六年级科学第三单元.doc
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1、第三单元第1课、电和磁教学目标:通过实验和制作电磁铁使学生知道电流可以产生磁性。 教学准备:导线、电池、小磁针、大铁钉、大头针 教学过程:一、奥斯特的电磁试验介绍1819年冬到1820年春,奥斯特在哥本哈根开办了一个讲座,专门为精通哲学和具备相当物理知识的学者讲授电、电流及磁方面的知识。在1820年4月的某一天晚上,奥斯特在讲课时突然想起,过去许多人在电流方向上寻找电流对磁体的效应都没有获得成功,电流对磁体的作用很可能是一种“横”向的,而不是“纵”向的。于是他“把导线和磁针平行放置”进行试验。他当时用的电源是一个伽伐尼电池,导线是一根细的铂丝。接上电源后,果然发现导线附近的小磁针向垂直于导线的
2、方向动起来了。对于小磁针的摆动,听课的观众几乎是无动于衷,但对奥斯特来说,实在是太重要了,当时他真是激动万分,多年盼望的现象终于出现了,怎能不激动呢?奥斯特为了进一步弄清楚电流对磁针的作用,于1820年4月到7月,花了3个月的时间,做了60多个实验。他把磁针放在导线的上方和下方,考察了电流对磁针作用的方向;把磁针放在距导线的远近不同距离处,考察了电流对磁针作用的强弱;把玻璃、金属、木头、石块、瓦片、松脂、水等放在磁针和导线之间,考察了电流对磁针的影响奥斯特在经过3个月的紧张工作后,于1820年7月21日发表了一篇名为关于磁针上电流碰撞的实验的论文,这篇论文是用拉丁文写的,发表在法国化学与物理学
3、年鉴杂志上。这份杂志在刊登奥斯特的文章时特别作了如下说明,“从中我们可以知道奥斯特的实验是多么有说服力”。 二、电和磁之间有什么联系自然界中的磁体存在两个磁极,自然界同样存在两种电荷。不仅如此,磁极之间的相互作用,与电荷间的相互作用具有相似的特征;同名磁极或同种电荷相互排斥,异名磁极或异种电荷相互吸引;这些都说明电和磁之间存在紧密的联系。 电能生磁。电流周围存在磁场。生活中常用的电磁铁、电磁继电器、电铃等都是利用了这个原理。 磁能生电。磁生电即电磁感应现象,就是利用磁场可以获得电流,例如发电机。磁场对通电导体有力的作用。电动机就是利用了磁与电的这个特性。三、生活中与磁有关的工具及其工作原理生活
4、中有很多与磁有关的工具,如指南针、电磁铁、电磁继电器、麦克风、扬声器等。 指南针利用了磁体的基本性质:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。指南针南极指南,也就是指向地磁的北极(地磁北极在地理的南极附近,地磁的南极在地理的北极附近)。电磁继电器的工作原理:电磁铁通电时,把衔铁吸下来, 使衔铁和动静触点接触,工作电路闭合,开始工作。电磁铁断电时,失去磁性,弹簧把衔铁拉过来,断开工作电路。电磁继电器就是利用低压控制电路控制工作电路通断开关的。 第2课、电磁铁一、电磁铁的磁力与哪些因素有关电磁铁产生磁力的大小与电流有关,还与线圈大小、形状、圈数有关。在线圈一定的情况下,电流越大磁力越大,电流越小磁力越
5、小;当通入电流一定时,线圈的匝数越多,磁力越大。电流和线圈两个因素共同决定了电磁铁磁力的大小。 二、电磁铁南北两极的变化与什么有关系把螺线管紧密地套在一个铁芯上,这样就构成了一个电磁铁。电磁铁的磁性随线圈中电流的增加而增大。电磁铁的南北极与导线中电流的方向有关。当电流的方向反向以后,电磁铁的南北两极也随之发生改变,北极变成南极,南极变成北极。 三、电磁铁直接连接的是交流电源的正负两极,实际上不就成短路吗?四、怎么解释这种做法我们平常使用的电源(如日光灯、电视机、电脑等用电器的电源),都是交流电源。这种电源提供的电流的大小和方向都发生变化。接通电源以后,电路中就会有变化的电流。电磁铁线圈对变化的
6、电流有阻碍作用,始终阻碍电路中的电流。这样电路中电流就比较小,不至于烧坏电路。在阻碍的过程中,电能变成电磁铁磁场的能量。线圈绕的匝数越多,对变化电流的阻碍作用就越大。所以电磁铁可以直接连接在交流电源上而不会发生短路。 第3课、电磁铁的磁力(一)一、电磁是如何将磁性传给铁钉的?使原来没有磁性的物体获得磁性的过程叫磁化。铁或钢制的物体都能被磁化,而铜或铝制的物体不能被磁化。钢是制造永磁体的好材料。 磁化的方法如下。(1)用磁体的一极靠近。(2)用磁体的一极沿同一方向摩擦磁化。铁钉如果放在电磁铁附近也会被磁化,从而获得磁性。 二、如何判断电磁铁的南北两极法国物理学家安培判断电磁铁南北两极的方法,被称
