資源簡(jiǎn)介

2021年新教科版六年級(jí)上冊(cè)科學(xué)教材分析
第四單元
能量
一、單元概述
我們身邊發(fā)生的每一件事情，都和能量有著密切的關(guān)系。世間萬(wàn)物的運(yùn)動(dòng)都是能量在驅(qū)動(dòng)，如生活中用火燒飯、開燈照明等都在進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。我們必須從食物中獲取能量才能維持生命和進(jìn)行活動(dòng)，大自然中的綠色植物必須通過(guò)光合作用從陽(yáng)光中獲取能量，動(dòng)物靠吃植物或其他動(dòng)物來(lái)取得能量維持生命，一切生物都依賴能量才能生存。
六年級(jí)學(xué)生已經(jīng)接觸過(guò)“能量”這個(gè)詞，并對(duì)能量有了一定的感性認(rèn)識(shí)，知道任何物體工作都需要能量，如果沒有能量，自然界就不會(huì)有運(yùn)動(dòng)和變化，也不會(huì)有生命。但是，學(xué)生的頭腦里還沒有形成關(guān)于能量守恒和轉(zhuǎn)換的相關(guān)科學(xué)概念。
“能量”的概念是抽象的，我們能觀察到的只是具體能量所產(chǎn)生的某種效應(yīng)。本單元不是從抽象的定義出發(fā)來(lái)演繹各種能量形式及其相互轉(zhuǎn)換，而是引導(dǎo)學(xué)生從回顧身邊的能量表現(xiàn)形式人手，選擇了學(xué)生最熟悉的電和磁為切入口展開對(duì)能量的認(rèn)識(shí)和探討。能量守恒和轉(zhuǎn)換定律滲透在每一課的學(xué)習(xí)中，即自然界中一切物質(zhì)都具有能量。
能量有各種不同的表現(xiàn)形式，并能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體。另外，教科書中對(duì)新能源開發(fā)和低碳環(huán)保生活方式等內(nèi)容也有所涉及。
本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)來(lái)自課程標(biāo)準(zhǔn)中5-6年級(jí)的下列相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容。
6.6.1知道聲、光、熱、電、磁都是自然界中存在的能量形式。
6.6.2調(diào)查和說(shuō)明生活中哪些器材、設(shè)備或現(xiàn)象中存在動(dòng)能(機(jī)械能)、聲能、光能、熱能、電能、磁能及其之間的轉(zhuǎn)換。
15.2.1描述人類的生產(chǎn)生活離不開能源。
15.2.2知道太陽(yáng)能是生活中可利用的一種清潔、可再生能源。
15.2.3描述煤炭、石油和天然氣是目前人類利用規(guī)模最大的能源，知道它們的形成與太陽(yáng)能有關(guān)。
15.2.4樹立節(jié)約能源的意識(shí)，了解開發(fā)利用新能源的一些舉措。
16.2.1知道重大的發(fā)明和技術(shù)會(huì)給人類社會(huì)發(fā)展帶來(lái)的深遠(yuǎn)影響和變化。
“能量”單元共7課
第1課“各種形式的能量”，從學(xué)生熟悉的驅(qū)動(dòng)汽車的能量引人，引導(dǎo)學(xué)生了解身邊的能量表現(xiàn)形式，使學(xué)生知道能量使物體發(fā)生了變化，形成對(duì)能量的初步感知。本課的拓展環(huán)節(jié)要求學(xué)生調(diào)查家中用電器的用電狀況，為下一課的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。
第2課“調(diào)查家中使用的能量”，以學(xué)生最熟悉的“家”為能量認(rèn)知場(chǎng)景，通過(guò)調(diào)查、分析、統(tǒng)計(jì)等方法，以電能消耗為突破口，發(fā)現(xiàn)家中的各種能量表現(xiàn)形式、能量來(lái)源和能量轉(zhuǎn)換。在調(diào)査、分析、統(tǒng)計(jì)家中電能消耗的過(guò)程中，初步培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識(shí)。
第3課“電和磁”，帶領(lǐng)學(xué)生“重演”科學(xué)史上著名的奧斯特發(fā)現(xiàn)電磁現(xiàn)象的過(guò)程，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，將通電導(dǎo)線繞成線圈能使小磁針偏轉(zhuǎn)角度更大，從而認(rèn)識(shí)到電可以產(chǎn)生磁。本課注重引導(dǎo)學(xué)生善于尋找、思考電和磁轉(zhuǎn)換的依據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力。
第4課“電能和磁能”，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生制作電磁鐵，研究電磁鐵的性質(zhì)和磁極，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到電磁鐵是一種電能轉(zhuǎn)換為磁能的裝置，從而幫助學(xué)生從具體的事例中進(jìn)步了解電能和磁能之間的轉(zhuǎn)換。
第5課“電磁鐵”，學(xué)生要設(shè)計(jì)、驗(yàn)證電磁鐵磁性強(qiáng)弱與線圈圈數(shù)、電流大小的關(guān)系，在親歷對(duì)比實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，逐步學(xué)會(huì)多角度思考問(wèn)題，在收集和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程中，逐步培養(yǎng)科學(xué)論證能力。
