！军cPPT】我們看看它的結(jié)構(gòu)。【點PPT】這是電磁鐵，【點PPT】金屬片的中間下方裝有銜鐵，【點PPT】金屬片的左端安裝了彈簧，【點PPT】這是觸點?！军cPPT】其中，隨金屬片一起上下運動的觸點是動觸點【點PPT】動觸點上下兩側(cè)各有一個靜觸點。【點PPT】通過局部放大視頻，請同學(xué)們仔細觀察電磁繼電器的工作過程。尤其關(guān)注銜鐵和觸點。【點PPT】（視頻）再觀察一遍。【點PPT】【點PPT】我們來對比分析：當(dāng)沒有電流通過電磁鐵時，在彈簧拉力作用下，動觸點與上方的靜觸點接通。【點PPT】當(dāng)有電流流過電磁鐵時，電磁鐵把銜鐵吸下，動觸點與下方的靜觸點接通。【點PPT】以剛才的演示電路為例，【點PPT】我們看其工作電路的示意圖，左側(cè)是電磁鐵所在的低壓控制電路，【點PPT】右側(cè)電路為紅綠燈工作電路?！军cPPT】當(dāng)?shù)蛪嚎刂齐娐窋嚯姇r，電磁鐵無磁性，在彈簧拉力作用下，右側(cè)工作電路中的兩個上方觸點接觸，綠燈亮?！军cPPT】給低壓控制電路通電，電磁鐵有磁性，銜鐵被吸引，右側(cè)工作電路中的兩個下方觸點接觸，高壓電路中綠燈熄滅、紅燈亮起。像這樣，工人師傅的按鈕只控制電磁鐵電流的通斷，而高電壓、強電流電路的通斷則由觸點控制，人們就可以安全方便地操縱大型機械了。【點PPT】若將這個開關(guān)換成水位控制開關(guān)，便是一個“防汛報警器”了?！军cPPT】如果將控制電路中的開關(guān)換成對光、煙霧、溫度等敏感的元件，便可實現(xiàn)智能自動控制。留心觀察，你一定會發(fā)現(xiàn)更多電磁繼電器的應(yīng)用，定會感受到科技的魅力。課堂小結(jié)【點PPT】同學(xué)們，來梳理今天所學(xué)內(nèi)容吧，我們認識了電磁鐵，學(xué)習(xí)了電磁鐵的工作原理；【點PPT】探究了電磁鐵的磁性強弱跟電流大小、線圈匝數(shù)的關(guān)系；了解了電磁鐵在生活中的應(yīng)用?！军cPPT】學(xué)習(xí)了電磁繼電器的作用、結(jié)構(gòu)和工作原理。布置作業(yè)【點PPT】請同學(xué)們完成今天的作業(yè)：基礎(chǔ)性作業(yè)：完成“學(xué)生資源”中的課后練習(xí)。拓展性作業(yè)：利用所學(xué)知識設(shè)計一款酒精含量報警器，滿足如下條件：酒精含量低于設(shè)定值時，電路中的綠燈亮；含量達到設(shè)定值時，綠燈熄滅，紅燈亮且電鈴響。今天，我們就學(xué)到這里，同學(xué)們，再見！知能演練提升能力提升1.下列功能中,電磁繼電器不能完成的是()A.控制工作電路中電流的連續(xù)變化B.控制工作電路中電流的有無C.利用低電壓、弱電流控制高電壓、強電流D.遠距離自動控制與操作2.在探究影響電磁鐵磁性強弱的因素時,小科設(shè)計了如圖所示的電路,下列相關(guān)說法不正確的是()A.電磁鐵A、B上方都是S極B.通過電磁鐵A和B的電流相等C.電磁鐵A的磁性強于電磁鐵B的磁性D.向右移動滑片P,電磁鐵A、B磁性都減弱3.如圖所示,閉合開關(guān),將滑動變阻器的滑片P向右移動時,彈簧測力計的示數(shù)變小。則下列分析正確的是()A.電磁鐵的上端為S極B.電源左端為“+”極C.斷開開關(guān),彈簧測力計示數(shù)為零D.若滑動變阻器的滑片P不動,抽去電磁鐵鐵芯,彈簧測力計示數(shù)增大4.下圖可以說明巨磁電阻的特性。閉合開關(guān)S1、S2并使滑片P向左移動,觀察到指示燈變亮,那么()A.電磁鐵左端為S極B.巨磁電阻兩端的電壓變大C.巨磁電阻阻值隨磁場增強而變大D.巨磁電阻阻值隨磁場增強而變小5.消防應(yīng)急燈在沒有停電時,燈是熄滅的;停電時,標有“36V”字樣的兩盞燈就會正常發(fā)光。如圖所示的電路中符合要求的是()6.下圖是一種水位自動報警器的原理圖。水位沒有達到金屬塊A時,燈亮;水位達到金屬塊A時,由于一般的水是,燈亮。

7.探究影響電磁鐵磁性強弱的因素的實驗中,小明用電池(電壓一定)、滑動變阻器、數(shù)量較多的大頭針、鐵釘以及較長導(dǎo)線為主要器材,進行如圖所示的簡易實驗。(1)他將導(dǎo)線繞在鐵釘上制成簡易電磁鐵,并巧妙地通過來顯示電磁鐵磁性的強弱,下面的實驗也用這種方法的是。(填寫字母)

