電能和磁能教學設計【教材簡析】本課是六年級上冊能量單元的第4課，在認識電和磁的基礎上，借助鐵釘電磁鐵來研究電能和磁能。鐵釘電磁鐵是利用電流的磁效應使鐵芯磁化而產生磁力的裝置。它結構簡單、制作容易、呈現的現象有趣，可以開展適合學生水平的多種研究。本課內容由四部分組成：第一部分聚焦，從生活中的具體物品引出磁能的概念，并進行“磁能如何轉化而來”的思考。第二部分探索，探索環節由三個活動組成：1.制作鐵釘電磁鐵。學生通過自己在鐵釘上繞線圈制作鐵釘電磁鐵，反復幾次接通電流、斷開電流，發現電磁鐵的基本性質。2.利用電磁鐵搬運大頭針。通過電流的接通和斷開，將大頭針搬運到指定位置，在這個過程中深入體會能量的轉移和轉換。3.研究鐵釘電磁鐵是否有南北極。學生在探究解決這個問題的過程中會發現各組電磁鐵的南北極并不是都一樣，從而引出了研究電磁鐵南北極與什么因素有關的討論。第三部分研討，深入討論能量的轉移和轉換過程。第四部分拓展，了解磁能如何轉換為電能，建立能量互相轉換的認識。【學生分析】通過上節課的研究，學生已經知道電可以轉化為磁，并且通過實驗發現通電線圈可以使指南針偏轉的角度最大。說到磁，學生就一定會想到磁鐵，會將磁鐵能吸引鐵質物體和能指南北極的性質，與通電線圈產生的磁進行聯系、聯想甚至是比較。所以本課的研究內容和環節的推進，都是順著學生的認知、興趣和探奇的需求逐步展開、層層深入的，但對于學生自己繞線圈制作鐵釘電磁鐵的項目，由于受到學生動手能力強弱的影響，可能花費的時間會比較長?！窘虒W目標】科學概念目標1. 電磁鐵具有接通電流產生磁性、斷開電流磁性消失的性質。 2. 改變電流方向會改變電磁鐵的南北極。 3. 電能和磁能可以互相轉換，也能從一個物體轉移到另一個物體?？茖W探究目標1. 能夠制作鐵釘電磁鐵，親歷用鐵釘電磁鐵搬運大頭針的實驗。2. 能夠利用磁鐵“同極相斥、異極相吸”的原理，借助指南針研究電磁鐵的南北極。科學態度目標在實驗中體悟認真細致、合作探究的重要性。科學、技術、社會與環境目標感受到電能和磁能的相互轉換，給人類生活帶來了許多便利。【教學重難點】重點：發現電磁鐵的基本性質，發現電磁鐵具有南北極并可改變的特點。難點：探究電磁鐵南北極發生變化與什么因素有關。 【教學準備】學生準備：多股絕緣細導線1.2米左右（兩端剝線）、大鐵釘1枚、電池盒1個、2號電池1節、大頭針8枚、指南針1個，學習單1張。教師準備：教學課件、活動手冊?！窘虒W過程】一、聚焦1.復習引入，從上節課通電線圈能使小磁針產生最大偏轉角度的現象出發，復習電能產生磁，并引出磁能的概念。2.出示磁懸浮列車、電磁起重機、耳機和電磁爐的照片，了解電產生磁的運用實例，思考什么樣的裝置可以將電能轉換為磁能。設計意圖：利用實物理解磁具有能量，把隱性的概念顯性化，同時引出聚焦的問題磁能如何由電能轉化而來。二、探索（一）在鐵釘上繞線圈，并通電測試1. 在復習通電線圈能產生磁的基礎上，教師把導線纏繞在鐵釘上（演示）。提問：鐵釘會產生磁性嗎？你是怎么想的？ 2. 為了觀察到最真實的現象，我們需要制作這樣一個裝置。具體制作方法看課件或書本。3. 實驗前思考。（1）看到什么現象，說明它有磁性或產生磁性？（2）提醒：接通電流和斷開電流的狀態都要試一試。（3）用鐵釘的哪端去靠近大頭針？（建議釘尖和釘帽都要試一試） （4）有必要多次實驗嗎？（5）通電的時間有什么要注意的嗎？（不能長時間接通電路） 4. 學生領取材料并開展研究，教師巡視。 5. 交流。（1）通電后的現象是怎樣的？（能量的轉換）（2）釘帽和釘尖部分在通電的情況下都能產生磁性，但是斷電的時候，它們還能像通電時一樣有磁性嗎？