7、为安培定则,具体的判断方法是:伸出右手,用手握住电磁铁的线圈,让四指弯曲的方向和线圈中电流的方向一致,则大拇指所指的那端就是电磁铁的北极。我们还可以通过其他方法判断电磁铁的南北两极。当电磁铁通电时,我们在它的附近放上一个小指南针,观察小指南针北极的指向,小指南针北极指向的一端就是电磁铁的南极。 三、如何解释磁化现象为了解释永磁和磁化现象,安培提出了分子电流假说。安培认为,任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流,而分子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时,这些分子电流的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消,故使整个物体不显磁性。在外磁场作用下,等效于基元磁体的各个
8、分子电流将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性。 四、电磁铁的磁场为什么比单独的通电线圈的磁场强电磁铁是在铁芯的外面绕上通电线圈形成的,通电线圈会形成磁场,放入的铁芯受到它的磁化作用也产生磁性。电磁铁的磁场实际上是两个磁场的叠加,所以会比单独的通电线圈磁场强。 4、电磁铁的磁力(二)一、电流检测器的工作原理是什么输电线内部有变化的电流,这样会在输电线周围产生一个变化的磁场。当电流检测器靠近时,检测器内部会被感应出电流,这样电流就会被显示出来。 二、怎样理解电流和磁场电可以生磁,磁也可以生电。通电直导线和通电螺线管的周围都可以产生磁场,电磁铁就是电生磁的应用。反过来,磁也可以生电。我们把一个
9、闭合线圈放在一个恒定的磁场中不会产生电流,但当把闭合的线圈放在一个变化的磁场中时,线圈中就会感应出电流。总之,电流可以产生磁场,但只有变化的磁场才能产生电流。三、静电与磁有关系吗静电和磁现象是没关系的,磁现象的本质是与运动电荷有关的。 四、什么叫永磁体你也许发现“吸铁石”不仅可以吸引铁,而且“吸铁石”之间会相互吸引或排斥。很早之前就有人注意到了这种现象,并把这种性质称为磁性。具有磁性的物质叫磁体,磁体可以彼此不接触而相互吸引或排斥。有的磁体的磁性可以长久保持,叫做永磁体。人们最早使用的磁体都是永磁体,如铁的一些氧化物。现在人们利用一些稀土元素也可以制造磁性非常强的永磁体。永磁体的存在是内部结构
10、的原因,其电子的排布比较稳定,因此能够长期保持磁性。如果对它进行高温加热或者撞击,永磁体的磁性就有可能失去。 五、如何判断电磁铁中电流的方向我们可以通过安培定则来判断电磁铁中电流的方向。先判断出电磁铁的南北两极,然后伸出右手,用手握住电磁铁的线圈,让大拇指指向电磁铁的北极,则四指弯曲的方向就是线圈中电流的方向。 六、安培和安培定则安培 (17751836)是法国物理学家。1775年1月22日诞生于里昂。从小,安培就具有惊人的记忆力,尤其在数学方面有非凡的天赋。他13岁就能理解有关圆锥曲线的原理,并发表了第一篇数学论文,论述了螺旋线。他年轻时生活贫苦,曾在中学教数学。1805年定居巴黎,1808
11、年任法国帝国大学总学监,后历任巴黎工业大学数学教授、法兰西学院实验物理学教授等职。1814年当选为法国科学院院士。1827年被选为伦敦皇家学会会员。他还是柏林、斯德哥尔摩等科学院的院士。安培的兴趣是多方面的,不但钻研数学,而且对物理学、化学等都感兴趣,他还花了大量时间研究过心理学、伦理学等。他在物理学方面的主要贡献是对电磁学的基本原理有重要发现,如安培定律、安培定则和分子电流等。1820年9月11日安培在法国科学院听到关于奥斯特实验的报告后,产生了极大兴趣,第二天就重做了奥斯特的实验,并于9月18日向法国科学院报告了第一篇论文,提出磁针转动方向和电流方向的关系服从右手定则(以后这个定则被命名为
12、安培定则)。以后又在短时间里,通过实验和数学归纳,提交数篇论文,阐述了各种形状的曲线载流导体之间的相互作用;提出了表示通电导线在磁场中受力情况的公式,称为安培力公式;发现了环路定律;并且在1821年1月提出了著名的分子电流假说,认为每个分子的元电流形成一个小磁体,这是形成物体磁性的原因。安培还第一个把研究动电的理论称为“电动力学”。安培还发现,电流在线圈中流动的时候,表现出来的磁性和磁铁相似,创制出第一个螺线管,在这个基础上发明了电流计。安培思考科学问题专心致志,在这方面流传不少佳话。据说有一次,安培在街上走着走着,想出了一个电学问题的算式,正为没有地方运算而发愁,突然,他见到面前有一块“黑板
