2020-2021学年九年级物理全册20.3电磁铁导学案【含解析】

1、第二十章电与磁第3节电磁铁【学习目标】1. 能描述电磁铁,说明电磁铁的特点和工作原理2. 能通过实验得出电磁铁磁性强弱与哪些因素有关。3. 认识电磁继电器【学习重点】电磁铁的磁性【学习难点】电磁铁的磁性【自主预习】1. 我们把插入铁芯的通电螺旋管叫电磁铁。它有电流时有磁性，无电流无磁性。2. 电磁铁的优点很多，它的磁性有无可以由通过控制电流的有无 来控制；电磁铁的磁性强弱可以由电流的强弱与线圈匝数来控制；电磁铁的南北极可以由电流的方向来控制，使用起来很方便。在电流一定时，螺线管的匝数越多，它的磁性越强。3. 电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。它可以利用低压、低电流来控制高压、高

2、电压。【合作探究】学生活动一：电磁铁1：桌面上提供导线、滑动变阻器、开关、电源、铁钉、曲别针。自己设计一个能够吸引起曲别针的电路。小组之间先讨论、交流。展示：以组为单位，展示自己设计的电路。老师归纳总结。总结：2：大家设计这些电路能否都能够吸引起曲别针，吸引的曲别针个数是否相同？根据自己设计进行实验，并记录吸引曲别针的个数。3：根据实验情景，汇报实验结果。并逐一点评异同的原因。归纳总结：（1）把一根导线绕成螺旋管，再在螺旋管内插入铁芯，当有电流通过时，它有磁性，没有电流通过时，没有磁性。这种磁体就叫电磁铁。（2）工作特点：有电流通过时，有磁性，没有电流时就失去磁性。学生活动二：电磁铁的磁性1：

3、根据我们所制作的电磁铁，同学们猜想一下，影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些？同学们交流、讨论。总结：猜想1：电磁铁通电时有磁性，断电时没有磁性猜想2：通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强猜想3：外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越强2：根据我们的猜想，同学们进行交流、讨论，分析出探究的方法和实验方案，设计出电路图。3：各小组之间交流，展示自己的答案。老师归纳总结。归纳总结：探究方法：控制变量法研究问题方法：转换法。实验中通过吸引曲别针的多少来反映电磁铁磁性的强弱。电路图：探究步骤：（1）先控制电流不变，改变电磁铁线圈的匝数；（2）控制线圈的匝数不变，改变通过电磁铁电流的大小。4：根据同学们的

4、设计的方案进行实验，观察实验现象，记录吸引曲别针的个数。然后再交流、讨论得出实验结论。A组过程:保持线圈匝数不变,移动滑动变阻器的滑片,改变通过线圈中的电流,观察大铁钉吸起大头针的多少.B组过程:保持通过线圈中的电流不变,改变线圈的匝数,观察大铁钉吸起大头针的多少.归纳总结：影响电磁铁磁性强弱的因素有电流的大小、螺线管的绕线匝数。在电流一定时，电磁铁线圈匝数越多，它的磁性越强；在匝数一定时，通过电磁铁的电流越大，它的磁性越强；在电流和绕线匝数一定时，有铁芯的电磁铁磁性较强。5：评估交流，让学生讨论在自己的实验中，有哪些成功的地方和不足之处。分享给大家。归纳总结：（1）连接电路时，开关应该处于断

5、开状态；（2）连接实物图时，滑动变阻器应该“一上一下”接入电路中，且滑到最大值。（3）滑动变阻器有两个作用：一个是保护电路，另一个是改变电路中电流的大小。6：走进生活，让学生根据自己对电磁铁的理解，列举出在生活中哪些地方应用了电磁铁？每一个小组列举，其他组有不同答案的，再予以补充。归纳总结：电磁起重机、电磁选矿机、电铃、电话的听筒、洗衣机、发电机、新科技制造的磁悬浮式列车以及自动控制装置。学生活动三电磁继电器在生活中我们经常看到一些大型机器在工作,如大型吊车,它们的工作电流非常大,直接来控制或操作是很危险的,怎么才能控制这些强大的电流?电磁继电器就是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关.展示电磁

6、继电器实物,同时利用投影仪介绍电磁继电器的构造.展示一个利用电磁继电器的控制电路.分析总结电磁继电器的工作原理:电磁铁通电时,把衔铁吸下来,使D,E接触,工作电路闭合.电磁铁断电时失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,切断工作电路.总结一下,使用电磁继电器的优点:可以利用低电压、弱电流的通断,来间接地控制高电压、强电流的通断;可以实行远距离控制;低压控制电路可以使用温控、光控等传感器,实行自动控制.【归纳整理】【课堂练习】1如图为电磁铁的线路图开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中（）A电磁铁的右端为S极，磁性增强。B电磁铁的右端为S极，磁性减弱。C电磁铁的右端为N极，磁性增强。D电磁铁的右端为

