資源簡介

五年級下冊《科學》教材總體說明
教材的教學目標
科學探究
在探究活動中，使學生體驗到針對問題做出猜想與假設后，制定一個可行的研究計劃的重要意義。
能提出進行探究的大致思路。
能對自己或小組提出的探究問題做出書面計劃。
進一步使學生在各種探究活動中親歷科學探究的過程，并能將自己的結果與已有的科學結論做比較。
能應用已有知識和經驗對所觀察的現象作假設性解釋。
能從多種途徑搜集信息，能利用表格、圖形等方法整理有關資料，能利用資料發現規律或對現象做出合理的解釋。
能對同一現象做不同的解釋。
情感態度與價值觀
想知道，愛提問，愿意合作與交流。
珍愛生命。
認識到科學是不斷發展的。
樂于用學到的知識改善生活。
科學知識
知道電能產生磁，知道電磁鐵的基本性質和影響電磁鐵磁極、磁力變化的因素，了解電磁鐵的應用。
知道太陽每天在天空中的運動模式，認識一天中溫度和影子的變化與太陽高度有關，知道晝夜是由于地球自轉形成的，了解四季變化是由于地球公轉形成的，認識晝夜交替變化和四季變化對動植物的影響。
知道細胞是生命體的基本單位，了解無處不在的微生物的生活與功過。
知道生物的很多特性是遺傳的，了解遺傳與變異也是生物的特性之一，了解人們對遺傳規律的利用。
了解人的一生生長的大致過程，了解青少年身體發育的特點及青春期的主要身心發展特點。
教學目標的具體落實，請參看下表：
《全日制義務教育科學（3－6年級）課程標準（實驗稿）》在每課中的體現表
見5下課標1
《全日制義務教育科學（3－6年級）課程標準（實驗稿）》在每課中的體現續表
見5下課標2
《全日制義務教育科學（3－6年級）課程標準（實驗稿）》在每課中的體現續表
見5下課標3
二、教材的結構體系
教材內容概述
本冊教材圍繞認識事物的現象與本質的關系，針對“生命世界”、“地球與宇宙”、“物質世界”進行探究，安排了“聽話的電磁鐵”、“地球的運動”、“顯微鏡下的世界”、“遺傳和變異”、“青春活力”、“我們怎樣做計劃”6個主題單元，共21課，設計安排了53個活動。
“聽話的電磁鐵”：教材按照教－扶－放的梯度編排，重點指導學生制訂實驗研究計劃，讓學生在計劃的指導下探究影響電磁鐵的磁力、磁極變化的因素，了解電磁鐵的原理與應用。
“地球的運動”：教材按照從學生身邊可接觸的現象展開研究，到原理的揭示進行編排。重點指導學生制訂觀察計劃，通過觀察、實驗等方式研究因地球的運動而引發的自然現象和地球運動本身。
“顯微鏡下的世界”：教材按照由淺入深的梯度編排，重點指導學生制訂調查計劃，引導學生通過觀察、實驗、調查等途徑了解生物體的基本單位——細胞；微生物的無處不在，它們是怎么生活的以及它們的功過。
“遺傳與變異”：教材按照從認識遺傳與變異的現象、規律到規律的利用的層次編排，學生通過觀察、閱讀、調查等方式了解生物遺傳與變異的特性，關注與生物繁殖有關的生物技術。
“青春活力”：教材按照我們的成長存在變化——怎樣變化——青春期的變化編排順序，讓學生在資料的搜集與整理中找到青少年身體發育的特點，在閱讀與辨析中了解青春期主要身心發展特點及青春期的健康常識。
“我們怎樣做計劃”：反思本學期學習中做過的計劃，總結制訂計劃的經驗，懂得制訂出一個可行的研究計劃的重要意義，然后引領學生將總結出的方法理論進行又一次的運用。
本冊教材將在學生能針對探究活動提出大致思路的基礎上，學會制訂合理、可行的計劃，訓練學生用清晰的思路、規范有序的操作和正確的方法搜集證據、驗證假設。培養學生制訂計劃的能力對于提高他們科學探究能力有著重要的意義。
教材結構特點與呈現方式
內容 單元主題 關鍵詞 情感態度 方法、技能
物質世界 1．聽話的電磁鐵 性質與應用 認真細致激勵創新 制定研究計劃對比實驗
地球與宇宙 2．地球的運動 現象與成因 科學發展的長期性與艱苦性曲折性 制定觀察計劃猜想、實驗
生命世界 3．顯微鏡下的世界 微小功過 正確認識事物的正反兩面性 制定計劃觀察實驗
生命世界 4．遺傳與變異 了解利用 科學技術促進發展改善生活 觀察調查
生命世界 5．青春活力 變化健康 珍愛生命 搜集資料整理信息
方法技能 6．我們怎樣做計劃 總結遷移 樂于合作與交流 制定計劃解決問題
科技史的作用
科技史是本套教材的特色。表現在教材力圖挖掘科技史與教學內容之間、探究能力訓練重點之間的結合點，發揮著多功能的作用。本冊教材科技史的呈現方式和功能詳見表2。
欄目設計的示范作用
教材通過“第幾組的預測”“第幾組的實驗計劃”、“第幾組的觀察計劃”、“我們的調查計劃”、“采訪記錄”、“調查統計表”、“調查報告” 等形式，潛移默化地引領學生進行科學探究活動，體驗科學探究的過程。
指南車信箱的多重功能
教學時，指南車信箱能起到擴充知識、激發興趣、提供結論、提供驗證依據等多種教學功能。
三、教學策略及注意的事項
兩種探究方法基本教學過程的區別
在四年級中，我們就這個問題已進行了闡述，對此問題的深入理解，將有助于教師進行教學設計。
科學探究學習方法應包括兩種方式，即發現式探究方法及接受式探究方法。我們的學習方法可分為接受式學習和探究式學習兩類：
可理解為：
發現式探究的學習過程：
在實驗觀察中直接獲
獲取事實—提出問題—提出假設—尋找事物間的關系或變化規律—得出結論
主動發現的過程
接受式探究的學習過程：
在搜集、整理資料中間接獲取事實
獲取事實—提出問題—提出假設—尋找事物間的關系或變化規律—得出結論
主動接受的過程
“制訂計劃”為本冊探究能力的訓練重點
依據五年級學生的認知特點和思維發展水平，并且通過前面的科學探究活動對學生已進行的初步訓練，他們能夠形成進行探究活動的大致思路，那么本冊教材將重點訓練學生學習制訂書面的能力。教學中我們要注意用一定的方式讓學生完善自己的或小組的計劃，然后關注“計劃”的實施情況。由于制訂計劃涉及研究問題的確立、變量的選擇和控制、實驗操作的方法，甚至還要具體到學生的如何分工和合作等，這些都對學生的探究能力提出了新的挑戰,因此讓制訂計劃和實施計劃貫穿于探究過程的始終，動手和動腦有機結合，對于提高學生的探究能力和科學素養,豐富探究活動的內涵有著重要的價值。
重視科學與技術的關系
科學與技術是密不可分的，它們都包含對知識和技能的運用，并共同對人類的生活產生影響。在“聽話的電磁鐵”、 “顯微鏡下的世界”、“遺傳與變異”等教學中，教師應致力于提高學生的科學探究能力和技術設計能力，培養創新意識和實踐能力，引導學生關注日常生活中的科技新產品、新事物。
四、附表
　表1 湘版五年級下冊科學教材探究能力要求
探究要素 對探究能力的基本要求
提問 能結合實際經驗、外來信息或實驗現象提出與課題有關的問題。
猜想與假設 當一個量變化時，猜測另一變量的發生變化趨勢。
觀察、實驗搜集 能發現事物間的因果變化。選擇儀器設計簡單的實驗。根據探究需要，制訂計劃，進行觀察、實驗和調查。
制作 能根據所學知識，利用電磁鐵的性質進行設計。制作太陽鐘。
