1、1 第四单元第四单元能量能量 1.1.各种形式的能量各种形式的能量 【教学目标】 1.知道自然界存在声、光、电、热、磁等各种能量的表现形式；机械能可以使物体运动起来。 2.能够寻找能量存在的证据。 3.体会各种形式的能量与我们的生活有着密不可分的联系。 【教学重点】从事物的运动变化中，寻找能量存在的证据。 【教学过程】 一、聚焦 1.结合实例，感知身边能量的存在。 （1）讲述长征途中，战士吃了食物把树砍倒的事例。说说为什么战士吃了食物，就有力气把 树砍倒？食物对人起了什么作用？ （2）能量能使人或动物生存、生长、运动，所以是一种能量。 （3）燃料能让火箭升空，汽油能驱动汽车前进、燃油能让轮船航
2、行，所以燃料、汽油也是能 量。 （4）我们以前学过了光、电、热、磁等知识，它们也是能量吗？ 太阳光光能使我们感到温暖，能使植物生长，是能量； 电能使小灯泡发光，能让电机转动，也是能量； 热可以使物体产生热胀冷缩的现象，是能量； 磁铁能吸引铁、镍等材料，也是能量。 2.本节课，我们要了解在我们的生活中，有哪些能量表现形式；这些能量让物体发生了那些 变化。 二、探索 1.感知能量的表现形式 （1）我们常见的小风车、音叉、小灯泡等都能发生什么变化？它们产生变化的原因和能量表 现形式是什么？ 物体产生的变化变化的原因能量表现形式 小风车转动风吹风能 音叉发出声音振动动能 小灯泡发光通电电能 （2）谈话
3、：汽车已经是一种重要的交通方式，目前主要有燃油车、电动车等。它们的能量表 现形式又是什么？ 物体产生的变化能量表现形式 燃油车行驶化学能（汽油） 电动车行驶电能 （3）上面的这些事例，告诉我们，事物的运动变化都需要能量；能量的变现形式多种多样。 2.介绍常见的能量的表现形式（资料视频） 谈话：通过学习，我们知道了，能量的表现形式有风能、水能、化学能、光能、热能、声能、 电能、磁能等。 3.寻找生活中常见的能量形式 （1）在我们的生活中有许多不同的能量形式，我们去找一找。填在表格里。 （2）谈话：通过这个表格，我们可以发现，在我们观察到的现象中，事物的运动、变化，都 有能量在发挥作用。能量的形式
4、各不相同，但最终都可以转化成其他的能量形式。转化成的机械 能可以使物体运动起来。 2 三、研讨 发现具体情境中常见的能量表现形式，并说出能量存在的证据。 能量在我们的生活中无处不在。看一张图片（PPT13） ，在这张公园场景的图片中，我们能找 到哪些能量表现形式？能量表现的证据是什么？ 能量表现形式能量存在的证据 风能风筝飞、白云飘 动能人走动、轮滑、划船、摩天轮转动 光能晒太阳 声能播放收音机 四、小结 这节课的学习，我们知道了能量能使物体产生运动和变化；能量有多种形式。请大家在生活 中进一步关注能量及表现形式。 【教学后记】 3.3.电和磁电和磁 【教学目标】 1.通过重演奥斯特实验，经过
5、分析、解释，知道电可以转换成磁。 2.能够运用通电线圈能使指南针偏转明显的性质，检测废电池是否有电。 3.通过模仿做通电直到西安和通电线圈使指南针偏转的实验，体验科学史上发现电产生磁的 过程。 4.在检测废电池的活动中体会重复使用、节约能源的意义。 【教学重点】通过重演奥斯特实验，知道电可以转换成磁。 【教学难点】通过分析和解释，知道点可以转换成磁。 【教学过程】 一、聚焦 讲述：1820 年，丹麦科学家奥斯特在一次实验中，偶然让通电的导线靠近指南针，发现了一 个奇怪的现象。就是这个发现，为人类大规模利用电能打开了大门。奥斯特发现了什么？怎样解 释这种现象？让我们也像科学家那样去观察这个改变人