第6課“神奇的小電動(dòng)機(jī)”，小電動(dòng)機(jī)是磁鐵和電磁鐵性質(zhì)在生活中的具體應(yīng)用實(shí)例。學(xué)生通過(guò)拆解真實(shí)的小電動(dòng)機(jī)認(rèn)識(shí)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過(guò)簡(jiǎn)單模型了解電動(dòng)機(jī)的工作原理。探索小電動(dòng)機(jī)的過(guò)程事實(shí)上就是學(xué)生感受奇妙的能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)能量的認(rèn)識(shí)又提升到了一個(gè)新的層次。
第7課“能量從哪里來(lái)”，先引導(dǎo)學(xué)生追溯自然界最大的能量來(lái)源——太陽(yáng)，通過(guò)食物鏈來(lái)理解太陽(yáng)的能量對(duì)于生物體的意義，然后以電能為例，通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、查閱資料等方式了解電能的來(lái)源和轉(zhuǎn)換，最后利用班級(jí)記錄表引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本單元的知識(shí)進(jìn)行整體回顧，完善“能量”概念的建構(gòu)。
整個(gè)單元以“能量”為研究支點(diǎn)，以生活實(shí)例為研究載體，引導(dǎo)學(xué)生用“轉(zhuǎn)換”的觀念把聲、光、熱、電、磁等多種能量形式聯(lián)系在一起，在生活調(diào)查、資料查閱以及大量實(shí)驗(yàn)探索的積累過(guò)程中，逐漸充實(shí)對(duì)“能量”的認(rèn)識(shí)。
二、單元教學(xué)目標(biāo)
科學(xué)概念目標(biāo)
自然界存在聲、光、電、熱、磁等各種能量的表現(xiàn)形式。
生產(chǎn)生活中的能量形式多種多樣，能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，并儲(chǔ)存在一些物質(zhì)中。
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)。
改變電池正負(fù)極的連接方式或改變線圈繞線方向，會(huì)改變電磁鐵的南北極。
電磁鐵的磁力大小與線圈匝數(shù)、電流大小等因素有關(guān)。
太陽(yáng)能是生活中可利用的一種清潔、可再生能源。
科學(xué)探究目標(biāo)
能夠通過(guò)觀察討論、實(shí)際調(diào)查、查閱資料、實(shí)驗(yàn)研究等多種方法，尋找能量存在及相互轉(zhuǎn)換的證據(jù)。
親歷奧斯特實(shí)驗(yàn)、電磁鐵搬運(yùn)大頭針實(shí)驗(yàn)、改變電磁鐵南北極實(shí)驗(yàn)、電磁鐵磁性強(qiáng)弱對(duì)比實(shí)驗(yàn)、小電動(dòng)機(jī)工作原理探索實(shí)驗(yàn)等，經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，體悟科學(xué)探究中各個(gè)要素的特征。
經(jīng)歷圍繞問(wèn)題設(shè)計(jì)方案、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)、同伴研討解釋現(xiàn)象的合作探究過(guò)程，學(xué)會(huì)用分部觀察和整體觀察的方法研究小電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造。
科學(xué)態(tài)度目標(biāo)
樂(lè)于調(diào)查、探索生活中的各種能量表現(xiàn)形式及能量之間的相互轉(zhuǎn)換。
具有基于證據(jù)和推理發(fā)表個(gè)人見解的意識(shí)，愿意與他人合作，善于傾聽他人的意見，體會(huì)到合作的必要性和重要性。
能主動(dòng)倡導(dǎo)珍惜能源、節(jié)約能源，并有具體的行為表現(xiàn)。
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)
初步了解生活中的各種能量表現(xiàn)形式對(duì)自然環(huán)境、人類生活和社會(huì)發(fā)展的影響，體會(huì)合理利用能源，保護(hù)人類賴以生存環(huán)境的重要性。
初步體會(huì)人類生活和社會(huì)發(fā)展需求是推動(dòng)新能源開發(fā)與應(yīng)用的動(dòng)力，反之新能源的創(chuàng)新應(yīng)用又能促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。
單元詞匯
能量：是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一般量度。物質(zhì)有多種運(yùn)動(dòng)形式，如機(jī)械運(yùn)動(dòng)、分子熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)、化學(xué)運(yùn)動(dòng)、微觀粒子運(yùn)動(dòng)等。這些運(yùn)動(dòng)形式之間能夠相互轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換過(guò)程涉及狀態(tài)的量度，也就是能量。能量與功和熱量具有同樣的單位，可以簡(jiǎn)單把它當(dāng)作“物體做功的本領(lǐng)”。
能量形式：相對(duì)應(yīng)于不同形式的運(yùn)動(dòng)，就有不同形式的能量，能量形式包括機(jī)械能、熱能、電能、化學(xué)能、原子能等。
能量的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)移：能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。能量在孤立系統(tǒng)中既不能憑空產(chǎn)生也不能憑空消失。