數據搜集與處理 能根據課題需要進行調查。分析處理數據并通過曲線圖等表示。利用圖書網絡資源搜集信息資料。能利用工具自己整合梳理信息。
表達與交流 用文字和圖表清晰表述自己的觀點。區分不同的觀點，作出相應解釋。按要求撰寫簡單的研究報告。
評價 能比較研究方法的優劣。能根據探究的需要選用恰當的探究方法。
表2 五年級下冊科技史的呈現方式、功能、內容細目表
頁號 呈現方式 功能 內容
P2 資料性正文 了解知識，提出問題 奧斯特發現電流的磁效用
P19 指南車信箱 閱讀了解 古代的太陽鐘——日晷
P24 指南車信箱 了解知識，提出問題 古人對晝夜成因的猜想
P26 資料性正文 提供事實，驗證猜想 傅科擺
P31 指南車信箱 了解知識 哥白尼創立了“日心說”
P36 資料性正文 了解知識，激發學習興趣 羅伯特 胡克用顯微鏡發現觀察軟木切片發現細胞
P43 指南車信箱 了解知識，提供猜想依據 巴斯德發現乳酸桿菌及“巴斯德消毒法”
P55 資料性正文 了解知識，提供方法 道爾頓發現人的色覺缺陷
P56 閱讀資料 了解知識 奇怪的皇族病
P58 資料性正文 了解知識，情感教育 孟德爾觀察豌豆花發現生物的遺傳規律
P59 資料性正文 了解知識，情感教育 袁隆平培育雜交水稻
P67 指南車信箱 了解知識，情感教育 科學技術的進步促進人均壽命的提高
P76 資料性正文 提供示例，情感教育 琴納征服天花的故事
P79 資料性正文 提出問題，方法指導 阿基米德鑒別真假王冠的故事
表3 活動器材及課時安排
單元 課題 活動器材準備 課時安排
聽話的電磁鐵 制作電磁鐵 電池、小磁針、小燈泡、燈座、導線（其中有一根1米長的）、普通的軟鐵鐵釘、開關、回形針、鋼棒、木棒、鋁棒、寫計劃用白紙。 6～7
電磁鐵的磁力 分組材料：鐵釘，導線，電池3節，電池盒，回形針1盒。
電磁鐵的磁極 電池，電池盒，導線，鐵釘，小磁針。
生活中的電磁鐵 制作蜂鳴器的材料，電磁鐵在生活中的應用影像資料或圖片資料，廢舊電鈴、電話聽筒、玩具車馬達等。
地球的運動 太陽與影子 粉筆、卷尺（米尺）、鉛筆、繪圖紙、直尺、厚紙板（或小木板）、竹絲（或小鐵絲）等。 7～8
晝夜交替 常見動、植物的圖像資料、小貓（或其他小動物）、手電筒等。
晝夜是怎樣形成的 小地球儀、手電筒。
一年四季 不同季節里的動物、植物的圖像資料。
四季是怎樣形成的 小地球儀、手電筒等。
顯微鏡下的世界 解開生物體結構的秘密 顯微鏡、部分細胞切片、記錄紙。 5～8
無處不在的微生物 一些變質食物的圖片或實物、三只透明的杯子、米飯、適量新鮮食物、放大鏡。
微生物怎樣生活 大豆或菜子等小顆粒物、牛奶兩份（或其他食物）
微生物的功與過 事先了解和搜集、整理一些關于微生物知識的資料卡片或書籍雜志。
遺傳與變異 從種瓜得瓜說起 教師準備：同一品種植物的果實（西瓜、米、黃豆等），寵物一家的圖片或音像資料。學生準備： 自己一家人的照片（尺寸較大的全家福，每人1張）。 4～5
找遺傳規律，育良種 教師準備：1．關于嫁接、雜交技術應用的圖片或音像資料。2．搜集關于孟德爾探尋遺傳規律、夏爾育成雜交玉米、袁隆平培育雜交水稻的資料。學生準備： 搜集袁隆平通過雜交育種使水稻獲得優良品質的資料。
神奇的基因工程 教師準備：基因工程技術的利用（如：基因重組、抗蟲棉）、轉基因食品等方面的資料，轉基因食品調查表等。
青春活力 我們在成長 教師準備：學生健康檢查記錄。學生準備：自己幼兒、兒童時期穿戴過的鞋、帽和衣服、照片、成長日記、成長記錄卡等。（課前布置學生自帶）詢問爸爸媽媽有關自己的成長情況。 5～6
我們的成長曲線 每個學生自備成長簡歷。教師準備每個學生的健康檢查記錄（備用）。
男孩和女孩 有關青春期生理變化特征、青春期保健的圖片或影像資料。
我們怎樣做計劃 制定計劃 教師準備：1．能體現琴納征服天花的研究過程的資料（要求圖文并茂，可以做成課件）。2．學生前面制定的研究計劃（具有代表性的過程性資料）。 學生準備： 整理記錄表。 2～3
科學自己做，我也能成功 教師準備：1．關于阿基米德鑒別真假王冠的過程性資料（要求圖文并茂，可以做成課件）。2．學生分組實驗材料：水槽、燒杯、量筒、橡皮泥、鐵塊、茶杯、幾塊大小不同的卵石等。 學生準備： 制定實驗計劃的底稿紙、實驗記錄表。
第1單元 聽話的電磁鐵
單元概述
繼三年級下冊學生研究了磁鐵的奧秘之后，本單元以電磁鐵為研究對象，安排了“制作電磁鐵”，“電磁鐵的磁力”，“電磁鐵的磁極”和“生活中的電磁鐵”4課。在單元的學習中，新的學習內容將作用于學生對磁鐵已有的認知，在磁鐵與電磁鐵的比較中獲得對電磁鐵較全面的認識。
本單元在結構上分為三層：1、學生將通過電磁鐵的制作，了解電磁鐵的結構和組成，知道電可以產生磁，知道電磁鐵的基本性質；2、探究影響電磁鐵的磁力大小和磁極變化的因素；3、了解電磁鐵的應用。學生制定研究計劃的能力，是本冊教材能力訓練的重點及任務。作為本冊的第1單元，為了指導學生學習計劃的制定，教材按照教—扶—放的梯度編排。本單元主要采用發現式探究這種學習方式，進一步培養學生發現、提出問題能力，依據事實，做出合理猜想的能力，按計劃開展實驗的能力。從情感態度與價值觀方面讓學生在學習的過程中領悟到制定計劃能讓實驗探究有序、有效的進行，在探究電磁鐵秘密的過程中樂意與他人合作與交流，在制定計劃的過程中敢于提出意見或建議，在了解電磁鐵的應用中感受科學知識對生產和生活的巨大推動作用。
單元頁的畫面依次出現了磁、電、電磁鐵及利用電磁鐵的原理制作的磁卡電話，與單元小詩相互呼應。介紹了電與磁之間相互作用、又互為因果的關系，展示了人類對電磁的利用情況及美好前景。
本單元教學，建議安排6～7課時。
制作電磁鐵
本課是本單元的難點課。教材安排了“模仿奧斯特的發現”、“自制電磁鐵”和“玩電磁鐵”3個活動。主要內容是從模仿奧斯特的發現活動中知道電能產生磁，通過制作電磁鐵了解電磁鐵的構造和基本性質，通過放手讓學生玩電磁鐵發現并提出問題，重點指導學生怎樣制定一個實驗研究計劃。
教學目標
科學探究：
模仿奧斯特的發現，對實驗現象進行分析后提出合理猜想。
用自制電磁鐵研究電磁鐵的基本性質。
在玩電磁鐵的過程中發現并提出問題。
會對自己要研究的問題提出簡單的設想、方案或思路。
情感、態度價值觀：
學習奧斯特認真、細致、努力的科學研究精神。
體驗與他人合作有助于增進思考。
科學知識：
知道電能產生磁。
知道電磁鐵由鐵芯和線圈兩部分構成，電磁鐵通電產生磁性，斷電磁性消失。
教學建議
教學準備
電池、小磁針、小燈泡、燈座、導線（其中有一根1米長的）、普通的軟鐵鐵釘、開關、回形針、鋼棒、木棒、鋁棒、寫計劃用白紙。
課時分配建議
本課建議用2～3課時
教學導入
講述奧斯特的發現作為教學的引入，注意像教材處理的那樣，將奧斯特發現的那個現象不要直接告訴學生。那么，奧斯特的實驗到底出現了什么現象，證實了奧斯特的什么猜想，都將激發學生強烈的好奇心。
