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北京课改版九上《探究影响电磁铁磁性强弱的因素》word教案

探究影响电磁铁磁性强弱的因素 一、问题的提出 在物理课上,老师在讲完磁体之后,对大家说: “是不是只有磁体才能吸引铁块?” ,过 了一会,老师拿出一个教具给大家做了一个实验,这个装置不通电时不能吸引铁块,一通电 就可以吸引铁块。老师告诉大家这个装置叫做电磁铁,并问大家是否见过这样类似的装置。 同学们十分踊跃地就说开了: 有的说在别人修洗衣机时见到过; 有的说在别人修漏电保护器 时见到过;还有的同学说在电视节目中见到过,而且那个电磁铁的磁性很大,可以把几十吨 的铁块一下子就能吸引起来。 接着老师又拿出一个自制的电磁铁, 并说明了一下缠绕的方法, 然后又给大家提出了一个问题: 电磁铁的磁性强弱到底和什么因素有关, 请同学们通过实验 探究一下?并要求大家自愿组成小组,最后写出探究报告在一周之后上交。 二、假设的形成与陈述 接到了问题之后, 我们首先成立了探究小组, 然后对老师提出的问题进行了猜想和推测。 我们认为:既然电磁铁是通电的,就应该电流越大,它的磁性越强(可以从吸引大头针的数 量来体现) ;电磁铁是由一圈圈的漆包线组成的,就应该是圈数越多磁性越强。磁性强弱可 能与线圈的匝数、 电流的大小两个因素有关。 要看其中的一个因素是否能够影响电磁铁的磁 性,就要对另一个因素加以限制, 。最终我们得出了这样的两个研究假设: 假设 1:在电磁铁线圈的圈数一定情条件下,如果通过电磁铁的电流越大,则电磁铁的 磁性就越强。 假设 2:在通过电磁铁的电流一定条件下,如果电磁铁线圈的圈数越多,则电磁铁的磁 性就越强。 三、实验设计 在实验中,我们对研究假设中的变量进行识别,确定了自变量、控制变量、因变量。 根据自变量测量的需要选择了实验仪器并设计了实验的步骤,根据自变量、控制变量 和因变量的内容以及实验中要测量的次数设计出了实验记录表格。 (一)识别变量,并对变量进行操作定义 根据本实验的假设 1 可以确定自变量为电流的大小, ,因变量为 电磁铁的磁性强弱, 电磁铁线圈的圈数为控制的变量。 根据本实验的 假设 2 可以确定自变量为电磁铁线圈的圈数, 因变量为电磁铁的磁性 强弱, 控制的变量电流的大小。 电磁铁磁性强弱可以定义为吸引大头 针的多少。在实验过程中,一个自变量被进行实验时,另一个自变量 则是被控制的变量。 (见表 1) 表1 控 制 变 量 电磁铁线圈的圈数 自 变 量 电 流 因 变 量 电磁铁磁性(吸引大头针的数量) 电 流 电磁铁线圈的圈数 (二) 选择控制技术 通过怎样的实验来检验以上猜想呢?同学们经过讨论,认为应该利用控制 变量法,分别控制线圈匝数、电流。即: (1)保持线圈匝数一定,改变通电电流的大小,测量电磁铁的 磁性强弱。 (2)保持电流一定,改变线圈的匝数,测量电磁铁的磁性强弱。 为此,需要解决三个问题:怎样测量电磁铁磁性的强弱、怎样改 变和测量通过电磁铁线圈的电流、 怎样改变电磁铁线圈的匝数。 同学 们讨论了解决这三个问题的各种可能方法, 最终确立下了一个实验方 案方案。 实验的难点就是改变电磁铁线圈的匝数的问题, 为了解决这 个,我们决定制作一个多抽头的线圈。 (三)确定实验所需的材料和设备,设计实验步骤 ⒈材料和设备 需要的实验器材如下:漆包线( φ =1.1mm L=10m ) 塑料管(φ =20mm L=100m m)铁芯(φ =14mm L=120m m) 干电池 (1 号 2 节) 、开关、滑动变阻器(20Ω 2A) 、 电流表(J0407 型)、导线、若干大头针、铁架台。 首先要用这种规格的漆包线作制一个八抽头的电磁铁 (120 匝 每 20 匝抽出一个接线端) , 选取这样直径的漆包线 和塑料管缠绕起来比较方便, 实验操作时可见度较大且简便 图1 易行。制作多抽头就是为了改变线圈中的匝数而设计的。选用滑动变阻器就是为了改变电 路中的电流,电流表就是为了测量电路中的电流大小,其余器件就不必介绍了。 ⒉实验步骤: 为了检验假设 1 和 2 的真伪性,我们分别设计了两个实验步骤。在设计的实验步骤中, 包括有为了实验的实施而准备的电路连接的步骤; 改变自变量、 测量因变量所进行的操作步 骤,实验过程中应记录的步骤;为处理实验数据而进行的图像拟合等。 步骤 1: ⑴.按图 1 所示实物电路图连接实物,打开开关,将变阻器滑片放在最大位置。 ⑵.试触开关,检验电路连接是否正确。 ⑶.闭合开关,调节滑动变阻器、观察电流表,用电磁铁去吸引大头针。 ⑷.记下电流表的示数和大头针的数目,并将结果记录在表中。 ⑸.改变电流,重复步骤 4 和 5,并将结果记录在表中。 步骤 2: ⑴.改变电磁铁接线匝数, 调节滑动变阻器、 保持电流值一定, 用电磁铁去吸引大头针。 ⑵.记下电流表的示数和大头针的数目,并将结果记录在表中。 ⑶.重复步骤 7 和 8,并将结果记录在表中。 ⑷.将实验记录用 excel 做出图像。 ⑸.整理实验仪器,完成实验报告, (三) 设计数据记录表 在设计数据记录表格时, 我们把控制变量固定在表格的右上方, 自变量的记录放在表格 中的第一层,因变量的记录放在表格中的第二层,以体现出它们之间的因果关系,为了观察 它们变化的规律性在横向上采用了多组测量记录的方式。 在一个实验记录设计表格中就要体 现出自变量、因变量每次记录的结果。见表 2、表 3 所示。 表 2 电磁铁磁性与电流的关系 电 流(A) 线圈匝数 匝 电磁铁吸引大头针的个数 表3 电磁铁磁性与线圈匝数的关系 匝 数 电流 A 电磁铁吸引大头针的个数 四、实验实施 根据所设计的实验步骤进行实验实施,并做好实验记录 ⒈实验实施 ⒉实验数据记录 表 4 电磁铁磁性与电流的关系 电 流(A) 0.2 1 0.4 4 线圈匝数 0.6 22 160 匝 0.8 48 1.0 66 电磁铁吸引大头针的个数 表 5 电磁铁磁性与线圈匝数的关系 匝 数 20 40 60 80 100 120 电流 1A 1

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