6、类生活的重大发现吧！ 二、探索 （一）通电导线靠近磁针 1.你能使用这些材料使小灯泡亮起来吗？ （学生组装电路） 2.介绍实验方法 奥斯特就是把通电导线靠近了指南针才有了重大发现的，那我们该怎么做呢？ （学生进行通电导线使磁针偏转实验） 3.交流研讨 通过这个实验你观察到了什么现象？ 是什么使磁针发生了偏转呢？ 4.同学们分析的可真好，奥斯特在发现了这个现象之后，进行了反复多次的实验研究，才终 于发现电和磁是有一定联系的。 3 （二）让小磁针的偏转角度更明显 1.刚才我们观察到的小磁针的偏转角度并不是很大，在不增加材料的情况下，你有什么办法 能使磁针的偏转角度更明显吗 2.学生交流讨论 3.安
7、全提示：没有小灯泡的电路会短路，电流很强，电池会很快发热。所以只能短暂接通一 下，马上断开。这次同样可以反复几次，进行观察。 （学生进行实验） 4.通过这个实验你观察到了什么现象？与之前的实验有什么不同？ 5.为什么会有这样的现象发生呢？没错，与同学们之前分析的一样，增大电流，磁性增强， 就会使磁针的偏转角度更明显。 （三）重演奥斯特实验 1.如果使用以下材料，你还有什么办法能使小磁针的偏转角度变得更大吗？ 2.学生交流讨论 3.你们的想法与奥斯特的想法一样呢！那该如何操作才能实现我们的想法，重演奥斯特实验 呢？ （缠绕线圈视频） 4.下面给我们制作的线圈通上电流，线圈也会产生磁性使磁针发生偏
8、转。 5.试一试，线圈怎么放可以使指南针的偏转角度最大？ （学生实验） 6.交流研讨 7.想一想，用完了的废电池，一点电都没有了吗？能用我们的线圈和指南针检测一下吗？ 8.学生实验并汇报交流 三、研讨 1.分析奥斯特实验，你有什么发现？ 2.电和磁之间能否相互转换？你的依据是什么？ 【课后练习】 一、选择题。 1.1820 年丹麦科学家（ ）发现通电导线可以产生磁性，为人类大规模利用电能打开了大门。 A.奥斯特 B.牛顿 C.阿基米德 2.下列能使指南针偏转角度增大的是（ ） 。 A.正常电路 B.短路电路 C.断路电路 【教学后记】 4.4.电能和磁能电能和磁能 【教学目标】 科学概念目标
9、1.电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。 2.改变电流方向会改变电磁铁的南北极。 3.电能和磁能可以互相转换，也能从一个物体转移到另一个物体。 科学探究目标 1.能够制作铁钉电磁铁，亲历用铁钉电磁铁搬运大头针的实验。 4 2.能够利用磁铁“同极相斥、异极相吸”的原理，借助指南针研究电磁铁的南北极。 科学态度目标 在实验中体悟认真细致、合作探究的重要性。 科学、技术、社会与环境目标 感受到电能和磁能的相互转换，给人类生活带来了许多便利。 【教学重点】发现电磁铁的基本性质，发现电磁铁具有南北极并可改变的特点。 【教学难点】探究电磁铁南北极发生变化与什么因素有关。 【教学过程】 时间
10、教学环节主要师生活动 一、聚焦 出示磁悬浮列车、电磁起重机、耳机和电磁炉的照片，了解电产生磁的运用实例，感受生活 中的大部分磁能都可以由电能转换而来。 提出问题：什么样的装置可以将电能转换为磁能呢？ 设计意图利用实物理解磁具有能量，把隐性的概念显性化，同时引出一、聚焦的问题 磁能如何由电能转化而来。 二、探索 在铁钉上绕线圈，并通电测试。 1.在复习通电线圈能产生磁的基础上，教师把导线缠绕在铁钉上（演示） 。提问：铁钉会产生 磁性吗？ 2.为了观察到最真实的现象，我们需要制作这样一个装置。演示操作方法（插播演示视频） 3.小结 像这样，由线圈和铁芯组成的装置，就叫做电磁铁。电磁铁通电后具有磁性