活動1 模仿奧斯特的發現
活動巧妙地利用了奧斯特發現電可以產生磁的這段科技史資料。首先是科技史對實驗方法的指導：讓學生用提供的器材，模仿奧斯特的發現；然后是利用科技史提出要研究的問題：讓學生通過對實驗現象的分析，引領學生推測奧斯特的猜想是什么，同時也提出問題：通電導線能吸引鐵嗎？
活動建議：
學生實驗：模仿奧斯特的發現
動手實驗前，教師可讓學生說一說利用這些器材，怎樣來做模仿實驗。依據學生的設計情況，教師給予適當的指導。提示學生實驗時要將小磁針與導線平行地放置在導線的下方或上方，然后接通電流，觀察通電時小磁針N極的指向有什么變化。
學生匯報實驗現象：看到在接通電源時小磁針的轉動，并在垂直于導線的方向停下來。
引導學生分析實驗現象，做出推測時：圍繞“奧斯特的猜想是什么”這一問題，組織學生思考。
這是一個重要的思維過程，可能需要教師通過兩次提問進行引導：先提出通電導線能讓小磁針轉動，請學生利用已學知識分析，什么能讓小磁針偏轉？（磁）然后再提出奧斯特的猜想是什么？通電導線可以產生磁嗎？如果可以產生磁，那么通電導線就能吸引鐵，教材指南車卡通人的問題就是基于這樣的分析推理提出的。這時教師可以提供一些鐵屑，讓學生試試，會發現通電導線并不能吸起鐵。教師可以借助后面的參考資料簡要介紹電磁鐵的發明，引導學生進入下面的學習。
如果有條件的學校，教師可以考慮用1課時來完成該活動的教學。
活動2 自制電磁鐵
電磁鐵是通電線圈的實際應用。教材首先介紹了電磁鐵的制作方法，讓學生明白電磁鐵的構造就是一個帶鐵芯的導線圈。然后學生將利用自制的電磁鐵展開電磁鐵的基本性質研究，制作電磁鐵的材料研究，為后面電磁鐵的磁力、磁極以及電磁鐵的應用奠定認知上的基礎。教學時可以分層展開：
指導制作電磁鐵
奧斯特的發現證實電能產生磁，科學家們進一步發現通電的線圈可以吸引鐵。為了增強通電線圈的磁性，我們可以將一根約1米長的帶有絕緣外皮的細導線緊密地繞在一枚鐵釘上，至少30圈。教師需要邊講解邊示范，指導學生在鐵釘上纏繞線圈。告知學生將細導線與電池組成電路，這個裝置就是一個電磁鐵，至于鐵芯為什么會增強線圈的磁性，可以告知學生在以后還會學習。
探究電磁鐵的基本性質
實驗可放手讓學生做，提出觀察要求就行，即觀察電磁鐵接通電源和斷開電源時接觸回形針各有什么發現。
研究電磁鐵的制作材料
這個研究符合學生的心里，在制作電磁鐵時告知要用鐵釘，學生會自然想到用其他東西來替代電磁鐵中的鐵釘，能行嗎？教材遵循學生心理，設計了該活動。教學中除了檢驗鋼棒、木棒、鋁棒是否能替代，如果學生還想試試其他材料，教師應該鼓勵學生去試試。
總結實驗過程，寫出自己發現
應先給出時間，讓學生獨立整理，寫出自己的發現，之后可以由師生共同進行條理化的總結。學生在研究電磁鐵的基本性質時總結寫出的一般是：通電時吸起回形針，斷電時回形針掉下去，這是實驗現象的描述，教師要引導學生思考，通電時能吸起回形針，說明什么，繼而總結得出：電磁鐵接通電源時產生磁性，斷開電源時磁性消失。
電磁鐵的鐵芯只能用普通的軟鐵鐵釘（用火燒過）制作，如果由鋼棒替代，盡管能吸住回形針，但斷電時由于鋼棒被磁化，斷電時鋼棒依舊保持一定的磁性，因此還能吸住回形針。而用木棒、鋁棒替代，則不能被通電線圈磁化，因而吸不住回形針。
值得注意的是，電磁鐵磁性的有無可以控制，這在電磁鐵的利用中是個很大的優點，上面內容的學習將與第4課電磁鐵的應用建立聯系。
活動3 玩電磁鐵
活動首先是讓學生通過玩電磁鐵發現并提出問題，然后是根據問題提出猜想，最后根據自己猜想提出驗證這個猜想的大致思路，引導學生思考制定一個實驗研究計劃一般包含哪些項目，并嘗試著制定一個實驗計劃。
玩電磁鐵的活動，趣味性強、開放性大。但教師要依據學生的實際學習情況引導學生展開“玩”電磁鐵的活動。在“玩”的過程中，教師應啟發學生應用已知磁鐵性質的知識，設計電磁鐵的實驗，如用電磁鐵靠近小磁針來判斷磁極、把電磁鐵也吊起來看它是不是指南北、電磁鐵的磁性是不是也是兩邊強，中間弱……主要是引導學生在玩的過程中或者玩過后通過對各組實驗方法和觀察到的實驗現象的分析，達到發現并提出問題的目的。
活動建議：
以小組為單位開展活動，在小組學習中，學生之間將會進行更充分的交流和合作。因為每個學習者都有自己的經驗世界，因此可以讓每個人先說說自己打算怎樣玩, 這樣學生要學會理清、表達自己的見解，而且要聆聽、理解他人的想法。另外在玩的過程中有些學生還會提出一些新的玩法，這樣小組成員會在有意或無意的過程中，會發現不同的玩法出現不同的結果。建議采取競賽的方式來引導學生玩電磁鐵。教師可以通過語言的激勵如：看誰在玩的過程中發現最多？玩過后比比誰提出的問題多等。防止出現學生玩得特高興，玩過后沒什么發現，也提不出什么問題的情形，這顯然與教材編寫原意相違背。
玩過后要抓好一個環節，這是學生發現并提出問題的保證。即組織學生認真分析各組的實驗方法和觀察到的實驗現象，填寫小組問題卡片。
組織交流，提取問題，小結評價各組活動情況。
學生交流時，教師要求學生說清楚提出問題的依據是什么。訓練學生在獲取事實的基礎上，通過對事實的分析，發現并提出問題的能力。同時也是一種思維的訓練，還是對學生表達與交流的訓練，做到能清楚地表述事實和提出問題的思維過程。
各組提出的問題會有很多相同的，教師在這要梳理出學生共提出了哪些問題。
評價各組活動情況時，要包括玩電磁鐵、整理分析、交流問題幾個過程的綜合表現，用正面的表揚來激勵所有的學生。
學生學會制定研究計劃，這是本冊的能力訓練重點。制定計劃是對前面幾冊能力訓練的延續，因為制定計劃先要依據事實，做出合理的猜想，制定計劃時要用到怎樣設計實驗等等。作為本冊的第1課，教材在編寫上呈現了一幅學生討論如何制定計劃的場景圖，教給學生怎樣制定計劃的基本程序及要列入計劃的基本內容，然后學生試著完成一份研究電磁鐵的計劃。這部分的教學教師要保證教到位，才能為后續的探究奠定基礎。
活動建議：
強調制定計劃的意義
教師可以提出：我們的問題怎么解決，學生幾乎會一致認定做實驗來研究，這時教師可以肯定學生的回答，同時向學生介紹：為了使我們的實驗研究有一定的目的性，實驗研究的過程能保持較為正確的方向，使研究活動能有序的開展。我們需要在實驗前學會制定計劃。告訴學生這是一種科學的方法，科學家正是用這種科學的方法來研究大自然的奇妙。
介紹制定計劃的程序
計劃前要根據問題先提出猜想，教師可以以學生提出的關于電磁鐵的1～2問題為例，讓學生做出猜想。
教給學生制定計劃要包括的項目
由于學生在以前的科學課學習中已有所接觸，因而可以讓學生先討論，思考制定計劃時要考慮寫清楚什么內容。然后教師在學生發言的基礎上，介紹一份合理可行的計劃，要包括的項目有：研究的問題、我們的猜想、實驗的材料、實驗的方法、步驟等。
各組自選一個關于電磁鐵的問題初步制定一個研究計劃。
評價計劃：評價標準是查看計劃項目是否齊全，是否提出了活動的大致思路。
評價建議
