電能和磁能教學(xué)設(shè)計(jì)【教材簡(jiǎn)析】本課是六年級(jí)上冊(cè)能量單元的第4課，在認(rèn)識(shí)電和磁的基礎(chǔ)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(yīng)使鐵芯磁化而產(chǎn)生磁力的裝置。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易、呈現(xiàn)的現(xiàn)象有趣，可以開展適合學(xué)生水平的多種研究。本課內(nèi)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(jìn)行“磁能如何轉(zhuǎn)化而來”的思考。第二部分探索，探索環(huán)節(jié)由三個(gè)活動(dòng)組成：1.制作鐵釘電磁鐵。學(xué)生通過自己在鐵釘上繞線圈制作鐵釘電磁鐵，反復(fù)幾次接通電流、斷開電流，發(fā)現(xiàn)電磁鐵的基本性質(zhì)。2.利用電磁鐵搬運(yùn)大頭針。通過電流的接通和斷開，將大頭針搬運(yùn)到指定位置，在這個(gè)過程中深入體會(huì)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換。3.研究鐵釘電磁鐵是否有南北極。學(xué)生在探究解決這個(gè)問題的過程中會(huì)發(fā)現(xiàn)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(guān)的討論。第三部分研討，深入討論能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換過程。第四部分拓展，了解磁能如何轉(zhuǎn)換為電能，建立能量互相轉(zhuǎn)換的認(rèn)識(shí)。【學(xué)生分析】通過上節(jié)課的研究，學(xué)生已經(jīng)知道電可以轉(zhuǎn)化為磁，并且通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通電線圈可以使指南針偏轉(zhuǎn)的角度最大。說到磁，學(xué)生就一定會(huì)想到磁鐵，會(huì)將磁鐵能吸引鐵質(zhì)物體和能指南北極的性質(zhì)，與通電線圈產(chǎn)生的磁進(jìn)行聯(lián)系、聯(lián)想甚至是比較。所以本課的研究?jī)?nèi)容和環(huán)節(jié)的推進(jìn)，都是順著學(xué)生的認(rèn)知、興趣和探奇的需求逐步展開、層層深入的，但對(duì)于學(xué)生自己繞線圈制作鐵釘電磁鐵的項(xiàng)目，由于受到學(xué)生動(dòng)手能力強(qiáng)弱的影響，可能花費(fèi)的時(shí)間會(huì)比較長(zhǎng)。【教學(xué)目標(biāo)】科學(xué)概念目標(biāo)1. 電磁鐵具有接通電流產(chǎn)生磁性、斷開電流磁性消失的性質(zhì)。 2. 改變電流方向會(huì)改變電磁鐵的南北極。 3. 電能和磁能可以互相轉(zhuǎn)換，也能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。科學(xué)探究目標(biāo)1. 能夠制作鐵釘電磁鐵，親歷用鐵釘電磁鐵搬運(yùn)大頭針的實(shí)驗(yàn)。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(xué)態(tài)度目標(biāo)在實(shí)驗(yàn)中體悟認(rèn)真細(xì)致、合作探究的重要性。科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)感受到電能和磁能的相互轉(zhuǎn)換，給人類生活帶來了許多便利。【教學(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)電磁鐵的基本性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)電磁鐵具有南北極并可改變的特點(diǎn)。難點(diǎn)：探究電磁鐵南北極發(fā)生變化與什么因素有關(guān)。 【教學(xué)準(zhǔn)備】學(xué)生準(zhǔn)備：多股絕緣細(xì)導(dǎo)線1.2米左右（兩端剝線）、大鐵釘1枚、電池盒1個(gè)、2號(hào)電池1節(jié)、大頭針8枚、指南針1個(gè)，學(xué)習(xí)單1張。教師準(zhǔn)備：教學(xué)課件、活動(dòng)手冊(cè)。【教學(xué)過程】一、聚焦1.復(fù)習(xí)引入，從上節(jié)課通電線圈能使小磁針產(chǎn)生最大偏轉(zhuǎn)角度的現(xiàn)象出發(fā)，復(fù)習(xí)電能產(chǎn)生磁，并引出磁能的概念。2.出示磁懸浮列車、電磁起重機(jī)、耳機(jī)和電磁爐的照片，了解電產(chǎn)生磁的運(yùn)用實(shí)例，思考什么樣的裝置可以將電能轉(zhuǎn)換為磁能。設(shè)計(jì)意圖：利用實(shí)物理解磁具有能量，把隱性的概念顯性化，同時(shí)引出聚焦的問題磁能如何由電能轉(zhuǎn)化而來。二、探索（一）在鐵釘上繞線圈，并通電測(cè)試1. 在復(fù)習(xí)通電線圈能產(chǎn)生磁的基礎(chǔ)上，教師把導(dǎo)線纏繞在鐵釘上（演示）。提問：鐵釘會(huì)產(chǎn)生磁性嗎？你是怎么想的？ 2. 為了觀察到最真實(shí)的現(xiàn)象，我們需要制作這樣一個(gè)裝置。具體制作方法看課件或書本。3. 實(shí)驗(yàn)前思考。（1）看到什么現(xiàn)象，說明它有磁性或產(chǎn)生磁性？（2）提醒：接通電流和斷開電流的狀態(tài)都要試一試。（3）用鐵釘?shù)哪亩巳タ拷箢^針？（建議釘尖和釘帽都要試一試） （4）有必要多次實(shí)驗(yàn)嗎？（5）通電的時(shí)間有什么要注意的嗎？（不能長(zhǎng)時(shí)間接通電路） 4. 學(xué)生領(lǐng)取材料并開展研究，教師巡視。 5. 交流。（1）通電后的現(xiàn)象是怎樣的？（能量的轉(zhuǎn)換）（2）釘帽和釘尖部分在通電的情況下都能產(chǎn)生磁性，但是斷電的時(shí)候，它們還能像通電時(shí)一樣有磁性嗎？6. 