核能：過(guò)去常叫原子能，是原子核發(fā)生變化時(shí)釋放出來(lái)的能量。獲得核能有兩種途徑，一種是原子核的裂變，指的是一個(gè)原子核分裂成兩個(gè)或兩個(gè)以上的其他原子核；種是原子核的聚變，指的是輕原子核聚合為重原子核。核能就是裂變或聚變反應(yīng)中釋放出來(lái)的能量。
太陽(yáng)能：指太陽(yáng)的熱輻射能，也就是常說(shuō)的太陽(yáng)光，是一種巨大的能源，地球上所有生命的生存都依賴于太陽(yáng)能。太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能發(fā)電站、太陽(yáng)能電池是直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能或電能加以利用的設(shè)備。
熱能：物質(zhì)燃燒或物體內(nèi)部分子不規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)放出的能量。通常也指熱量機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能的總和，勢(shì)能分為重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。
功率：指物體在單位時(shí)間內(nèi)所做的功的多少，是描述做功快慢的物理量。
材料清單(視學(xué)生人數(shù)和分組情況確定數(shù)量)
公園場(chǎng)景圖、生活家電說(shuō)明書復(fù)印件或圖片、電池、電池盒、小燈泡、開關(guān)、短導(dǎo)線3根、長(zhǎng)導(dǎo)線1根、小燈座、指南針、長(zhǎng)約2米的細(xì)導(dǎo)線、廢舊電池1節(jié)、每組多股絕緣細(xì)導(dǎo)線1.2米左右(兩端剝線)、大鐵釘、大頭針、小電動(dòng)機(jī)、裝沙子的小瓶子、銅質(zhì)單股粗導(dǎo)線做的ⅴ字形“電刷”、橡皮筋、鐵絲架、磁鐵、手搖發(fā)電機(jī)、尼龍線、太陽(yáng)能小車、各種有關(guān)能量的圖片或視頻資料。
三、分課時(shí)教材分析
第1課
各種形式的能量
(一)背景和教學(xué)目標(biāo)
能量是物質(zhì)各種不同運(yùn)動(dòng)形式的共有屬性，也是其本質(zhì)屬性。關(guān)于能量，學(xué)生在之前的生活及學(xué)習(xí)中，已經(jīng)有了一定的感性認(rèn)識(shí)。他們知道燈泡發(fā)光是電提供了能量，汽車運(yùn)動(dòng)是汽油提供了能量，人需要從食物中獲取能量。他們還知道一些和能量有關(guān)的詞匯，如電能、水能、光能、風(fēng)能……，由于能量不可見，只能觀察到具體能量所產(chǎn)生的某種效應(yīng)，因此對(duì)學(xué)生而言，能量又是抽象的。在教學(xué)中，教師可以從學(xué)生生活中常見的事物出發(fā)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到能量是客觀存在的，而且有不同的表現(xiàn)形式。此外，不同的能量形式還可以相互轉(zhuǎn)換。
本課有兩個(gè)活動(dòng)。第一，了解讓汽車運(yùn)動(dòng)起來(lái)的能量。以學(xué)生熟悉的汽車為例，說(shuō)一說(shuō)汽車運(yùn)動(dòng)的能量來(lái)自哪里。第二，尋找身邊的能量形式。引導(dǎo)學(xué)生從能量的角度來(lái)看待物體的變化，關(guān)注身邊能量的表現(xiàn)形式及它們的相互轉(zhuǎn)換。
科學(xué)概念目標(biāo)
自然界存在聲、光、電、熱、磁等各種能量的表現(xiàn)形式。
機(jī)械能可以使物體運(yùn)動(dòng)起來(lái)。
科學(xué)探究目標(biāo)
通過(guò)觀察，尋找能量存在的證據(jù)。
科學(xué)態(tài)度目標(biāo)
激發(fā)探索自然界不同形式能量的興趣。
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)
體會(huì)到各種形式的能量與我們生活的世界有著密不可分的聯(lián)系。
(二)教學(xué)準(zhǔn)備
為學(xué)生準(zhǔn)備：公園場(chǎng)景圖、學(xué)生活動(dòng)手冊(cè)。
教師準(zhǔn)備：班級(jí)記錄表、教學(xué)課件等。
第2課
調(diào)查家中使用的能量
(一)背景和教學(xué)目標(biāo)
通過(guò)前一課的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道身邊能量的一些表現(xiàn)形式，如機(jī)械能、聲能、光能、熱能、電能、磁能、太陽(yáng)能等。本課就是在這樣的基礎(chǔ)上，將范圍縮小到家中，讓學(xué)生了解自己家里經(jīng)常使用的能量形式，如聲能、光能、電能、熱能、磁能、太陽(yáng)能等
本課主要是讓學(xué)生以家中使用能量的情況為研究對(duì)象，以能量形式、能量轉(zhuǎn)換、能量消耗為切人點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)課前調(diào)查，課中分析、統(tǒng)計(jì)等手段，進(jìn)一步了解能量，意識(shí)到能量消耗量之大，從而自覺形成節(jié)能意識(shí)，提出有效的節(jié)能方法，逐步養(yǎng)成節(jié)能習(xí)慣。
科學(xué)概念目標(biāo)
家庭里經(jīng)常使用的能量形式有聲能、光能、電能、熱能、磁能、太陽(yáng)能等。
了解每一種能量形式都需要付出一定的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境代價(jià)。