11、，断电后磁性就 会消失 用电磁铁将大头针搬运至指定位置 1.实验前思考与讨论： 电磁铁是怎样搬运大头针的？怎样控制大头针能让它掉落在指定的位置？ 2.学生实验操作。 3.实验后研讨： 电磁铁搬运物体，能量是怎样转移的？在这个过程中，能量形式是怎样转换的？ 电磁铁有南北极吗？ 1.实验前研讨： 可以借助指南针验证，根据磁铁“同极相斥，异极相吸”的规律去判断。 电磁铁通电后，如果用钉尖靠近指南针，钉尖与指南针的南极相吸引，是否就能够说明钉尖 是北极呢？ 2.学生实验验证 3.汇报交流，比较分析实验结果。 4.得出结论：电池正负极的接法和线圈缠绕的方向都会影响电磁铁的磁极，而电池正负极的 接法和线圈
12、的缠绕方向都会直接影响到电流的方向，所以，我们也可以说，电磁铁的南北极与电 流的方向有关。 5.研讨：如何改变电磁铁的南北极？ 【课后练习】 1.下列关于电磁铁的描述正确的是（ ） 。 A 电磁铁是由铁芯、铁钉和电池组成的 B 电磁铁通电后具有磁性，断电后磁性消失 C 电磁铁像磁铁一样具有磁性，但是没有南极和北极 2.关于电磁铁的磁极的说法错误的是（） 5 A 电磁铁的南北极无法判断 B 电磁铁的磁极与电流方向有关 C 电磁铁的磁极与线圈的缠绕方向有关 D 电磁铁的磁极与电池的连接方式有关 3.利用电磁铁的性质，可以将大头针搬运至指定的位置，在这个过程中，电池输出的_能 转换成了_能。 【教学
13、后记】 5.5.电磁铁电磁铁 【教学目标】 科学概念目标 电磁铁的磁性强弱是可以改变的。 电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关：线圈匝数多磁性强，线圈匝数少磁性弱。 电磁铁的磁性强弱与所用电池数量有关：电池数量多磁性强，电池数量少磁性弱。 教学探究目标 完整、深入地经历探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验。 能够识别变量设计对比实验，会控制变量检验线圈匝数、电池数量对磁性强弱的影响。 能够用实验数据论证自己的观点。 科学态度目标 体验科学实验设计的严谨性。 体会合作学习的必要性，善于借鉴他人的实验数据来支撑自己的观点。 科学、技术、社会与环境目标 了解电磁铁在生产生活中的广泛应用。 【教学重
14、点】 电磁铁的磁性强弱与线圈匝数有关：线圈匝数多磁性强，线圈匝数少磁性弱。 电磁铁的磁性强弱与所用电池数量有关：电池数量多磁性强，电池数量少磁性弱。 【教学难点】能够识别变量设计对比实验，会控制变量检验线圈匝数、电池数量对磁性强弱 的影响。 【教学过程】 各位同学大家好，我是来自丰台区芳古园小学的科学魏老师，今天我们一起来学习电磁铁。 一、聚焦 请你观察这幅图片，再结合我们上节课制作的电磁铁，你有什么发现？还有什么问题？ 预设 1：图片中的电磁铁能吸起来很重的物体，我们制作的电磁铁只能吸引大头针。 预设 2：为什么电磁铁的磁性强弱不一样呢？ 同学们说的很对，电磁铁的磁性强弱是不同的。请同学们想
15、一想我们制作的电磁铁的磁性强 弱与哪些因素有关呢？ 预设 1：我认为电磁铁的磁性强弱和线圈的匝数有关。 预设 2：我觉得电磁铁的磁性强弱与铁芯的长短和形状有关。 预设 3：我想还可能与电池的数量有关系 预设 4：也许线圈的长短和铁芯的粗细也会影响电磁铁的磁性强弱。 6 同学们找到这么多可能影响电磁铁磁性强弱的因素。今天就让我们一起来研究一下，课堂上 时间有限，我们先选择线圈匝数和电池数量两个因素来探索研究。 二、探索 活动一：设计实验研究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数的关系 1.制定研究计划 让我们先来验证电磁铁的磁性强弱是否与线圈匝数有关。 请同学们结合实验报告单上的内容， 想一想，你打算如何完