概念教學(xué)：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(shè)計(jì)意圖：明確實(shí)驗(yàn)的要求，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程中的對(duì)比觀察和多次實(shí)驗(yàn)的重要性，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度。突出交流的重點(diǎn)，關(guān)注能量的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。（二）用電磁鐵將大頭針搬運(yùn)至指定位置1.電磁鐵是怎樣搬運(yùn)大頭針的？（接通電源，電能轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)意圖：關(guān)注電源的接通與斷開，理解能量的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)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(huì)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(dǎo)學(xué)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(jù)小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhǔn)備指南針和記錄紙，學(xué)生動(dòng)手操作，借助小磁針開展研究。 4. 按小組順序匯報(bào)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(fā)現(xiàn)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)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(fù)極接法的小組，發(fā)現(xiàn)不同的繞線方法和電池正負(fù)極接法會(huì)改變電磁鐵的南北極。（3）找到并畫出電流的方向，發(fā)現(xiàn)不同的繞線方法和電池正負(fù)極接法，其實(shí)改變的是電磁鐵電流的方向，從而得出結(jié)論。設(shè)計(jì)意圖：利用發(fā)現(xiàn)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(huán)節(jié)的第二部分進(jìn)行融合，即在實(shí)現(xiàn)用電磁鐵將大頭針搬運(yùn)至指定位置后，進(jìn)行研討。1. 剛才大家實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，老師看到了兩種吸引大頭針的情況。一種情況是同時(shí)吸幾個(gè)大頭針，誰來說說是怎樣的過程使鐵釘?shù)尼敿饽軌蛭〈箢^針的？（理解能量的轉(zhuǎn)換。電池輸出電能，通過電磁鐵將電能轉(zhuǎn)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(gè)大頭針，然后通過這個(gè)大頭針去吸引了另一個(gè)大頭針，這又是什么原因呢？（理解能量的轉(zhuǎn)移。電磁鐵通電后產(chǎn)生了磁能，磁能吸引了第一個(gè)大頭針。同時(shí)磁能又轉(zhuǎn)移到了這個(gè)大頭針上，吸引了另一個(gè)大頭針）設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)實(shí)驗(yàn)圖片的分析，深入理解能量的轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)移。四、拓展電能通過合適的裝置可以轉(zhuǎn)換成磁能。那么是否有這樣的裝置，可以將磁能轉(zhuǎn)換成電能呢？（磁能轉(zhuǎn)換為電能，最典型的例子就是發(fā)電機(jī)，有條件的可以提供視頻觀看，也可以通過文字閱讀使學(xué)生了解）【板書設(shè)計(jì)】- 電池 +電能和磁能輸出電能轉(zhuǎn)換SNSN產(chǎn)生磁能轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移磁能【活動(dòng)手冊(cè)使用說明】1. 電磁鐵的組成和能量的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)移。活動(dòng)目的：讓學(xué)生知道電磁鐵是由哪兩個(gè)部分組成的，以及在電磁鐵搬運(yùn)大頭針時(shí)，結(jié)合活動(dòng)與照片，區(qū)分能量的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)移。活動(dòng)手冊(cè)說明：在探索環(huán)節(jié)的第一個(gè)活動(dòng)后，讓學(xué)生知道電磁鐵的組成，避免學(xué)生把電池也作為電磁鐵的一部分，為之后的研究做好準(zhǔn)備。對(duì)能量的轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)移的分析，是在探索環(huán)節(jié)的第二個(gè)活動(dòng)之后展開的，要結(jié)合實(shí)驗(yàn)的照片和板書來進(jìn)行理解和區(qū)別，這也是本課研討環(huán)節(jié)的重點(diǎn)。2. 電磁鐵有南北極嗎？活動(dòng)目的：讓學(xué)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(dòng)手冊(cè)說明：活動(dòng)手冊(cè)中的四幅圖，代表了在研究電磁鐵是否有南北極時(shí)，在電池正負(fù)極接法或線圈繞線方向不同時(shí)的四種情況，是學(xué)生研究后的匯總圖，而學(xué)生自主研究的可能就是其中的一種情況。當(dāng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己研究的結(jié)果與別的同學(xué)不一樣時(shí)，就會(huì)去尋找原因，最后發(fā)現(xiàn)電磁鐵不僅有南北極，而且南北極的方向受到電池正負(fù)極接法和線圈繞線方向的影響，歸根結(jié)底影響電磁鐵南北極的是電流方向。7