6. 概念教學：像這樣由線圈和鐵芯（這里指的就是鐵釘）組成的裝置叫電磁鐵。設計意圖：明確實驗的要求，強調實驗過程中的對比觀察和多次實驗的重要性，培養科學態度。突出交流的重點，關注能量的轉換現象。（二）用電磁鐵將大頭針搬運至指定位置1.電磁鐵是怎樣搬運大頭針的？（接通電源，電能轉換成磁能）2.怎樣控制電磁鐵，能讓大頭針掉落在指定位置？（斷開電源，磁能消失）設計意圖：關注電源的接通與斷開，理解能量的轉換與轉移。（三）電磁鐵也能指南北嗎？1. 電磁鐵具有像磁鐵一樣的磁性，那電磁鐵會像磁鐵一樣有南北極嗎？如果有，怎么判斷電磁鐵的釘尖一端和釘帽一端分別是什么極？ 2. 引導學生利用電磁鐵釘尖和釘帽分別靠近小磁針已知的南北極，根據小磁針轉動的方向和“同極相斥、異極相吸”的原理來判斷電磁鐵的南北極。3. 準備指南針和記錄紙，學生動手操作，借助小磁針開展研究。 4. 按小組順序匯報本組電磁鐵南北極情況。 5. 探究后交流。（1）觀察各組的判斷，發現各組實驗結果各不相同，思考可能是什么原因造成了電磁鐵南北極方向的不一致？（2）展示不同的繞線方法和電池正負極接法的小組，發現不同的繞線方法和電池正負極接法會改變電磁鐵的南北極。（3）找到并畫出電流的方向，發現不同的繞線方法和電池正負極接法，其實改變的是電磁鐵電流的方向，從而得出結論。設計意圖：利用發現問題、分析問題、解決問題的思路，來探究影響電磁鐵南北極的因素。三、研討本部分可以與探索環節的第二部分進行融合，即在實現用電磁鐵將大頭針搬運至指定位置后，進行研討。1. 剛才大家實驗的時候，老師看到了兩種吸引大頭針的情況。一種情況是同時吸幾個大頭針，誰來說說是怎樣的過程使鐵釘的釘尖能夠吸住大頭針的？（理解能量的轉換。電池輸出電能，通過電磁鐵將電能轉換成磁能，吸引了大頭針）2. 還有一種情況是電磁鐵先吸引了一個大頭針，然后通過這個大頭針去吸引了另一個大頭針，這又是什么原因呢？（理解能量的轉移。電磁鐵通電后產生了磁能，磁能吸引了第一個大頭針。同時磁能又轉移到了這個大頭針上，吸引了另一個大頭針）設計意圖：通過對實驗圖片的分析，深入理解能量的轉換和轉移。四、拓展電能通過合適的裝置可以轉換成磁能。那么是否有這樣的裝置，可以將磁能轉換成電能呢？（磁能轉換為電能，最典型的例子就是發電機，有條件的可以提供視頻觀看，也可以通過文字閱讀使學生了解）【板書設計】- 電池 +電能和磁能輸出電能轉換SNSN產生磁能轉移轉移磁能【活動手冊使用說明】1. 電磁鐵的組成和能量的轉換與轉移。活動目的：讓學生知道電磁鐵是由哪兩個部分組成的，以及在電磁鐵搬運大頭針時，結合活動與照片，區分能量的轉換與轉移?；顒邮謨哉f明：在探索環節的第一個活動后，讓學生知道電磁鐵的組成，避免學生把電池也作為電磁鐵的一部分，為之后的研究做好準備。對能量的轉換和轉移的分析，是在探索環節的第二個活動之后展開的，要結合實驗的照片和板書來進行理解和區別，這也是本課研討環節的重點。2. 電磁鐵有南北極嗎？活動目的：讓學生知道電磁鐵也有南北極，改變電磁鐵的電流方向可以改變它的南北極方向。活動手冊說明：活動手冊中的四幅圖，代表了在研究電磁鐵是否有南北極時，在電池正負極接法或線圈繞線方向不同時的四種情況，是學生研究后的匯總圖，而學生自主研究的可能就是其中的一種情況。當學生發現自己研究的結果與別的同學不一樣時，就會去尋找原因，最后發現電磁鐵不僅有南北極，而且南北極的方向受到電池正負極接法和線圈繞線方向的影響，歸根結底影響電磁鐵南北極的是電流方向。7