A.認識電壓時,我們可以用水壓來類比B.用光線來描述光通過的路徑C.把敲響的音叉接觸水面,看有沒有濺起水花,來判斷音叉有沒有振動(2)連接好電路,使滑動變阻器連入電路的阻值較大,閉合開關(guān),觀察到如圖甲所示的情景。接著,移動滑動變阻器滑片,使其連入電路的阻值變小,觀察到如圖乙所示的情景,比較圖甲和圖乙,可知圖中的電流較小,從而發(fā)現(xiàn),通過電磁鐵的電流越(選填“大”或“小”),磁性越強。

★8.某種拍攝機動車闖紅燈的裝置的工作原理示意圖如圖所示。當(dāng)紅燈亮?xí)r,控制電路中的自動開關(guān)才接通,此時當(dāng)汽車(相當(dāng)于一個大鐵塊)通過停止線附近區(qū)域的埋在地下的感應(yīng)線圈時,感應(yīng)線圈磁場就發(fā)生很大變化,使埋在地下的感應(yīng)電源產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電壓。攝像系統(tǒng)在電路接通時可自動拍攝違規(guī)車輛。(1)當(dāng)綠燈亮?xí)r,攝像系統(tǒng)能否工作?。理由是________________________________________________。

(2)埋在地下的感應(yīng)電源正、負極變化是否影響攝像系統(tǒng)工作?。

探究創(chuàng)新★9.為保證橋梁以及過橋車輛的安全,工作人員在某橋梁的入口處安裝了“超載檢測報警系統(tǒng)”。檢測時,當(dāng)車輛所受重力小于105N時,綠燈亮、紅燈滅,表示可以通行;當(dāng)車輛重力大于等于105N時,紅燈亮、綠燈滅,表示禁止通行。系統(tǒng)中的電路元件如圖甲所示,其中壓力傳感器Rx在檢測時承受車輛的全部重力,它的阻值隨所受壓力F變化的圖像如圖乙所示;R0為定值電阻;電磁繼電器線圈的阻值為10Ω。當(dāng)流過線圈的電流大于等于30mA時,通電線圈的作用效果大于彈簧的作用效果,銜鐵被吸下,動觸點P和靜觸點M斷開并和靜觸點N接通;電池組的電壓為6V;綠燈、紅燈的正常工作電壓均為220V。(1)請在圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線完成電路連接。(2)定值電阻R0的阻值為Ω。

知能演練·提升1.A電磁繼電器是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關(guān),通過它可以實現(xiàn)弱電流控制強電流、低電壓控制高電壓、遠距離控制和自動控制。故選A。2.A由安培定則可知,電磁鐵A的上方為N極,B的上方為S極,故A錯誤,符合題意;由題圖可知,電磁鐵A和B串聯(lián)接入電路中,所以電流相等,故B正確,不符合題意;電磁鐵A和B的電流相同,由題圖可知A的線圈匝數(shù)多于B的線圈匝數(shù),所以A的磁性強于B的磁性,故C正確,不符合題意;向右移動滑片P,滑動變阻器接入電路的電阻變大,根據(jù)歐姆定律可知,電流減小,電磁鐵A、B磁性都減弱,故D正確,不符合題意。3.D滑片P向右移動時,電阻變小,電流變大,電磁鐵磁性變強;而條形磁體下端為N極,且測力計示數(shù)變小,由磁極間的相互作用規(guī)律,同名相斥異名相吸判定電磁鐵上端為N極,故A選項錯誤;電磁鐵上端為N極,由安培定則可知,電流由電磁鐵下端流入,電源右端為“+”極,B選項錯誤;斷開開關(guān),電路中無電流,電磁鐵無磁性,磁體本身有重力,此時測力計示數(shù)等于磁體重力,C選項錯誤;抽去鐵芯,磁性變?nèi)?對磁體的排斥力變小,測力計示數(shù)變大,D選項正確。4.D由安培定則知,電磁鐵左端為N極。指示燈變亮說明巨磁電阻的阻值變小,其兩端電壓也變小?；瑒幼冏杵鞯幕蜃笠苿訒r,滑動變阻器的阻值減小,由歐姆定律可知,線圈中的電流增大,則電磁鐵的磁場增強。故選D。5.C由題圖A知,沒有停電時(即220V的電路接通),電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,使下面的一只燈泡發(fā)光,不合題意。由題圖B知,右側(cè)電路的電源電壓為36V,而兩盞燈的額定電壓均為36V,要使外部電路停電時,兩盞燈都能正常發(fā)光,則兩盞燈應(yīng)并聯(lián),而圖中兩盞燈串聯(lián),不能正常發(fā)光,不合題意。由題圖C知,沒有停電時,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,上面的兩只燈泡都不發(fā)光(即熄滅);停電時,銜鐵被彈簧拉起,上面兩只并聯(lián)的燈泡可以在36V的電壓下正常發(fā)光,符合題意。由題圖D知,沒有停電時,電磁鐵有磁性,吸引銜鐵,下面的兩只燈泡都發(fā)光;而停電時,銜鐵被彈簧拉起,兩只燈泡都不發(fā)光,不