小組在活動中的表現可以采用教師評價為主的方式，學生在小組活動的表現可以讓學生開展自我評價和相互評價。評價的內容包括：
小組在自制電磁鐵和玩電磁鐵兩個活動中發現的多少，提出了多少問題，計劃的制定情況等。
學生的思維是否活躍，語言交流表達的情況。
課程資源
奧斯特
奧斯特（1777～1851）是丹麥物理學家。1777年生于丹麥蘭格蘭島的羅得考賓市。受父親的影響，奧斯特很早就對藥物學、化學實驗、物理學有濃厚的興趣。1794年，他考入哥本哈根大學，攻讀醫學、哲學和自然科學。1806年，奧斯特任哥本哈根大學物理、自然哲學教授。1819年冬，奧斯特在哥本哈根為一些科學工作者講授電磁學方面的問題，當時他正在研究電流對磁針是否有作用的課題，但一直沒有什么成效。1820年的一天，他突然想到以前的實驗總是把電流的磁力想成是縱向力，是否這就是失敗的原因呢？他猜測電流對磁針的作用力可能是橫向的。一天他在講課快結束時突然來了“靈感”，對聽眾說：“讓我把導線與磁針平行放置來試試看！”于是在課堂上進行了這樣一個實驗：講桌上放置一個伏打電池，用金屬絲把它的兩極和導線分別連起來，并將一個小磁針與導線平行地放置在導線的下方，在接通電源一瞬間，小磁針出人意料地轉動了，并在垂直于導線的方向停了下來。教室的聽眾對此無動于衷，而奧斯特卻激動萬分。課后他留在教室里，進一步核對他剛剛發現的這個不尋常的現象。起初他想磁針的運動也許是因為電流使導線變熱而產生的空氣流動所引起的。為檢驗這一點，他把一塊硬紙板放在導線與磁針之間以阻擋氣流，但是毫無變化，現象仍與先前一樣。然后他把伏打電池轉了180°，使導線中的電流反向，結果磁針也轉了180°，磁針的北極指向了原來南極所指的方向。奧斯特抓住了小磁針的這一動，接著進行了3個月的連續實驗，終于在1820年7月21日在法國雜志《化學與物理學年鑒》上發表了他的論文。該雜志不僅破例給予全文發表，還加上了這樣不同尋常的按語：“年鑒的讀者都知道，本刊從不輕易支持宣稱有驚人發現的報告，至今我們都因為能夠堅持這一方針而自詡。但是，至于說到奧斯特先生的文章，則其所得結果無論顯得多么奇特，都有極詳細的記錄為證，以至無任何懷疑其謬誤的余地。”這說明電流的磁效應的發現，在當時的科學界中，引起多么大的震驚和重視。奧斯特的這一偉大發現，被作為劃時代的一頁載入了史冊。為了紀念他，從1934年起，磁場強度單位命名為奧斯特。
電磁鐵的原理
內部帶有鐵芯的通電螺線管叫電磁鐵。當在通電螺線管內部插入鐵芯后，鐵芯被通電螺線管的磁場磁化。磁化后的鐵芯也變成了一個磁體，這樣由于兩個磁場互相疊加，從而使螺線管的磁性大大增強。為了使電磁鐵的磁性更強，通常將鐵芯制成蹄形。但要注意蹄形鐵芯上線圈的繞向相反，一邊順時針，另一邊必須逆時針。如果繞向相同，兩線圈對鐵芯的磁化作用將相互抵消，使鐵芯不顯磁性。另外，電磁鐵的鐵芯用軟鐵制做，而不能用鋼制做。否則鋼一旦被磁化后，將長期保持磁性而不能退磁，則其磁性的強弱就不能用電流的大小來控制，而失去電磁鐵應有的優點。
自制的電磁鐵有時在斷電后仍有磁性，能吸起些大頭針或細鐵屑。這是因為所用的鐵芯（鐵釘等）不是好的軟磁材料，斷電后仍有剩磁所致。需要將鐵釘用火燒過，即采用淬火的方法來解決。非鐵磁性物質，如鋁、銅、錫、鉛等金屬材料，不能用作鐵芯材料。
電磁鐵的發明
1822年，法國物理學家阿拉戈和呂薩克發現，當電流通過其中有鐵塊的繞線時，它能使繞線中的鐵塊磁化。這實際上是電磁鐵原理的最初發現。1823年，斯特金也做了一次類似的實驗：他在一根并非是磁鐵棒的U型鐵棒上繞了18圈銅裸線，當銅線與伏打電池接通時，繞在U型鐵棒上的銅線圈即產生了密集的磁場，這樣就使U型鐵棒變成了一塊“電磁鐵”。這種電磁鐵上的磁能要比永磁能大許多倍，它能吸起比它重20倍的鐵塊，而當電源切斷后，U型鐵棒就什么鐵塊也吸不住，重新成為一根普通的鐵棒。
斯特金的電磁鐵發明，使人們看到了把電能轉化為磁能的光明前景，這一發明很快在英國、美國以及西歐一些沿海國家傳播開來。
1829年，美國電學家亨利對斯特金電磁鐵裝置進行了一些革新，絕緣導線代替裸銅導線，因此不必擔心被銅導線過分靠近而短路。由于導線有了絕緣層，就可以將它們一圈圈地緊緊地繞在一起，由于線圈越密集，產生的磁場就越強，這樣就大大提高了把電能轉化為磁能的能力。到了1831年，亨利試制出了一塊更新的電磁鐵，雖然它的體積并不大，但它能吸起1噸重的鐵塊。
電磁鐵簡介：電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類型。如果按照用途來劃分電磁鐵，主要可分成以下五種：（1）牽引電磁鐵——主要用來牽引機械裝置、開啟或關閉各種閥門，以執行自動控制任務。（2）起重電磁鐵——用作起重裝置來吊運鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。（3）制動電磁鐵——主要用于對電動機進行制動以達到準確停車的目的。（4）自動電器的電磁系統——如電磁繼電器和接觸器的電磁系統、自動開關的電磁脫扣器及操作電磁鐵等。（5）其他用途的電磁鐵——如磨床的電磁吸盤以及電磁振動器等。
參考資料
單元參考用書：《科學探索者.電與磁》 作者：應必鋒
浙江教育出版社
2 電磁鐵的磁力
本課的內容是讓學生探究影響電磁鐵磁性大小的因素。學生在本節課的學習中，將經歷一個完整的科學探究過程，通過實驗獲取事實——提出問題——做出猜想——制定計劃——展開實驗——得出結論——設計應用。本課的重點、難點是指導學生學會制定詳細、可行的實驗計劃。
教學目標
科學探究
依據實驗，對影響電磁鐵磁力大小的因素做出猜想。
針對影響電磁鐵磁性大小的因素的猜想，制定計劃并實施探究活動。
歸納概括出影響電磁鐵磁性大小的因素。
能運用所學設計“超級”磁力電磁鐵。
情感態度與價值觀
培養學生實事求是，認真細致，與人合作的實驗習慣。
培養學生獨立思考、勇于探索的科學態度。
科學知識
知道電磁鐵的磁力大小與電磁鐵線圈的圈數，連接電池節數的多少有關。
教學建議
教學準備
分組材料：
鐵釘，導線，電池3節，電池盒，回形針1盒。
課時分配建議
本課建議用1～2課時。
教學導入
采用教材中設計的實驗，引入本課的學習是比較好的方式。教學時每組可以制作1～2個電磁鐵進入實驗。教師要注意實驗只是作為一種形式，重要的是通過實驗調動學生的思維，當學生發現各組制作的電磁鐵吸起的回形針數量不一樣的時候，教師要引導學生通過對電磁鐵的比較發現其不同之處，尋找可能影響電磁鐵磁力大小的因素。
活動1 改變電磁鐵磁力的大小