16、成这个实验呢？ 在你设计的实验中需要改变的实验条件是什么？不变的实验条件又是什么？怎样才能做到公 平实验呢？ 预设：我们探究的是线圈匝数所以需要改变的是线圈匝数，其它因素不能改变。 如何证明电磁铁磁性是强还是弱呢？我们听听其他同学是怎么说的？ 预设：我们在实验时要关注电磁铁吸引大头针的数量，数量多表示磁性强，数量少表示磁性 弱。 说的真好，以后的表述中，我们也要这样说完整。 2.选择合适的实验器材进行实验 在刚才的讨论中我们明确了需要改变的因素是线圈匝数，老师给大家准备了两组不同的电磁 铁（第一组：线圈匝数 30、35、40 圈；第二组：线圈匝数 20、40、60 圈） ，请你想一想选择哪组
17、电磁铁进行实验效果更好呢？为什么？ 预设 1：我认为都可以。因为线圈都有差别。 预设 2：选择第二组，第一组的电磁铁线圈匝数相差太少了，可能会影响实验效果。 你们认为谁的意见更好呢？哦，大多数同学都认为第二位学生说的更有道理。老师也是这样 认为的。为了让实验效果更加明显，我们要选择线圈匝数有明显区别的一组电磁铁进行实验。 3.实验 结合视频 4.分析实验结果 在刚才的实验中我们得到了相关的实验数据，请你把电磁铁磁性的强弱进行排序并说一说， 通过这些数据你能得到什么结论？ 预设：我们的实验结果是：线圈匝数是 60 圈的电磁铁吸引的大头针数量多，线圈匝数是 40 圈的电磁铁吸引的大头针适中， 线圈
18、匝数是 20 圈的电磁铁吸引的大头针数量少。 这说明电磁铁磁 性的强弱与线圈匝数有关，线圈匝数多磁性强，线圈匝数少磁性弱。 我们怎样表述才能更加严谨？刚才的结论是不是有所遗漏？谁再完整的说说？ 预设：在其它条件不变时，电磁铁磁性的强弱与线圈匝数有关，线圈匝数多磁性强，线圈匝 数少磁性弱。 说的非常好，也请同学们及时完成实验报告单。 活动二：设计实验研究电磁铁磁性的强弱与电池数量的关系 1.制定研究计划 在一、聚焦环节的讨论中，我们还关注了电池数量可能带来的影响。请同学们想一想如何设 计这个实验，并完成实验报告单的相关部分。 2.选择合适的实验器材进行实验 我们选择用电池数量是 1 节、2 节、
19、3 节的电磁铁来完成该实验。 3.实验 结合视频 4.分析实验结果 在刚才的实验中，我们得到了相关的实验结果，请你说一说，通过这些数据你能得到什么结 论？注意表述要严谨。 预设：在其它条件不变时，电磁铁磁性的强弱与电池数量有关，所用电池数量越多，磁性越 7 强；电池数量越少，磁性越弱。 三、研讨 这是我们对两次实验数据的汇总。请同学们分析两次实验中的数据，你又能得到什么结论？ 预设：在一定条件下，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强，线圈匝数越少，磁性越弱；电磁 铁所用的电池数量越多，磁性越强，电池数量越少，磁性越弱。 四、总结 课堂回顾：今天我们通过实验，完整、深入地探究了“电磁铁的磁性强弱与哪些
20、因素有关” 。 通过研讨我们知道了在一定条件下，电磁铁的线圈匝数越多，磁性越强，线圈匝数越少，磁性越 弱；电磁铁所用的电池数量越多，磁性越强，电池数量越少，磁性越弱。 最后，请同学们做好神奇的小电动机一课的学习准备，需要准备的材料有小电动机、铜丝、 药瓶、皮筋、环形磁铁、导线、电池、电池盒。 【课后练习】 一、判断题 1.在做电磁铁磁性的强弱与所用电池数量关系的实验时，线圈的匝数不能改变。 （） 2.在做电磁铁磁性的强弱与线圈匝数关系的实验时，为了让实验效果更加明显，我们要选择 线圈匝数有明显区别的一组电磁铁进行实验。 （） 二、选择题 1.下列说法中错误的是。 （ ） A.电磁铁磁性的强弱只