13、”,就拿出随身携带的粉笔,在上面运算起来。那“黑板”原来是一辆马车的车厢背面。马车走动了,他也跟着走,边走边写;马车越走越快,他就跑了起来,一心一意要完成他的推导,直到他实在追不上马车了才停下脚步。安培这个失常的行动,使当时街上的人笑得前仰后合。七、磁悬浮列车介绍磁悬浮列车是一种利用磁极吸引力和排斥力的高科技交通工具。简单来说,排斥力使列车悬起来,吸引力让列车开动。磁悬浮列车上装有超导磁铁,铁路底部则安装有线圈。通电后,地面线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总保持相同,两者 “同性相斥”,排斥力使列车悬浮起来。铁轨两侧也装有线圈,交流电使线圈变为电磁体。它与列车上的磁铁相互作用,使列车前进
14、。磁悬浮列车运行时与轨道保持一定的间隙,一般为1毫米至10毫米,因此运行安全、平稳舒适、无噪声,全自动化运行,时速可达550千米。高速磁悬浮列车用电磁力将列车浮起而取消轮轨,采用长定子同步直线电机将电供至地面线圈,从而取消受电弓,实现了与地面没有接触、不带燃料的地面飞行,克服了传统轮轨铁路的主要缺点。高速磁悬浮列车最大的优点是快,其时速可达400至550千米,高速磁悬浮列车对环境影响较小,线路占地面积较少,磁场强度低,耗能较低,由于是抱在轨道上悬浮行驶,且按飞机的防火标准配置设施,因此乘坐平稳舒适,安全性非常高。轨道里安装了大功率直线同步电动机,所以高速磁悬浮列车动力来源于轨道,具有高度的加速
15、和制动能力;弯曲半径较小,爬坡能力较强。 我国已经初步掌握了常导低速磁悬浮稳定悬浮的控制技术。西南交大成功地进行了4个座位、自重4吨、悬浮高度为8毫米、时速为30千米的磁悬浮列车试验之后,长为6.5米、宽为3米、自重4吨、内设15个座位的6吨单转向架磁悬浮试验车在铁科院环行试验线的轨距为2米、长36米、设计时速为100千米的室内磁悬浮试验线路上成功地进行了试验。6吨单转向架磁悬浮试验车的研制成功,为低速常导磁悬浮列车的研究提供了技术基础。 第5课、神奇的小电动机一、发电机工作的原理,举例说明各种能量的发电站电能是现代社会最主要的能源之一。发电机是将其他形式的能转化成电能的机械设备,它由水轮机、
16、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流、气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转化为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中都有广泛的用途。 发电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路以产生电磁功率,达到能量转化的目的。根据能量的来源不同可将发电站分为水力发电站,风力发电站,火力发电站以及核电站等几类。 二、电动机的工作原理电动机也称为“马达”,是把电能转变为机械能的机器。电动机构造分为两部分:定子与转子。定子是电动机固定部分,作用是用来产生旋转磁场,它
17、主要由定子铁芯、定子绕组和机座组成。转子有两种鼠笼式与绕线式。利用电动机可以把发电机所产生的大量电能,应用到生产事业中去。电动机的构造和发电机基本上一样,但原理却正好相反。电动机原理是通电于转子线圈以引起运动,而发电机则是借转子在磁场中运动产生电流。为了获得强大的磁场,不论电动机还是发电机,都以使用电磁铁为宜。电动机因输入的电流不同,可分为直流电动机与交流电动机。(1)直流电动机用直流电流来转动的电动机叫直流电动机。(2)交流电动机用交流电流来转动的电动机叫交流电动机。 第6课、电能和能量一、什么是能量能量是一切物质活动的源泉,是一切生命活动的基础。目前已知的能源有(1)太阳辐射能及其转换成的
18、能,包括矿物燃料、风力、水力、植物燃料、海洋波浪、海水温差等;(2)地球本身蕴藏的能量,包括原子能和地热等;(3)地球与其他天体相互作用所产生的能量,如潮汐能。矿物燃料和植物燃料的燃烧是造成大气污染的主要原因。因此,采用无污染能源是防止大气污染的重要措施。 二、能量有哪些形式从物质运动形式分,能量可以分为机械能、内能(热能)、光能、电磁能、化学能、核能等。 从自然界的存在形式分,能量可以分为太阳能、水能、风能、潮汐能、地热能、煤、石油、天然气及其他矿物燃料能等。 三、什么样的能是机械能机械能是动能与势能的总和。势能分为重力势能和弹性势能。决定动能的是质量与速度,决定重力势能的是高度和质量,决定
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