科學(xué)探究目標(biāo)
夠在調(diào)査中了解家中多種能量形式的存在及電能的消耗。
初步學(xué)會(huì)估算不同功率的用電器每天的耗電量，以及家庭一個(gè)月的電費(fèi)支出等數(shù)據(jù)。
科學(xué)態(tài)度目標(biāo)
樂(lè)于對(duì)能量進(jìn)行實(shí)地調(diào)查、交流分享、統(tǒng)計(jì)分析。
意識(shí)到能量的消耗需要付出一定的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境代價(jià)，能提出合理的節(jié)能建議，自覺養(yǎng)成節(jié)約能源的良好習(xí)慣。
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)
初步了解家中的各種能量表現(xiàn)形式，以及它們給自然環(huán)境和人類生活帶來(lái)的影響。
(二)教學(xué)準(zhǔn)備
為學(xué)生準(zhǔn)備：課前調(diào)查表格，同類家用電器不同容量、功率等銘牌信息。
教師準(zhǔn)備：班級(jí)記錄表、教學(xué)課件等。
第3課
電和磁
(一)背景和教學(xué)目標(biāo)
在前兩課的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)對(duì)身邊的各種能量有了一定的認(rèn)識(shí)。在這些能量中，電和磁與我們的生活密切相關(guān)，是本單元重點(diǎn)學(xué)習(xí)的能量形式。本課“重演”了科學(xué)史上著名的奧斯特發(fā)現(xiàn)電生磁現(xiàn)象的過(guò)程，正是這個(gè)發(fā)現(xiàn)，讓原本看似互不相關(guān)的電和磁建立了聯(lián)系，由此開啟了近代電磁學(xué)的研究，有力地推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步。
本課有兩個(gè)活動(dòng)：第一，指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家奧斯特做過(guò)的實(shí)驗(yàn)——通電導(dǎo)線使指南針偏轉(zhuǎn)，經(jīng)歷對(duì)新現(xiàn)象進(jìn)行分析、解釋的思維過(guò)程；第二，做通電線圈使指南針加大偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，用線圈代替直導(dǎo)線做電生磁實(shí)驗(yàn)，為理解電磁鐵原理打下基礎(chǔ)，也為研究小電動(dòng)機(jī)埋下伏筆。兩個(gè)活動(dòng)具有嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)，由淺入深，步步推進(jìn)。
科學(xué)概念目標(biāo)
電可以轉(zhuǎn)換成磁。
科學(xué)探究目標(biāo)
模仿做通電直導(dǎo)線和通電線圈使指南針偏轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)，能夠通過(guò)分析建立解釋。
能夠運(yùn)用通電線圈能使指南針偏轉(zhuǎn)明顯的性質(zhì)，檢測(cè)廢電池是否有電。
科學(xué)態(tài)度目標(biāo)
體驗(yàn)科學(xué)史上發(fā)現(xiàn)電產(chǎn)生磁的過(guò)程，意識(shí)到細(xì)致觀察、善于思考的重要性。
理解科學(xué)探究過(guò)程中合理進(jìn)行推測(cè)、嚴(yán)謹(jǐn)開展實(shí)驗(yàn)、有根據(jù)地得出結(jié)論的必要性。
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)
意識(shí)到科學(xué)技術(shù)可以推動(dòng)社會(huì)發(fā)展、改變?nèi)祟惿睢?br/>在檢測(cè)廢電池活動(dòng)中體會(huì)重復(fù)使用、節(jié)約能源的意義。
(二)教學(xué)準(zhǔn)備
為學(xué)生準(zhǔn)備：電池、電池盒、小燈泡、開關(guān)、短導(dǎo)線、長(zhǎng)導(dǎo)線、小燈座、指南針。
教師準(zhǔn)備：廢舊電池、教學(xué)課件等。
第4課
電能和磁能
(一)背景和教學(xué)目標(biāo)
學(xué)生在前一課親歷了通電導(dǎo)線能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的過(guò)程，了解了其原因是電產(chǎn)生了磁。那么電能和磁能究競(jìng)是如何轉(zhuǎn)化的？本課將引入電生磁的最直接應(yīng)用——電磁鐵進(jìn)行研究。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，我們身邊的各種用電器中都有電磁鐵的“身影”。電磁鐵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作容易，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常有趣，適合學(xué)生開展多種多樣的研究。
本課有如下三個(gè)活動(dòng)。
第一，制作鐵釘電磁鐵。學(xué)生通過(guò)自己在鐵釘上繞線圈做電磁鐵，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)。
第二，利用電磁鐵搬運(yùn)大頭針。通過(guò)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(guò)程中深入體會(huì)能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換。
