一、從生活現(xiàn)象出發(fā)：認(rèn)識兩種磁鐵的“初印象”演講人CONTENTS從生活現(xiàn)象出發(fā)：認(rèn)識兩種磁鐵的“初印象”追本溯源：兩種磁鐵的工作原理差異多維度對比：特性差異的具體表現(xiàn)應(yīng)用場景：“各有所長”的磁世界動手實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證區(qū)別，深化理解總結(jié)與升華：從“區(qū)別”到“應(yīng)用”的科學(xué)思維目錄2025小學(xué)六年級科學(xué)上冊電磁鐵與永久磁鐵的區(qū)別課件各位同學(xué)、老師們：今天我們要共同探索一個(gè)既貼近生活又充滿科技感的主題——電磁鐵與永久磁鐵的區(qū)別。作為科學(xué)教師，我常帶著學(xué)生觀察教室后墻的磁貼、實(shí)驗(yàn)室的馬蹄形磁鐵，也一起拆解過舊收音機(jī)里的小電機(jī)，這些經(jīng)歷讓我深刻意識到：只有真正理解兩種磁鐵的本質(zhì)差異，才能揭開生活中“磁現(xiàn)象”的神秘面紗。接下來，我們將從概念、原理、特性到應(yīng)用，層層遞進(jìn)地展開學(xué)習(xí)，最后通過動手實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)，相信這節(jié)課會讓大家對“磁”的認(rèn)知更上一層樓。01從生活現(xiàn)象出發(fā)：認(rèn)識兩種磁鐵的“初印象”從生活現(xiàn)象出發(fā)：認(rèn)識兩種磁鐵的“初印象”在正式學(xué)習(xí)前，我們不妨先回憶幾個(gè)常見場景：1媽媽用冰箱貼固定便簽時(shí)，那枚黑色或彩色的小磁片能長期吸在冰箱上，這是永久磁鐵；2學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的電磁起重機(jī)模型通電后能吸起鐵釘，斷電后鐵釘“啪”地掉落，這是電磁鐵。3這兩種磁鐵在生活中隨處可見，但它們的“性格”卻大相徑庭。要深入理解區(qū)別，首先需要明確二者的基本概念。41永久磁鐵：“天生帶磁”的“恒力者”永久磁鐵（PermanentMagnet）是指能長期保持磁性的材料，其磁性源于內(nèi)部原子或分子的有序排列。早在戰(zhàn)國時(shí)期，中國人就發(fā)現(xiàn)了天然磁石（主要成分為四氧化三鐵）能指南北，這就是最早的永久磁鐵應(yīng)用——司南。現(xiàn)代工業(yè)中，我們更多使用人工制造的永久磁鐵，比如常見的釹鐵硼（NdFeB）、鋁鎳鈷（AlNiCo）等。它們的特點(diǎn)是：無需外界能量輸入，磁性可保持?jǐn)?shù)月甚至數(shù)年（特殊材料可保持?jǐn)?shù)十年）。2電磁鐵：“電力驅(qū)動”的“可控者”電磁鐵（Electromagnet）則是通過電流產(chǎn)生磁性的裝置，核心結(jié)構(gòu)是纏繞在鐵芯上的線圈。1820年，丹麥科學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)“電流的磁效應(yīng)”后，人們意識到電與磁可以相互轉(zhuǎn)化；1825年，英國科學(xué)家斯特金進(jìn)一步改進(jìn)，用軟鐵作鐵芯、纏繞線圈并通電流，制成了世界上第一塊電磁鐵。它的特點(diǎn)是：磁性的產(chǎn)生、消失與強(qiáng)弱完全由電流控制，斷電后磁性迅速消失。通過這組概念對比，我們已能捕捉到二者的第一個(gè)關(guān)鍵區(qū)別——磁性的“可持續(xù)性”：永久磁鐵像“自帶電池”的磁體，而電磁鐵更像“插電使用”的磁體。