由于學生在上面的活動中，將自己與其他組的電磁鐵經過對比，可能已經發現了電池節數、線圈圈數可能是影響電磁鐵磁力大小的因素，這些基本事實的獲得是學生猜想的依據。因此本活動就是從讓學生做出猜想開始，然后用一個范例來指導學生制定實驗計劃并按計劃實施探究活動，最后綜合分析出影響電磁鐵磁力大小的因素。較之第1課，制定計劃的要求有所提高，一方面計劃要更細致，尤其是實驗所需材料，對比實驗中變量的控制，實驗的步驟都要考慮周到，做到科學、合理，可行；另一方面還要設計一些實驗記錄表格，便于做好實驗記錄。因此教師在利用這一范例指導學生制定計劃時一定要強調到位，讓學生加深對這一科學的學習方法的領悟。
從認知的角度和能力訓練的角度來看，此活動是本課的重點活動。活動建議：
猜想：影響電磁鐵磁力大小的因素可能有哪些？說一說猜想的依據。可以讓學生事先填寫教材第6頁的表格，這樣給了每個學生一個獨立思考問題和語言表達準備的時間，讓他們的思維都處于積極的狀態。
組織交流：這里可能存在兩種情況，一種是前面的實驗中已看到事實，因此學生提出的猜想會有根有據的，如猜想電磁鐵的磁力大小可能與線圈的圈數，鐵芯的形狀，電池的節數有關；還有一種是學生思維的結果，推測電磁鐵的磁力大小可能還與導線的粗細，鐵芯的粗細、長短，線圈纏繞的稀疏等有關。教師都要將學生的猜測逐條記錄在黑板上，如果課前材料做了準備，可以提供材料給相關的學生研究，如果沒做材料上的準備，學生在課堂上已學得方法，可以讓學生課后開展研究。
指導學生制定計劃，設計實驗記錄表。
可以以教材提供的“第3組實驗計劃”這個范例來展開分析和指導，也可以找出第1課中由學生設計的同樣是研究電磁鐵磁力大小與電池節數有關的實驗計劃進行討論，或者可以將兩個計劃進行比照，不管怎樣，重點要抓住實驗所需器材和實驗的步驟，實驗中怎樣控制變量來做好對比實驗，這樣的指導才會有效。 實驗記錄表的設計難度不大，教材中也提供了一個范例，教師簡要講解就行，必須要記錄影響實驗結果的因素和實驗結果的變化。
學生分組制定計劃，設計實驗記錄表。
考慮課堂教學時間，建議各組選一個問題制定實驗計劃和實驗記錄表。教師要注意巡視指導，個別的問題小組教師可以指導到位，發現學生計劃制定中普遍存在的問題，要在學生完成計劃后，組織集體討論，進一步完善計劃。注意充分利用教材中第7～8頁的計劃和記錄表的留白，無需另行準備白紙。
按計劃實施探究活動，提示學生及時記錄實驗結果。
小組分析實驗記錄表，填寫實驗結論。
總結交流，成果共享，師生共同總結得出：通過實驗研究發現電磁鐵磁力的大小與電池的節數，線圈的圈數有關。
拓展 設計“超級”磁力電磁鐵
設計“超級”磁力電磁鐵，是對前面研究成果的綜合利用，學生必須考慮哪些方法可以加大電磁鐵的磁力。活動建議采用比賽的方式進行，看哪組的電磁鐵磁力超級強。如果課余學生對其它因素也進行了研究，比賽還可以延伸課后，這樣可以激發學生更大的探究熱情。
評價建議
評價的主體可以多元，學生、教師、家長都可參與進來。評價的方式以師評為主，主要評價各組計劃的制定情況，“超級”磁力電磁鐵的設計制作情況，影響電磁鐵磁力大小的因素課外探究情況。
課程資源
影響電磁鐵磁力大小的因素
電磁鐵的磁力來自于線圈的電生磁。所以單位截面積中,線圈所流過電流的總數即是決定磁力多寡的最大因素。
要讓單位截面積中電流增加,可以：
1.加大電壓,根據 I=V/R,V↗則I↗。
2.加大線圈數,同一截面積中,若線圈電流固定,通過的線圈數↗,總電流↗。
3.若線圈數固定,可減低電阻,以得到較大電流。根據 I=V/R,R↘則I↗。R=0時,即為超導體,此時I=V/R公式不再適用,要用別種方式來算;電流雖然不是無限大,不過此時的電流仍是極為強大的。
4.線圈環繞的中心,加入磁性材料,例如加入了鐵芯,就比中心是空的磁力增強很多倍。
5.不過當電流到一定強度后，電流越強,加入磁性材料所能增加的磁力也愈來愈不明顯。因此科學用的超高磁力的電磁鐵,中心是空的。
3 電磁鐵的磁極
學生經歷了前兩課的學習，獲得了對電磁鐵的一些認識，會發現它和磁鐵有許多相同之處，學生縱向的思維會聯想到電磁鐵可能也會有南北極。那么，本課的編排正是依從了學生的思維發展狀況，開放性地讓學生探究改變電磁鐵磁極變化的因素，從而獲得對電磁鐵的性質較為全面地認識。最后讓學生比較磁鐵和電磁鐵的相同和不同，幫助學生梳理這方面的認識。
教學目標
科學探究
依據實驗，對改變電磁鐵磁極的因素做出猜想。
針對可能改變電磁鐵磁極變化的因素，制定計劃并實施探究活動。
歸納概括出改變電磁鐵磁極的原因及電磁鐵與條形磁鐵的異同。
情感態度與價值觀
培養學生實事求是，認真細致，與人合作的實驗習慣。
科學知識
知道電磁鐵也有南北極。
知道電磁鐵的磁極是可以改變的。
知道電磁鐵和條形磁鐵的異同。
教學建議
教學準備
電池，電池盒，導線，鐵釘，小磁針。
課時分配建議
本課建議用1～2課時。
教學導入
開門見山，提出問題：電磁鐵也有南北極嗎？這樣的導入不但可以節省教學時間，而且能激發學生的探究興趣。
活動1 電磁鐵的磁極
在學生的學習活動中，思維活動是最基本的活動。本活動先讓學生將電磁鐵靠近指南針，學生在發現電磁鐵也有南北極的同時，還會發現各組電磁鐵的磁極不同。實驗的結果更能進一步引發學生的思維活動，繼而做出合理的猜想，然后分組獨立地完成實驗計劃的制定并在完善計劃的基礎上實施探究活動，做好實驗記錄，最后分析得出實驗結論。由于學生在前面已經學習了計劃的制定方法，那么這個活動是個“放”的過程，教學時應放手讓學生自主設計展開探究，找出改變電磁鐵磁極的原因。
活動建議：
實驗獲取事實，提出問題
教學時先組織各組制作一個電磁鐵，分別用釘尖和釘帽去靠近指南針實驗，并指導學生觀察并思考，實驗中有什么發現？說明什么？要求學生判斷電磁鐵的釘尖和釘帽的磁極，并填寫在教材第9頁的表中。這個表格在教學時要充分利用好，一種方式是小組實驗結束后，相鄰的小組統計一下實驗結果，當發現不一樣的時候，學生肯定會將小組間的電磁鐵做比較，從而為后面的猜想獲得事實上依據。另一種方式是教師在黑板上畫出一個大表，各組完成實驗后派一名同學將結果填寫到大表中。其結果會引發學生的思考：為什么有的小組釘尖是南極，有的小組釘尖是北極。教師可以選擇性地展示3個小組的電磁鐵，讓學生觀察比較一下。
做出猜想
猜想改變電磁鐵磁極的原因可能有哪些時，可以讓每個學生獨立填寫教材第9頁的表格，然后在小組內說說自己猜想的依據。也可以以小組為單位在討論的基礎上做出猜想。
制定計劃
這是一個由學生相對獨立制定計劃的過程，但教師要注意，這也是學生第一次獨立制定計劃，所以學生制定完畢后組織交流、完善計劃的過程不可少。教師可以有選擇性的展示兩份研究內容不同的計劃和實驗記錄表，讓學生評價其內容應包括研究的問題、自己的猜想、材料的準備、實驗方法的可行性、實驗步驟的安排合理性、實驗中應該注意的事項，及實驗條件的控制等等，教學中要給出時間讓各小組修改、完善實驗計劃和記錄表。
各組按計劃實施探究活動，提示學生及時記錄實驗結果。
小組分析實驗記錄表，填寫實驗結論。
全班交流總結：通過實驗探究發現，改變線圈纏繞的方向，改變線圈兩端連接的電池正負極可以改變電磁鐵的磁極。
活動2 電磁鐵與條形磁鐵