第三，研究鐵釘電磁鐵的南北極。鐵釘電磁鐵有沒有南北極？學(xué)生用原來(lái)學(xué)過(guò)的磁鐵的性質(zhì)能夠解決這個(gè)問(wèn)題。但是在解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題，那就是各個(gè)小組釘尖、釘帽的南北極會(huì)不一樣，從而引出“電磁鐵南北極與什么因素有關(guān)？”的探究。
科學(xué)概念目標(biāo)
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)。
改變電流方向會(huì)改變電磁鐵的南北極。
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)
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)。
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)中感悟認(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(lái)了許多便利。
(二)教學(xué)準(zhǔn)備
為學(xué)生準(zhǔn)備：每組多股絕緣細(xì)導(dǎo)線1.2米左右(兩端剝線)、大鐵釘、電池盒、2號(hào)電池、大頭針、指南針、學(xué)習(xí)單。
教師準(zhǔn)備：學(xué)生實(shí)驗(yàn)材料、教學(xué)課件等。
第5課
電磁鐵
(一)背景和教學(xué)目標(biāo)
學(xué)生在前一課的學(xué)習(xí)中已經(jīng)知道了電磁鐵的基本構(gòu)造，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)。在本課中，學(xué)生將通過(guò)觀察電磁起重機(jī)和自制的電磁鐵，發(fā)現(xiàn)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱是不同的，從而引出探究的問(wèn)題：電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)？本課意在引導(dǎo)學(xué)生完整地經(jīng)歷探究“電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)”的過(guò)程。利用對(duì)比實(shí)驗(yàn)尋找影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素，非常適合學(xué)生的心理需要和認(rèn)知水平，通過(guò)假設(shè)、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和分析等一系列過(guò)程，更有利于培養(yǎng)學(xué)生縝密的思維。
本課有兩個(gè)活動(dòng)：第一，做出我們的假設(shè)，學(xué)生要利用已有經(jīng)驗(yàn)，推測(cè)影響電磁鐵磁力大小的可能因素；第二，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)假設(shè)，本課主要安排學(xué)生共同檢驗(yàn)電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)、電流大小是否有關(guān)，重點(diǎn)思考如何在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中控制變量。
科學(xué)概念目標(biāo)
電磁鐵的磁性強(qiáng)弱是可以改變的。
電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)有關(guān)：線圈匝數(shù)多磁性強(qiáng)，線圈匝數(shù)少磁性弱。
電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與電流大小有關(guān)：電流大磁性強(qiáng)，電流小磁性弱。
科學(xué)探究目標(biāo)
完整、深人地經(jīng)歷探究“電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)。
能夠識(shí)別變量設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，會(huì)控制變量檢驗(yàn)線圈匝數(shù)、電流大小對(duì)磁性強(qiáng)弱的影響。
能夠用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)論證自己的觀點(diǎn)。
科學(xué)態(tài)度目標(biāo)
體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性。
體會(huì)合作學(xué)習(xí)的必要性，善于借鑒他人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)支撐自己的觀點(diǎn)。
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)
了解電磁鐵在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用。
(二)教學(xué)準(zhǔn)備
為學(xué)生準(zhǔn)備：大鐵釘、導(dǎo)線、大頭針、電池、電池盒。
教師準(zhǔn)備：班級(jí)記錄表、教學(xué)課件等。
第6課
神奇的小電動(dòng)機(jī)
(一)背景和教學(xué)目標(biāo)