接下來，我們需要從“底層邏輯”出發(fā)，探究這種差異的根源。02追本溯源：兩種磁鐵的工作原理差異追本溯源：兩種磁鐵的工作原理差異要理解“為何一個(gè)恒磁、一個(gè)控磁”，必須回到它們的“磁性來源”。1永久磁鐵的“內(nèi)稟磁性”：微觀世界的“有序軍團(tuán)”物質(zhì)的磁性本質(zhì)上源于原子內(nèi)部電子的運(yùn)動（包括自旋和軌道運(yùn)動）。在永久磁鐵中，原子或分子的磁矩（可理解為微觀的“小磁針”）會因材料特性（如晶體結(jié)構(gòu)、原子間作用力）自發(fā)排列成“磁疇”——每個(gè)磁疇內(nèi)的磁矩方向一致，整體對外表現(xiàn)出磁性。以常見的釹鐵硼磁鐵為例，其內(nèi)部的釹、鐵、硼原子通過強(qiáng)交換作用“約束”磁矩方向，即使沒有外界磁場，這些磁疇也能長期保持有序。只有當(dāng)遇到高溫（超過“居里溫度”，如釹鐵硼約310℃）或劇烈撞擊時(shí)，磁疇結(jié)構(gòu)被破壞，磁性才會減弱或消失。2電磁鐵的“感應(yīng)磁性”：電流與鐵芯的“協(xié)作魔法”電磁鐵的磁性源于“電流的磁效應(yīng)”。根據(jù)安培定則（右手螺旋定則），通電線圈會在周圍產(chǎn)生磁場；當(dāng)線圈中插入鐵芯（軟鐵、硅鋼等導(dǎo)磁材料）時(shí)，鐵芯被磁化，其內(nèi)部的磁疇會沿線圈磁場方向重新排列，顯著增強(qiáng)整體磁性。這里有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：電流是“開關(guān)”：通電時(shí)，線圈磁場激活鐵芯磁疇；斷電時(shí)，線圈磁場消失，鐵芯磁疇因材料“軟磁性”（易磁化也易退磁）迅速恢復(fù)無序狀態(tài)，整體磁性消失。鐵芯是“放大器”：若線圈中沒有鐵芯（如空心線圈），其磁性會弱很多；鐵芯的存在相當(dāng)于將線圈的“小磁場”放大成“強(qiáng)磁場”。通過原理對比，我們能更清晰地看到：永久磁鐵的磁性是“內(nèi)生的、固定的”，依賴材料本身的微觀結(jié)構(gòu)；電磁鐵的磁性是“外生的、可控的”，依賴電流與鐵芯的協(xié)同作用。這種本質(zhì)差異，直接導(dǎo)致了二者在特性上的諸多不同。03多維度對比：特性差異的具體表現(xiàn)多維度對比：特性差異的具體表現(xiàn)基于原理差異，我們可以從“磁性控制、磁極變化、性能調(diào)節(jié)、退磁方式”等維度展開對比，這也是考試與生活應(yīng)用中的核心考點(diǎn)。1磁性的“有無”與“可控性”永久磁鐵：磁性是“常駐”的，只要未被破壞，無論是否接觸其他物體，始終保持吸鐵能力。例如，冰箱貼即使一年不用，仍能牢牢吸住冰箱。電磁鐵：磁性是“按需激活”的。通電時(shí)產(chǎn)生磁性，斷電后磁性幾乎完全消失（理想狀態(tài)下無剩磁，實(shí)際中軟鐵芯可能有極弱剩磁）。例如，電磁起重機(jī)通電時(shí)吸起廢鐵，斷電后廢鐵自動掉落，這正是其“可控性”的典型應(yīng)用。2磁極的“固定性”與“可變性”永久磁鐵：磁極（N極、S極）是固定的。天然磁石的磁極由地球磁場長期磁化形成，人工磁鐵的磁極在制造時(shí)通過強(qiáng)磁場“定向磁化”固定。例如，指南針的N極始終指向北方，不會因外界條件改變。電磁鐵：磁極是“可調(diào)節(jié)”的。根據(jù)安培定則，改變線圈中電流的方向（如調(diào)換電池正負(fù)極），電磁鐵的N極和S極會隨之反轉(zhuǎn)。例如，在電動機(jī)中，通過交替改變電磁鐵的磁極，可驅(qū)動轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動。