21、与线圈匝数有关。 B.电磁铁磁性的强弱会受到电池数量的影响。 C.电磁铁磁性的强弱可以发生改变。 【教学后记】 6.6.神奇的小电动机神奇的小电动机 【教学目标】 科学概念目标 电动机是利用电产生动力的机器，它的基本工作原理是用电产生磁，利用磁的相互作用推动 转子转动。 教学探究目标 能够拆解并观察小电动机，了解小电动机的构造及基本原理。 能够根据小电动机的构造推想通电后小电动机为什么会转动。 能够按步骤做探究小电动机工作原理的实验。 科学态度目标 发展探究小电动机秘密的兴趣。 乐于提出自己的想法，勇于用实验证明自己的观点。 科学、技术、社会与环境目标 体会科学技术的发展和应用影响着社会的发展
22、。 【教学重点】 根据小电动机的构造推想通电后电磁铁与磁铁相互作用使转子转动起来 8 【教学难点】 能用实验证明小电动机转动是电磁铁与磁铁相互作用的结果 【教学准备】小电动机，铜丝，药瓶，皮筋，电池，电池盒，导线等 【教学过程】 一、聚焦 师： （展示电动玩具车）同学们老师今天给大家带来了一辆电动玩具车，你们知道这个玩具车 是怎么运动起来的吗？它又是靠什么驱动前进的呢？ 预设：车轮由车轴连接，而在车轴上又套着很多齿轮，齿轮又和中间的马达相连接，所以我 认为车是由于马达的转动带动齿轮旋转，然后把动力传递给车轴最后车轴又带着车轮旋转。 师：同学们说的很对，电动玩具车就是通过马达（也就是小电动机）驱
23、动车轮前进的。那么 小电动机里有什么？为什么通电后它就会转动呢？今天我们就一起来研究神奇的小电动机。 二、探索 活动一：观察小电动机的构造 师：要想弄清这个问题啊，我们必须先要观察一下小电动机，从外面看电动机由哪些部分组 成呢？让我们听听同学们如何说的吧？ 预设 1：电动机的最左侧是一个金属轴。 预设 2：在他的右边还有一个金属外壳。 预设 3：在右侧有塑料帽，塑料帽上还有两个金属的连接点。 师：大家观察的很仔细，小电动机通电后这个轴为什么能转起来呢？看来从电动机的外面我 们并不能直接发现电动机的全部秘密，我们还要把电动机打开，观察一下电动机的内部结构，想 一想它的转动到底和谁有关系？ （播放
24、拆解电动机） 师：把电动机打开后我们会发现电动机被分成了几个部分，有外壳，转子和塑料帽。那么我 们先观察一下电动机的金属外壳，看一看它的里面有什么呢？ 预设 1：里面有两个黑黑的东西，我看着有点像磁铁。 预设 2：里面好像有两个金属制品，好像是铁片 师：看来同学们现在有了不同的想法，那么这里面到底是什么呢？让我们通过一个实验来检 验一下吧。 （播放检测视频） 师：通过我们的检测原来在金属壳的里面还有两片半圆形的磁铁，除了金属壳之外，我们还 看到有一个长长的转子，转子上有什么呢？ 预设：转子上有一根金属轴，在中间还有很多金属线圈，金属线圈分别缠绕在 3 个铁芯上， 在转子的右侧我还发现有一个金属
25、圈，这个金属小圈上还有 3 个弧形的金属片。 师：大家观察的非常仔细，都提出了自己的想法，下面就让我们根据图片来认识一下转子的 结构。 师： （出示转子图片）转子中间由一根轴贯穿，在轴的外面由三股线圈包裹，线圈的中间分别 由三根铁芯来进行支撑。除此之外我们还发现右侧有三个独立的弧形铜片这个装置我们把它叫做 换向器。 师：最后我们再来看一看塑料帽里有什么结构？ 预设：塑料帽里有两根金属片 师：嗯，一般我们把这个金属线叫做电刷。 活动二：探究电动机工作的原理 师：通过观察我们已经认识了电动机的结构。那么小电动机转动和谁有关系呢，各个部件又 是如何相互作用的呢？ 师：我想先请大家进行一个猜想，我们可