絕大多數(shù)學(xué)生知道在電動(dòng)玩具小車、電動(dòng)牙刷、智能機(jī)器人等物品里面有小電動(dòng)機(jī)，小電動(dòng)機(jī)能夠?yàn)檫@些設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。高年級(jí)的學(xué)生知道只要給小電動(dòng)機(jī)接上電源，小電動(dòng)機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過(guò)齒輪、皮帶、曲軸等方式帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)。但是，他們可能未曾想過(guò)，小電動(dòng)機(jī)里有什么？為什么通電后它就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)？在本課中，學(xué)生應(yīng)用磁鐵和電磁鐵的性質(zhì)研究最簡(jiǎn)單的直流小電動(dòng)機(jī)，這是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)性、趣味十足的科學(xué)探究活動(dòng)。在活動(dòng)中，學(xué)習(xí)過(guò)的電磁鐵的知識(shí)得到應(yīng)用，學(xué)生的探究能力得到鍛煉，可謂一舉兩得。
本課有兩個(gè)活動(dòng)。
第一，觀察小電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造。在這個(gè)活動(dòng)中，通過(guò)觀察，學(xué)生知道小電動(dòng)機(jī)的主要構(gòu)造；通過(guò)檢測(cè)，學(xué)生知道轉(zhuǎn)子實(shí)際上是電磁鐵，為研究小電動(dòng)機(jī)的工作原理打下基礎(chǔ)。
第二，研究小電動(dòng)機(jī)工作的基本原理。在這個(gè)活動(dòng)中，學(xué)生先根據(jù)小電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造推測(cè)通了電它為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，然后在教師指導(dǎo)下用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)推測(cè)。這是本課的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。
科學(xué)概念目標(biāo)
電動(dòng)機(jī)是利用電產(chǎn)生動(dòng)力的機(jī)器，它的基本工作原理是用電產(chǎn)生磁，利用磁的相互作用推動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。
科學(xué)探究目標(biāo)
能夠拆解并觀察小電動(dòng)機(jī)，了解小電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造及基本原理。
能夠根據(jù)小電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造推想通電后小電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
能夠按步驟做探究小電動(dòng)機(jī)工作原理的實(shí)驗(yàn)。
科學(xué)態(tài)度目標(biāo)
發(fā)展探究小電動(dòng)機(jī)秘密的興趣。
樂(lè)于提出自己的想法，勇于用實(shí)驗(yàn)證明自己的觀點(diǎn)。
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)
體會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)的發(fā)展。
(二)教學(xué)準(zhǔn)備
為學(xué)生準(zhǔn)備：小電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線、電池、開關(guān)、電池盒、大頭針、裝沙子的小瓶子、銅質(zhì)單股粗導(dǎo)線做的ⅴ字形“電刷”、橡皮筋、鐵絲架、磁鐵等。
教師準(zhǔn)備：帶電動(dòng)機(jī)的玩具、教學(xué)課件等。
第7課
能量從哪里來(lái)
(一)背景和教學(xué)目標(biāo)
在前面的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)了解了自然界中存在多種能量的表現(xiàn)形式，一種表現(xiàn)形式的能量可以轉(zhuǎn)換為另一種表現(xiàn)形式。本課將繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生深入探討能量的來(lái)源和轉(zhuǎn)換問(wèn)題，拓寬對(duì)能量轉(zhuǎn)換的認(rèn)識(shí)，初步體會(huì)到科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)的發(fā)展。
本課有兩個(gè)活動(dòng)。
第一，討論太陽(yáng)的能量是怎樣傳遞到地球上的。引導(dǎo)學(xué)生借助“食物鏈”這一支架，認(rèn)識(shí)太陽(yáng)能的傳遞，描述太陽(yáng)為我們提供能量的過(guò)程。
第二，探究電能是從哪里來(lái)的。引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)小電動(dòng)機(jī)發(fā)電，從而引發(fā)對(duì)電能來(lái)源和轉(zhuǎn)換問(wèn)題的思考，認(rèn)識(shí)電不是自然存在的能源，而是由其他能源(風(fēng)能、水能、熱能、核能等)轉(zhuǎn)換來(lái)的二次能源，進(jìn)一步完善“能量之間可以互相轉(zhuǎn)換”的概念建構(gòu)。
科學(xué)概念目標(biāo)
太陽(yáng)是自然界最大的能量來(lái)源。