比較電磁鐵和條形恒磁鐵的異同，這是學生認識并研究了磁鐵和電磁鐵的性質之后，很重要的一次整理。通過這次比較，學生找出它們的異同后，就能較為全面地了解電磁鐵和磁鐵的性質，為后面學習電磁鐵的應用奠定基礎。教材之所以強調要用實驗用的條形磁鐵與電磁鐵比較，是因為學生自制電磁鐵與條形磁鐵的外形及磁極位置較為相似，直觀性強。
活動建議：
討論：電磁鐵與實驗用的條形磁鐵有哪些相同和不同？教學時各組可以選定一名記錄員，記錄討論發言的情況。
各組整理討論結果，填寫電磁鐵與條形磁鐵的異同記錄表。
全班交流總結。有實物投影儀的學校，教師可以將一份記錄表投影出來。如果沒有，可以請某個同學介紹自己的填寫結果，全班同學看后或聽后再進行補充或提出不同意見。
不同點：磁鐵磁性永久，電磁鐵通電有磁，斷電無磁；磁鐵南北極位置不可以改變，電磁鐵的磁極可以改變；磁鐵磁力大小不變，電磁鐵磁力大小可以改變；磁鐵使用簡單，電磁鐵使用較麻煩；磁鐵沒線圈，電磁鐵有線圈；
相同點：都有磁性；都有南北極；同極相斥，異極相吸。
評價建議
重點評價各組探究電磁鐵磁極變化原因的實驗計劃制定情況，另外學生在整個探究過程中的思維活動，與他人的合作情況都是本課評價要關注的內容。
課程資源
怎樣根據安培定則判斷通電螺線管的磁場
首先，應當明確決定螺線管磁極極性的根本因素是通電螺線管中電流的環繞方向，而不是螺線管的繞法和電源正、負極的接法。其次，安培定則中“電流的方向”指的是螺線管中電流的環繞方向，要讓彎曲的四指所指的方向跟螺線管中電流環繞方向相一致。具體運用時可分三步進行：如圖所示，（1）標出螺線管上電流的環繞方向；（2）由環繞方向確定右手的握法；（3）由握法確定大拇指的指向，大拇指所指的這一端就是螺線管的N極。
4 生活中的電磁鐵
電磁鐵磁性的有無、強弱是可以控制的，電磁鐵的這些特性正好反映了它的優點，因而廣泛應用于生產中。本課由“自制蜂鳴器”和“了解電磁鐵在生活中的應用”2個活動組成，學生通過自制蜂鳴器，初步了解其工作原理，通過教材圖片介紹和資料查閱的方式，學生對電磁鐵在生活中的應用會有更多的了解。
教學目標
科學探究
自制簡易蜂鳴器，并探究其工作原理。
用查閱資料的方式，更多地了解電磁鐵在生活中的應用。
綜合運用所學電磁鐵的知識，設計自己感興趣的電磁鐵工具。
情感態度與價值觀
樂于用學到的關于電磁鐵的知識解決自制蜂鳴器中存在的問題。
意識到電磁鐵在生活中的應用很多。
科學知識
知道電磁鐵在生活中的應用，利用的是電磁鐵磁性的有無、磁力大小可以控制的特性。
教學建議
教學準備
制作蜂鳴器的材料，電磁鐵在生活中的應用影像資料或圖片資料，廢舊電鈴、電話聽筒、玩具車馬達等。
課時分配建議
本課建議用1課時。
教學導入
問題引入：電磁鐵有哪些特性？想想利用這些特點，電磁鐵能應用于哪些方面？
問題的提出幫助學生回顧剛學過關于電磁鐵特性的知識，喚起學生對電磁鐵應用方面已有的認識，并引發學生進一步的思考。
活動1 自制蜂鳴器
這個制作活動，教材提供了制作示意圖，無需學生設計。因此活動的意圖在于利用自制的蜂鳴器，研究其工作原理。在學生制作蜂鳴器的過程當中，可能會出現塑料片沒有振動或振動幅度很小的問題，教師應讓學生運用所學的電磁鐵性質尋找原因并解決問題。
活動建議：
依照教材提供的示意圖，組裝蜂鳴器。
制作前還需提醒學生注意安全，防止組裝時圖釘等物件傷到手。
接通電路，讓蜂鳴器開始工作，仔細觀察電磁鐵是怎樣工作的。
交流小結蜂鳴器發聲時塑料片振動的原因：當接通電路時，電磁鐵產生磁性，塑料彈片上的鐵片被釘帽吸引，這時，塑料彈片上的觸點與導線的連接斷開，電磁鐵磁性消失，塑料彈片彈回，當觸點重新與導線連接時，塑料彈片上的鐵片再次被電磁鐵的釘帽吸引，就這樣，塑料彈片因電磁鐵磁性的有無，而產生振動發出聲音。
共同檢查解決蜂鳴器中塑料片沒有振動或振動幅度很小的問題。首先要檢查電路，為了減少因電路不通而出現蜂鳴器不工作的狀況，教師在上課前應檢查材料，保證提供的材料如電池盒，開關等接觸良好。當檢查電路沒問題時，重點是要調節觸點的位置，保證當電磁鐵磁性消失后，塑料彈片彈回來，觸點能重新與導線接通。如果是塑料片的振動幅度小，主要是要增加電磁鐵的磁力，這可以增加電池節數，增加電磁鐵的線圈圈數來解決。
教學時切忌直接告訴學生，應給足學生思考和解決問題的空間和時間。因為這是學生對前面所學知識的綜合運用，學生已有的知識和經驗，加上積極的思考，小組同學集體的智慧，應該相信學生能自己解決問題，讓他們去體驗冥思苦想，反復實驗的過程，去享受最后成功的喜悅。在這一過程中教師的為個別的小組提供適當的幫助還是必要的。
活動2 了解電磁鐵在生活中的應用
教材用圖片呈現了生活中一些利用了電磁鐵的設備，教學時應讓學生找出這些設備中哪些地方用到了電磁鐵，并通過查閱資料和相互交流的方式，更多地了解電磁鐵在生活中的應用。活動除了要達到上述目標外，還要讓學生感觸到，原來生活中很多地方都要用到電磁鐵，它解決了我們生活中的很多實際問題，為我們的生產、生活帶來了方便。在了解電磁鐵的應用時，并不要求探尋這些電磁鐵裝置的具體工作原理，只要求學生大致了解我們生活和生產中有哪些物品利用了電磁鐵。
活動建議：
介紹電磁鐵在生活中的應用。
有條件可以找到相關的影像資料，當然也可以借助實物或圖片資料，最好能呈現其內部構造，幫助學生更好地尋找哪些地方用上了電磁鐵。
學生查閱資料，了解生產、生活中還有哪些地方用到了電磁鐵的活動可以布置學生課后完成，讓他們開始留意生活中用到電磁鐵的設備。
閱讀指南車信箱資料。
有條件的話可以播放一段磁懸浮列車的影像資料，或者請坐過或見過磁懸浮列車的同學做些介紹，教師也可以補充講述一些磁懸浮列車的內容。指南車信箱資料的提供，師生共同的講述會讓學生感嘆科技力量給我們生活帶來的巨大變化。
拓展 我利用電磁鐵設計……
這是一個創新性的活動，活動建立在學生了解了電磁鐵工作的基本原理上，建立在了解了生活中大量利用電磁鐵的設備的基礎上。根據學生已有的知識層次，因此教材將學生的設計定位在：一是選擇自己感興趣的電磁鐵工具，分析它的利弊，這種設計是對某種設備的改進，而不是全新的；二是設計要求符合現實的需求，要考慮其用途、外形、所需材料、對環境的影響等因素。教材用了一個示例，供學生參考。
教學時要求不要太高，學生可以是對某個設備提出一個改進的設計，也可以是利用電磁鐵設計的一個玩具等，教師都需要對學生進行肯定和鼓勵。另外可以提倡學生合作完成設計甚至將其制作出來。
評價建議
學生在“自制蜂鳴器”的活動中動手能力、思維能力以及利用電磁鐵進行的設計體現的創新性是本課評價的主體內容。
課程資源
磁懸浮列車技術簡介
磁懸浮列車利用了電磁鐵同性相斥的原理，地上不放置永久電磁鐵，只安裝一個不結線的線圈，當移動的磁力線穿過線圈時，就產生電流電磁感應現象，這時地上線圈內因有電流流動而變成磁體。裝有電磁鐵的車體在軌道線圈上移動時，就會產生斥力，使列車懸浮在導軌上。改變列車速度是通過變換頻率實現的，這個變換頻率和電力的裝置稱為雙向離子變頻器。磁懸浮列車有兩種，一種是超導的，一種是非超導的。目前在上海建設的實驗線就是常規的、非超導的。