26、以联系一下之前我们学过的相关内容。 预设：转子上有很多线圈，这可能是一个电磁铁 9 预设：电刷是由金属丝制成的，这可能是帮助转子带来电流的。 预设：外壳上有磁铁，如果转子通电之后是一个电磁铁的话，之前学习过磁铁有同名极相斥， 异名极相吸的性质，可能就是通过磁铁间的力来推动转子旋转的呢？ 1：探究转子和电磁铁的关系 师：刚才有的同学提到转子是一个电磁铁，那么它到底是不是呢？你们有没有什么办法来证 明呢？ 预设：先给转子通电，然后用大头钉去靠近转子看会不会吸引，如果能被吸引则可以证明转 子是电磁铁。如果不能吸引则转子不是电磁铁。 师：看来同学们很有想法，那接下来我们就按照刚才同学们的方法来进行验证
27、。看看转子到 底是不是电磁铁？ （播放视频验证电磁铁） 2：转子转动是由于磁的相互作用力 师：实验说明通电转子确实是一个电磁铁，如果只有电磁铁，通电转子能转动起来吗？还和 什么有关呢？在刚才同学们的猜想中，我还听到有的同学说到可能是外壳中的磁铁与电磁铁（也 就是转子）靠近时会产生相互吸引或排斥的力，从而推动转子进行旋转。是不是这样呢？让我们 再来进行一个实验验证一下吧。 （播放实验验证） 师：同学们根据这个实验你有哪些发现呢？ 预设： 通过实验发现当一块磁铁靠近通电的转子时转子缓缓的转动了起来， 而把磁铁拿开后， 转子则停止了旋转。所以转子的旋转就是通过磁铁间的相互吸引和排斥的作用力来实现的。
28、 3：影响转子转动快慢的因素 师：其实转子的转动就是由于磁铁和电磁铁的相互作用力来实现的，那么如果我想要转子转 的快一点你们有什么办法吗？ 预设 1：以前玩磁铁的时候发现离磁铁越近磁性越大，所以可以让磁铁距离线圈更近一些 预设 2：在电磁铁实验时我们发现电池越多电磁铁的磁性越大，所以我觉得还可以增加电池 的数量 预设 3：还观察到在电动机的外壳里有两个磁铁，可以试试用两块磁铁来让电动机旋转。 师：大家的想法都很有道理，到底大家的办法行不行呢？我们还是要通过实验来检验一下。 （播放实验验证） 师：看来同学们的想法都不错，通过减小磁铁和线圈的距离，增加电池的个数，以及增加磁 铁的办法都可以使转子的
29、旋转变快。 4：影响转子转动方向的因素 师：那么除了转子的转动的速度之外，转子的旋转方向可能和什么有关呢？ 预设 1：可以通过改变磁铁的磁极来改变转子的转动方向 预设 2：因为在之前的学习中我们发现改变电流的方向可以改变电磁铁的磁极，所以我觉得 可以把电池的正负极进行调换来改变转子转动的方向。 师：他们说的到底对不对呢?还是让我们通过实验来检验一下。 （播放视频验证） 师：通过实验，我们发现转子的转动方向和磁铁的磁极以及电池正负极有关。 师：其实在转子上还有一个结构，我们把它叫做换向器，那么它有什么作用呢？ 师：通过观察我们发现电动机在工作时换向器的弧形铜片交替与两个电刷接触，而电刷的另 一端
30、又与电池正负极相连，当转子旋转时，由于换向器的作用使得转子线圈中的电流方向会经常 发生改变，从而导致电磁铁的磁极也经常发生改变，所以转子就是通过这样吸引，排斥，再吸引， 再排斥的相互作用力，实现不停的旋转。 三、研讨 师：通过今天的学习我们认识了小电动机的工作原理及工作过程，其实在生活中还有很多的 10 电器里都存在电动机， 比如;电风扇之所以能够转动就是因为里面存在电动机， 还有我们洗完澡后 经常用吹风机来吹干头发，里面也是电动机发挥了作用。 【课后练习】 选择题 1.转子由铁芯、线圈和（） 组成的。 A 电刷 B 换向器 C 外壳 2.可以加快小电动机转子转动速度的是（） A 用两个磁铁 B 减少线圈的圈数 C 减少电池的数量 3 小电动机的转动方向与（）无关。 A 改变电流的方向 B 改变转子磁铁的磁极 C 增加线圈缠绕的圈数 【教学后记】