3磁性強(qiáng)弱的“調(diào)節(jié)方式”永久磁鐵：磁性強(qiáng)弱由材料本身的“剩磁”（剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度）決定，制成后難以調(diào)節(jié)。例如，一塊釹鐵硼磁鐵的吸力大小在出廠時(shí)已基本確定，無法通過簡單操作增強(qiáng)或減弱。電磁鐵：磁性強(qiáng)弱可通過三個(gè)因素靈活調(diào)節(jié)：（1）電流大?。弘娏髟酱?，線圈磁場越強(qiáng)，鐵芯被磁化的程度越高，整體磁性越強(qiáng)（需注意電流過大會導(dǎo)致線圈發(fā)熱甚至燒毀）；（2）線圈匝數(shù)：匝數(shù)越多，相同電流下線圈的磁場強(qiáng)度越大（如實(shí)驗(yàn)室中，用100匝線圈比50匝線圈吸起的鐵釘更多）；（3）鐵芯材料：導(dǎo)磁性能越好的鐵芯（如純鐵比鋼更易磁化），磁性增強(qiáng)效果越明顯。4退磁的“難易程度”永久磁鐵：退磁需要“破壞其內(nèi)部磁疇結(jié)構(gòu)”，通常需要高溫（超過居里溫度）、劇烈振動或強(qiáng)反向磁場。例如，用火燒磁鐵（溫度升高）、用錘子敲打（振動），會導(dǎo)致其吸力明顯下降。電磁鐵：退磁只需“切斷電流”，鐵芯磁疇會因失去外磁場約束而迅速恢復(fù)無序狀態(tài)，磁性消失。這也是電磁鐵“響應(yīng)快”的優(yōu)勢所在。5材料與成本的差異永久磁鐵：需使用特定的磁性材料（如釹鐵硼、鐵氧體），部分高性能材料（如釹鐵硼）因含稀土元素（釹）成本較高；但一旦制成，無需額外能源，長期使用成本低。電磁鐵：核心材料是線圈（銅或鋁）和鐵芯（軟鐵），材料成本相對較低；但需要持續(xù)供電（如電池、電源），長期使用需考慮能耗成本。通過這五個(gè)維度的對比，我們可以用表格總結(jié)（教師可在黑板繪制表格）：|對比維度|永久磁鐵|電磁鐵||----------------|---------------------------|---------------------------||磁性有無|長期存在|通電有、斷電無||磁極變化|固定|可通過電流方向調(diào)節(jié)|5材料與成本的差異01.|磁性強(qiáng)弱|固定（由材料決定）|可通過電流、匝數(shù)、鐵芯調(diào)節(jié)|02.|退磁方式|高溫、振動、強(qiáng)反向磁場|斷電即可|03.|能源需求|無需額外能源|需持續(xù)供電|04應(yīng)用場景：“各有所長”的磁世界應(yīng)用場景：“各有所長”的磁世界了解了區(qū)別，我們就能理解為何生活中有些場景用永久磁鐵，有些則必須用電磁鐵——它們的特性決定了應(yīng)用的“適配性”。1永久磁鐵的“固定磁性”優(yōu)勢場景精密定位場景：如指南針（利用地磁場與永久磁鐵的相互作用）、揚(yáng)聲器（永久磁鐵與線圈電流作用產(chǎn)生振動發(fā)聲）；低能耗場景：如磁療手環(huán)、磁性玩具，無需外接電源，靠自身磁性實(shí)現(xiàn)功能。需要長期穩(wěn)定磁性的場景：如冰箱貼、磁性書簽、白板磁扣，這些物品需要“一貼即牢”，無需頻繁開關(guān)磁性；2電磁鐵的“可控磁性”優(yōu)勢場景需要“開關(guān)”磁性的場景：如電磁起重機(jī)（吸放廢鐵）、電鈴（通電吸動小錘，斷電復(fù)位）、繼電器（通過小電流控制大電流電路）；需要調(diào)節(jié)磁性強(qiáng)弱的場景：如電動機(jī)（通過調(diào)節(jié)電流控制轉(zhuǎn)速）、磁懸浮列車（通過電磁鐵的斥力實(shí)現(xiàn)懸浮，需精確控制磁性強(qiáng)弱）；需要?jiǎng)討B(tài)改變磁極的場景：如發(fā)電機(jī)（旋轉(zhuǎn)的電磁鐵切割磁感線發(fā)電）、磁選機(jī)（通過改變磁極分離不同磁性的礦石）。