早在20世紀60年代初，日本就提出要研制超高速的磁懸浮鐵路計劃，以達到時速500公里以上的目標。在研制磁懸浮列車的世界角逐中，德國是日本的最大競爭對手，而這兩個國家的磁懸浮列車在設計上截然不同：日本采用電動懸浮方式，也稱為超導磁力浮上方式，用超導磁體與軌道導體中所感應的電流之間的相斥使車輛浮起；德國不用超導磁體，而采用電磁懸浮方式，即為常導磁浮方式，將鐵芯電磁鐵設置在車體的下方，導軌為磁鐵，而使車體浮起。目前，日本在宮崎試驗線上已創造時速高達517公里的紀錄，并已從空載試驗進入載入試驗階段。
電磁繼電器的工作原理
人直接操作高壓電路的開關是很危險的，因此我們希望通過控制低壓電路的通斷間接地控制高壓電路的通斷．利用電磁鐵制成的電磁繼電器，幫助我們解決了這個問題．其示意圖如下：
A：電磁鐵． B：銜鐵． C：彈簧． D：動觸點． E：靜觸點．
工作原理：電磁鐵通電時，把銜鐵吸下來，使D和E接觸，工作電路閉合．電磁鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路．電磁繼電器就是利用電磁鐵控制工作電路通斷的開關．
第2單元 地球的運動
本單元指導學生研究地球的運動及因地球的運動而引發的自然現象。按照從學生身邊可接觸到事實的研究到原理的發現順序，設計了“太陽和影子”、“晝夜交替”、“晝夜是怎樣形成的”、“一年四季”和“四季是怎樣形成的”5課書。其中，現象包括陽光與影子、晝夜交替、一年四季 ，原理包括晝夜是怎樣形成的、四季是怎樣形成的。
本單元引導學生通過實驗（大多是模擬實驗）和閱讀，認識太陽、影子和溫度的關系，知道晝夜變化與四季變化對動物、植物的影響，知道晝夜與四季形成的原因，同時了解人類探究地球運動的有關歷史。通過觀察地球儀自轉和公轉的模擬實驗，培養學生觀察能力，空間思維和想象力，分析概括能力，小組合作學習能力。
對于宇宙的空間想象能力的訓練，是本課的難點。本單元教學中教師應始終注意指導學生想象太陽之大，照在地球上的均為平行光線，地球運動中地軸的方向始終是傾斜不變的。
本單元教學時間可安排7～8課時。
1 太陽和影子
季節變化的主要特征是氣溫的變化，氣溫的變化是因為陽光對地面照射角度變化以及晝夜長短的變化而引起的。而太陽高度不同時地面上物體的影子也會隨之發生變化，所以學生直接觀察地面上物體影子的變化，就可以判斷太陽高度的狀況。
研究太陽、影子與氣溫的關系也是為本單元后面的研究四季變化（氣溫的變化是其最明顯的特征）做準備。
本課設計了“太陽、影子和氣溫”、“影長和氣溫的關系”和“制作太陽鐘”3個活動，指導學生通過觀測陽光下影子與氣溫的變化，記錄并分析數據來了解太陽、影子和氣溫三者的關系，通過模仿古人的“日晷”制作太陽鐘的實踐活動，加深學生對陽光下影子變化規律的理解。
太陽高度指的是太陽光入射的方向和地平面之間的夾角。關于太陽高度的教學，課標中已刪減了“測量太陽高度的方法”。那么教學時教師要利用好學生日常的用語和經驗，如太陽都那么“高”啦，這里所說的“高”也是太陽高度大了，太陽都曬頭頂上啦，指的是一天中太陽高度最大的時候。
教學目標
科學探究
能繪制溫度變化曲線圖和物體影子長度變化曲線圖，并能分析曲線圖發現一天里溫度與影子長度的變化規律。
培養、訓練學生的空間思維與想象力。
設計制作一個太陽鐘。
情感態度與價值觀
能與同學團結合作，開展小組的研究活動。
科學知識
知道一天里太陽在天空中位置的變化情況及所引起的太陽高度的變化情況。
認識一天中隨著太陽高度的變化，物體的影子會發生方向與長度的變化。
認識一天中氣溫也會隨著太陽高度角的變化而變化。
知道能夠利用影子的變化來測定時間。
知道太陽每天在天空中的運動模式，能利用太陽辨認方向
教學建議
教學準備：
粉筆、卷尺（米尺）、鉛筆、繪圖紙、直尺、厚紙板（或小木板）、竹桿（或小鐵絲）等。
課時分配建議：
本課建議用2～3課時。
教學導入：
本課從學生已有的經驗與知識入手，首先引導學生認識太陽在天空中的位置變化，并利用太陽來辨認方向。
活動1 太陽、影子和氣溫
學生依據已有的知識和經驗預測一天中太陽的位置、物體的影子與氣溫是怎樣變化的，然后設計觀察計劃，按照計劃進行觀察，對獲得的數據進行分析，找出陽光下物體影子長度的變化與溫度的變化規律。觀察數據的獲得是本課教學的保證。
活動建議：
1．本活動可以分為兩段進行。前一段在教室內，利用插圖和學生已有的知識與經驗，引導學生先討論一天里太陽的位置變化情況、太陽與影子的關系、一天里氣溫的變化情況。然后根據討論得到的共識對一天里太陽的位置、太陽下的影子和氣溫的變化情況做出預測并設計觀測計劃。后一段到室外上課，把學生帶到向陽的地方分小組進行觀測活動。
2．選擇空曠地直立的物體影子做為觀察的對象，如果沒有可以用來觀測的對象，亦可以在小木板上立一根小桿，再將其放在陽光下用來觀察。
3．本課的觀測活動時間較長，要觀測并記錄一天中影子和氣溫的變化情況。教師要結合上下課時間做好定時觀測記錄的安排，做到既不影響學生的正常學習又要完成定時的觀測與記錄。
4．對陽光下影子的變化平時人們更多地注意是長度的變化，所以在本次活動中要特別引導學生關注影子方向的改變，為認識日晷做好鋪墊。
在指導學生觀測陽光下物體影子的長度變化時，要注意提示學生：（1）形成影子的標志物不能移動（2）觀察中應注意記錄太陽的位置與太陽高度、影子的方向與長短。
5．本課只完成觀測活動的數據采集，下一節課再組織學生匯報各小組的觀測活動、交流記錄的數據，并結合活動2的繪制曲線圖對數據進行分析。
活動2 影長與氣溫的關系
這是上一個活動的后續，活動要利用上一個活動記錄在表格中的數據繪制曲線圖。通過曲線圖的分析，讓學生感受應用曲線圖對數據進行處理比表格更直觀。
活動建議：
1．為了使繪制更準確，最好先讓學生用鉛筆在曲線圖上畫。
2． 對曲線圖進行分析時，要讓學生知道：曲線圖能明白地顯示數據的對應關系；曲線形象地表示了數據的變化規律，曲線的陡斜程度表示了變化的程度。
3．對照分析兩條曲線時學生應該能夠發現一天里物體影子長度與溫度是同步的變化，讓學生找到影子長度的變化與溫度變化的關系：影子長、氣溫低；影子短、氣溫高。最后建立“影子長——太陽的高度角小——氣溫低；影子短——太陽的高度角大——氣溫高”的認識，為認識四季的成因打下基礎。
活動3 制作太陽鐘
本活動讓學生正確利用陽光下影子的變化規律進行太陽鐘的設計和制作，并用自制的太陽鐘測時間。這是建立在學生了解了古代的太陽鐘——日晷的基礎上，學生可以參照日晷的結構設計制作，更應該鼓勵學生進行創新設計。
活動建議：
1．在制作太陽鐘之前要讓學生借助一定的方式充分了解日晷的結構，知道其測時的原理，有條件的學校可以提供日晷的實物模型讓學生觀察與進行測時實踐。