電能是由其他形式的能量轉(zhuǎn)換來(lái)的。
能量有多種形式，能相互轉(zhuǎn)換，可以儲(chǔ)存在一些物質(zhì)中。
科學(xué)探究目標(biāo)
用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)通過(guò)邏輯推理思考問(wèn)題。
通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)和閱讀資料認(rèn)識(shí)電能的來(lái)源。
科學(xué)態(tài)度目標(biāo)
樂(lè)于探索生活中各種能量之間的相互轉(zhuǎn)換。
能夠以事實(shí)為依據(jù)做出相應(yīng)的判斷。
科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo)
了解科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用影響著社會(huì)的發(fā)展。
(二)教學(xué)準(zhǔn)備
為學(xué)生準(zhǔn)備：玩具小電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)線、小燈泡、尼龍線。
教師準(zhǔn)備：視頻資料、手搖發(fā)電機(jī)、教學(xué)課件等。
四、參考資料
新能源汽車
新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車以及燃?xì)馄嚒⒋济哑嚨取?br/>混合動(dòng)力汽車：混合動(dòng)力是指那些采用傳統(tǒng)燃料，同時(shí)配以電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)改善低速動(dòng)力輸出和燃油消耗的車型。按照能否外接充電又可以分為插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)和非插電式混合動(dòng)車汽車(MHEV)。
純電動(dòng)汽車：顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動(dòng)的汽車，又稱電動(dòng)汽車。
優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。
缺點(diǎn)：蓄電池單位重量?jī)?chǔ)存的能量太少，還因電動(dòng)車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，故購(gòu)買價(jià)格較貴。
燃料電池汽車：燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。其電池的能量是通過(guò)氫氣和氧氣的化學(xué)作用，直接變成電能的。
燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)。
(1)零排放或近似零排放。
(2)減少了機(jī)油泄漏帶來(lái)的水污染。
(3)降低了溫室氣體的排放。
(4)提高了燃油經(jīng)濟(jì)性
(5)提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率。
(6)運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪聲。
氫動(dòng)力汽車：氫動(dòng)力汽車是一種真正實(shí)現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水其具有無(wú)污染、零排放、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)勢(shì)，因此，氫動(dòng)力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。
燃?xì)馄嚕喝細(xì)馄囀侵赣脡嚎s天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車。以燃?xì)馓娲加蛯⑹侵袊?guó)乃至世界汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)。
乙醇汽車：使用乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車。用乙醇代替石油燃料的使用歷史已經(jīng)很長(zhǎng)，世界上已有40多個(gè)國(guó)家不同程度地應(yīng)用乙醇汽車。
奧斯特實(shí)驗(yàn)
漢斯·克里斯蒂安·奧斯特(
Hans
Christian
Oersted，1777-1851)，丹麥物理學(xué)家，1820年因電流磁效應(yīng)這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國(guó)皇家學(xué)會(huì)科普利獎(jiǎng)?wù)隆?br/>19世紀(jì)初，很多有名的物理學(xué)家認(rèn)為電和磁不會(huì)有任何聯(lián)系，有些人做過(guò)尋求電和磁聯(lián)系的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果也都失敗了。但奧斯特一直堅(jiān)信電和磁之間一定有某種關(guān)系，電一定可以轉(zhuǎn)化為磁。1820年4月，在一次講演快結(jié)束的時(shí)候，奧斯特抱著試試看的心情又做了一次實(shí)驗(yàn)。他把一條非常細(xì)的鉑導(dǎo)線放在一根用玻璃罩罩著的小磁針上方接通電源的瞬間，他發(fā)現(xiàn)磁針跳動(dòng)了一下。這一跳，使有心的奧斯特喜出望外，竟激動(dòng)得在講臺(tái)上摔了一跤。但是因?yàn)槠D(zhuǎn)角度很小，而且不很規(guī)則，這一跳并沒有引起聽眾注意。之后，奧斯特花了三個(gè)月時(shí)間，做了許多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)磁針在電流周圍都會(huì)偏轉(zhuǎn)；在導(dǎo)線的上方和導(dǎo)線的下方，磁針偏轉(zhuǎn)方向相反；在導(dǎo)體和磁針之間放置非磁性物質(zhì)，比如木頭、玻璃、水、松香等，不會(huì)影響磁針的偏轉(zhuǎn)。