舉個(gè)真實(shí)的例子：我曾帶學(xué)生參觀工廠的廢鐵處理車間，工人師傅操作電磁起重機(jī)時(shí)，只需按下開關(guān)，巨大的電磁鐵就吸起成噸廢鐵；移動到指定位置后斷開開關(guān)，廢鐵精準(zhǔn)落下。如果換成永久磁鐵，工人將無法“釋放”廢鐵，只能用蠻力取下，效率極低——這正是電磁鐵“可控性”的價(jià)值所在。05動手實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證區(qū)別，深化理解動手實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證區(qū)別，深化理解科學(xué)學(xué)習(xí)離不開動手實(shí)踐。接下來，我們將通過兩個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)，直觀感受電磁鐵與永久磁鐵的差異。1實(shí)驗(yàn)一：“磁性有無”對比材料準(zhǔn)備：干電池（1節(jié)）、漆包線（50匝、100匝各1卷）、鐵釘（鐵芯）、永久磁鐵（條形磁鐵）、回形針若干。步驟：將漆包線纏繞在鐵釘上（制成電磁鐵），連接電池，用電磁鐵靠近回形針——觀察到回形針被吸起；斷開電池，再次靠近回形針——回形針掉落；用永久磁鐵靠近回形針——回形針被吸起，斷開后仍吸附；結(jié)論：電磁鐵磁性“通電有、斷電無”，永久磁鐵磁性“持續(xù)存在”。2實(shí)驗(yàn)二：“磁性強(qiáng)弱調(diào)節(jié)”對比材料準(zhǔn)備：上述電磁鐵（50匝、100匝各1個(gè)）、2節(jié)干電池（串聯(lián)）、回形針。步驟：用50匝電磁鐵連接1節(jié)電池，記錄吸起的回形針數(shù)量（如3個(gè)）；用50匝電磁鐵連接2節(jié)電池（電流增大），記錄吸起數(shù)量（如5個(gè)）；用100匝電磁鐵連接1節(jié)電池（匝數(shù)增加），記錄吸起數(shù)量（如6個(gè)）；用永久磁鐵多次靠近回形針，記錄每次吸起數(shù)量（基本固定，如7個(gè)）；結(jié)論：電磁鐵磁性可通過電流、匝數(shù)調(diào)節(jié)，永久磁鐵磁性固定。實(shí)驗(yàn)過程中，有同學(xué)發(fā)現(xiàn)：“電磁鐵斷電后，偶爾還能吸起1個(gè)回形針！”這是因?yàn)殍F芯（鐵釘）可能含有少量“剩磁”（軟鐵的剩磁很?。?，而如果換成鋼芯（硬磁性材料），剩磁會更明顯——這也提醒我們：實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)需求選擇鐵芯材料（電磁鐵常用軟鐵，永久磁鐵常用硬磁材料）。06總結(jié)與升華：從“區(qū)別”到“應(yīng)用”的科學(xué)思維總結(jié)與升華：從“區(qū)別”到“應(yīng)用”的科學(xué)思維回顧整節(jié)課，我們從生活現(xiàn)象出發(fā)，通過“概念—原理—特性—應(yīng)用—實(shí)驗(yàn)”的邏輯鏈，系統(tǒng)學(xué)習(xí)了電磁鐵與永久磁鐵的區(qū)別。核心結(jié)論可概括為：永久磁鐵是“恒磁體”，依賴材料內(nèi)部的有序磁疇，磁性長期存在、磁極固定、強(qiáng)弱不可調(diào)，適用于需要穩(wěn)定磁性的場景；電磁鐵是“控磁體”，依賴電流與鐵芯的協(xié)同，磁性隨電