7、N极，磁性减弱。【答案】D【解析】由图可知，电流从螺旋管的左端流入、右端流出，用右手握住螺旋管，四指指向电流的方向，则大拇指指向右端，所以右端是N极，故AB错误；滑动变阻器的滑片P向右滑动过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，由I=U/R可知，电路中的电流变小，通过电磁铁的电流变小，则在螺旋管的匝数一定时，电磁铁的磁性减弱，故C错误、D正确2如图所示，GMR是一个巨磁电阻，其特性是电阻在磁场中会急剧减小，且磁场越强电阻越小，闭合开关S2后，下列四种情况相比较，指示灯最亮的是（）AS1断开，滑片P在图示位置。BS1闭合，滑片P在图示位置。CS1闭合，滑片P在滑动变阻器最右端。DS1闭

8、合，滑片P在滑动变阻器最左端。【答案】D【解析】AS1断开时，电磁铁无磁性，由题意可知GMR的电阻最大，由I=U/R可知，右侧电路中电流最小，由P=I2R可知，指示灯的实际功率最小，指示灯最暗，故A错误；B、C、D闭合S1时，GMR所处的位置由无磁场变为有磁场，GMR的阻值减小；当滑片P在滑动变阻器最左端时，左侧电路的电阻最小，由I=U/R可知，左侧电路中的电流最大，电磁铁磁性最强，则GMR的电阻最小，右侧电路中电流最大，由P=I2R可知，指示灯的实际功率最大，指示灯最亮，故BC错误，D正确3.如图所示，电磁铁上方附近有一点A，小磁针置于电磁铁的右方附近。闭合开关S，下列判断正确的是（）A电磁

9、铁的左端为N极 B电磁铁上方A点的磁场方向向右C小磁针静止后，其N极的指向向右 D向左移动滑片P，电磁铁的磁性减弱【答案】C【解析】（1）根据线圈的绕法和电流的方向，可以确定螺线管的NS极；（2）据磁感线的方向分析判断即可解决；（3）据磁体间的相互作用分析小磁针的运动方向；（4）电磁铁磁性强弱的影响因素：电流大小、线圈匝数多少、有无铁芯。电流越大，匝数越多，有铁芯时电磁铁的磁性越强。A.由安培定则可知，右手握住螺线管，四指指向电流的方向，大拇指指向右端，则通电螺线管的右端为N极，故A错误；B.在磁体的外部，磁感线从N极指向S极，所以通电螺线管外A点的磁场方向向左，故B错误；C.通电螺线管的右端

10、是N极，根据异名磁极相互吸引可知，小磁针的S极应靠近螺线管的右端，则小磁计的S极向左转动，小磁针会逆时针旋转，故小磁针静止时，其N极的指向向右，故C正确；D.向左移动滑片P，连入电路的电阻减小，电流增大，电磁铁的磁性增强，故D错误。4.如图所示是一个水位自动报警器的原理图。水位到达金属块A之后，（选填“红”或“绿”）灯亮；当绿灯亮时电磁铁（选填“有”或“无”）磁性。【答案】红；无。解析：由题意可知，这一水位自动报警器的基本结构是一个电磁继电器，根据电磁继电器的基本工作原理，结合在此处的运用可描述其原理。图中所示的水位自动报警器工作原理：当水位到达A时，由于一般水具有导电性，那么电磁铁所在电路被接通，电磁铁具有磁性，向下吸引衔铁，从而接通红灯所在电路，此时红灯亮，而绿灯不亮；当绿灯亮时，衔铁与绿灯的触点接触，说明电磁铁无磁性。5.电磁继电器是利用控制电路通断的开关，它的工作原理是：通过直接控制“控制电路”的通断，间接控制“电路”的通断。【答案】电磁铁；高压。解析：电磁继电器主要是利用电磁铁控制工作电路通断的开关，通过开关控制电磁铁电流的通断，使电磁铁有无磁性，从而控制被控电路的通断，实现远距离操作和自动控制等功能，它可以用低压电源控制高压电源，弱电流控制强电流等。6.如图是研究电磁铁磁性的电路图，则电磁铁的S极为（选填“A”或“B”）端。当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电