1820年7月21日，奧斯特寫成《論磁針的電流撞擊實(shí)驗(yàn)》的論文，正式向?qū)W術(shù)界宣告發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)。這篇短短的論文使歐洲物理學(xué)界產(chǎn)生了極大震動(dòng)，大批實(shí)驗(yàn)成果隨之出現(xiàn)，由此開辟了物理學(xué)的新領(lǐng)域——電磁學(xué)。
發(fā)電機(jī)是如何將磁能轉(zhuǎn)換為電能的
發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。
定子里有鐵芯和線包繞組，轉(zhuǎn)子里有轉(zhuǎn)子鐵芯或磁極、磁軛繞組。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子連接組裝起來(lái)，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。通過(guò)接線端子引出，接在回路中，便產(chǎn)生了電流。
設(shè)計(jì)制造發(fā)電機(jī)的理論基礎(chǔ)是1820年奧斯特通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，解決了電流可以產(chǎn)生磁場(chǎng)的問(wèn)題。1831年，英國(guó)物理學(xué)家法拉第經(jīng)過(guò)10年的反復(fù)實(shí)驗(yàn)和研究，發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并總結(jié)出電磁感應(yīng)定律。這兩個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)，不僅揭示了電和磁的統(tǒng)一，還證明了它們之間可以相互轉(zhuǎn)換。
電磁起重機(jī)的故事
利用電磁鐵來(lái)搬運(yùn)鋼鐵材料的裝置叫作電磁起重機(jī)。電磁起重機(jī)的主要部分是電磁鐵。接通電流，電磁鐵便把鋼鐵物品牢牢吸住，吊運(yùn)到指定的地方。切斷電流，磁性消失，鋼鐵物品就被放下來(lái)了。電磁起重機(jī)使用十分方便，廣泛應(yīng)用在廢鋼鐵回收部門和煉鋼車間等。
電磁起重機(jī)的發(fā)明者是美國(guó)著名物理學(xué)家約瑟夫·亨利。大學(xué)畢業(yè)后，他開始著手從事電磁學(xué)的研究工作。
亨利在斯特金等人工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究改進(jìn)，于1829年3月展出了他制作的一塊繞有400圈導(dǎo)線的磁鐵。他除了以包上絲綢的絕緣銅導(dǎo)線代替在鐵上涂清漆，以及增加在軟鐵上繞導(dǎo)線的匝數(shù)外，還用兩端自由的線圈纏繞鐵心，由于線圈是并聯(lián)排列的，因此電池的電流可以分成幾份。亨利對(duì)電磁鐵的改進(jìn)工作卓有成效，他制作的電磁鐵在和手的寬度差不多的電極板的單一電池的激發(fā)下，能提起五十倍于自己重量的物體，這就是電磁起重機(jī)的初始模型
太陽(yáng)送給地球的能量
對(duì)于地球來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)是一個(gè)巨大的天體，它放射出的能量相當(dāng)大，這些能量到達(dá)地球的只有幾十億分之一，但就是這部分太陽(yáng)的能量已經(jīng)相當(dāng)可觀。太陽(yáng)照射地球年所發(fā)出的能量，按現(xiàn)在人類一年所需要的能量計(jì)算，大約能用兩萬(wàn)年。換句話說(shuō)，太陽(yáng)只要照射地球20多分鐘，就足夠我們一年所需的能量了。
這么多能量哪里去了？這些能量大部分被地球反射到宇宙中去了，其余的被地球表面、空氣、水、植物等吸收而變成了自然界的能量。
我們最熟悉的是植物的光合作用。植物進(jìn)行光合作用，把太陽(yáng)能儲(chǔ)存在身體里，動(dòng)物吃植物，動(dòng)物吃動(dòng)物，在食物鏈和食物網(wǎng)的關(guān)系中，植物的能量又轉(zhuǎn)化成了所有動(dòng)物體的能量，并且能量在沿食物鏈流動(dòng)的過(guò)程中是逐級(jí)減少的。能量沿食物鏈傳遞的平均效率為10%-20%，即一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中的能量只有10%-20%的能量被下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)所利用。
遠(yuǎn)古時(shí)代的生物體在地下長(zhǎng)期被掩埋，慢慢變成了煤、石油和天然氣。空氣在太陽(yáng)的照射下溫度上升，冷熱不均就形成了風(fēng)。風(fēng)所擁有的能量是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的。
海洋和陸地上的水被陽(yáng)光加熱蒸發(fā)，先變成云，再變成雨、雪等，最后又落回到地面，通過(guò)河流流向海洋，形成水的循環(huán)。我們利用的水力資源，最終也是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的
人類使用的能量幾乎都來(lái)自太陽(yáng)。
太陽(yáng)是地球能源的“母親”，“她”給了地球光和熱，創(chuàng)造了地球上的生命，創(chuàng)造了地球上蓬勃壯麗的景象。

展開更多......

收起↑