2．自制太陽鐘不要求學生制作出規范的日晷，只要正確利用了陽光下影子的變化規律，來進行測時即可。
3．制作好的太陽鐘要在鐘面上標出時間刻度，也就是要在陽光下繪出指針的影子，這需要一天的時間。這是制作的難點，課堂上師生應共同討論進行的方法，而給太陽鐘標刻度、使用自制太陽鐘測量時間等其他的活動建議安排學生在課后進行。
評價建議
本課可以從下面幾個方面來對學生進行評價：
能否認真地觀測和記錄太陽的高度角變化、物體影子的變化與氣溫的變化。
能否正確地繪制曲線圖。
自制的太陽鐘制作工藝怎樣？能否利用陽光下影子的變化來測定時間。
在活動中能否與同學團結合作。
課程資源
日晷
日晷，又名“日規”，是古代利用太陽光照射指針投影在刻度盤上以測定時刻的儀器，秦漢時期已流行于民間。日晷的主要部件是一根表（指針，稱為晷針）和刻有時刻線的晷面。日晷按晷面所放的位置不同，分為赤道日晷、地平日晷、立晷、斜晷等，最常見的是赤道日晷和地平日晷。
赤道日晷是在石刻的圓盤（即晷面）中心安裝一根銅制或鐵制的指針，指針與晷面垂直。晷面放置在一個石臺上，南高北低，與赤道平行，指針上端正指北天極，下端正指南天極。晷面的上下兩面均刻有子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥12個時辰，刻度均勻。太陽出來后，晷針的影子落在哪個時辰的刻度上，即說明此時是什么時辰。每年春分以后，取影計時看晷面上面的影，秋分以后看晷面下面的影。
地平日晷的晷面水平放置，晷針不是垂直于晷面，而是呈傾斜狀指向北天極。晷針與晷面之間的夾角為北極星的地平高度，亦即當地的地理緯度。同時晷面上的刻度也不均勻。
自制日晷
取一塊光滑平整的圓板，從圖板的中心每幅15°畫一條線，把圓周均分為24份，表示24小時。在每一等份里再細分成4份或6份，每份表示一刻鐘或十分鐘。圓板的正反兩面都照上述方法畫好刻度，并標上數字，從0到23，一面順時針方向標，另一面逆時針方向標，兩面的0時和0時，12時和12時，分別對準。用一根針垂直通過圓心，固定在圖板上，與圓板垂直。把圖板安放在一個支架上，安放時注意：（1）數字順時針標的那一面朝上（即朝北），逆時針標的那一面朝下（即朝南）（2）12時在下，0時在上；（3）朝上一面的指針指向北極星。這樣便做成了一具赤道日晷。
一天中最高氣溫不在中午的原因
地面溫度的升高，主要是地面吸收太陽輻射能量多于散失能量的結果。太陽光照射到地面上，曬熱了地面，地面吸收的熱再放出去烘熱空氣，空氣熱量主要是從地面間接地得到的。所以地面受熱越多，空氣溫度也越高。雖然中午的太陽光照射地面最接近直射，地面和空氣受熱最強，但在中午以后的一、二小時內，地面放出的熱量，仍是少于地面從太陽所得到的熱量，這樣地面溫度仍能繼續升高，空氣溫度也隨之升高。一直等到地面放出的熱量等于太陽所供應的熱量時，地面溫度停止上升，空氣溫度和地面溫度相同時氣溫也不再升高了。因此一天中溫度最高的時候不是正午，而是午后一、二點鐘的時候。
太陽下山后，空氣和地面都同時失去了太陽光熱的供應，開始不斷地散失熱量，氣溫也就不斷降低。到第二天太陽出來，地面開始接收光熱輻射，空氣溫度也逐漸上升，所以黎明前是一天中溫度最低的時刻。
太陽高度與氣溫
同樣一束太陽光，直射地面時所照射的面積要比斜射地面時小，因此，受太陽光直射的地方，單位面積所得到的熱量必定大于受太陽光斜射的地方。太陽直射和斜射的程度可以用太陽高度角h來表示。
　　太陽高度角h就是太陽光入射的方向和地平面之間的夾角。太陽高度角等于90°時是直射，小于90°時是斜射。顯然，太陽高度角越大，單位面積所接受到的太陽熱量就越多。我們感覺到中午的陽光強，氣溫高；晨昏的陽光弱，氣溫低，夏天的陽光強，氣溫高，冬天的陽光弱，氣溫低，就是因為中午的太陽高度角比晨昏大，夏天的太陽高度角比冬天大的緣故。日照時間的影響則是：日照時間越長，地表接受到的太陽熱量也就越多
參考資料
親子共讀——四季百科(共4冊，春天的問題、夏天的問題、秋天的問題、冬天的問題) 作者：王公惠等 （可供本單元參考）
2 晝夜交替
晝夜交替形成了地球上生物的不同生活習性。本課指導學生探究晝夜變化對生物行為的影響。
教學目標
科學探究
制定研究動植物是怎樣適應晝夜變化的計劃
設計實驗研究晝夜變化對動植物行為的影響。
情感、態度與價值觀
在研究活動中不傷害動物、不損傷植物，學會關愛生命。
科學知識
知道晝夜變化會影響動植物的行為。
教學建議
教學準備：
常見動、植物的圖像資料、小貓（或其他小動物）、手電筒等。
課時分配建議：
本課建議用1課時。
教學導入：
人們日出而作、日落而息，這是小學生熟悉的事。本課就是從學生的身邊說起，所以教學的導入可以由學生自己來說、自己來議。晝夜變化會影響人們的行為，會不會影響動、植物的行為呢？由此導入活動1。
活動1 晝夜現象對動、植物的影響
教材選擇呈現了5種動物和3種植物，以它們為例來引導學生由淺入深，由點到面地了解晝夜的交替對動植物的影響。依從這種編寫思路，教學時建議：
1．本活動應該分兩個階段來完成。第一階段是了解教材中例舉的動、植物的行為因晝夜變化而受到的影響；第二階段是了解晝夜變化對其他動、植物的影響。讓學生對此有更多地了解。
2．教材選擇的實例中，5種動物，學生一般都了解它們的行為習慣，所以先可以讓學生來說。學生已有知識的特點大多會是零亂的，教師應做的工作是幫助其對已有知識進行疏理。這3種植物因為對晝夜變化有較明顯的反應而被教材選用，其中太陽花與曇花是學生不熟悉的，另外光照對動植物繁殖的影響，都需要教師的講解。
3．本活動的教學不能只采取讓學生討論、交流的方式，單一的教學方式會讓學生產生疲倦感而對學習失去興趣。教師應該準備一些動、植物白天與夜晚不同狀態的圖像資料讓學生觀察，直觀的感知，能給學生更深刻的印象，提供更多的實例。另外，學生課外獲取的相關知識，也是本活動中很好的資源，可以讓學生進行介紹。
活動2 選擇一種動物，研究它是怎樣適應晝夜變化的
本活動是前一個活動的延續，進一步研究動植物是怎樣適應晝夜變化的。對于學生的研究，教材采用的是“教”（研究貓）與“扶”（自己選擇動物）的辦法，所以提供了研究范例。
活動建議：
選擇貓作為研究對象是因為貓的性情溫順，不會傷害學生；貓眼對光線的反應靈敏，實驗效果明顯。也就是說對小學生來說這個研究具有可操作性，如果要換用其他動物來進行研究，可操作性是首先應該考慮的。
2．本活動為分組活動，可以讓不同的小組研究不同的動物。實驗結束后再用交流、匯報的方式使學生獲取更多的認識。
3．活動中要教育學生減少對動物的傷害，以培養學生愛護小動物的情感。
拓展 研究晝夜對植物的影響
本活動對學生的研究采用的是“放”的辦法，讓學生自己選擇植物、設計研究方法，獨立完成研究活動。
活動建議：
觀察晝夜對植物的影響需要較長的時間，不宜在課堂完成，所以本拓展活動應該安排在課后。教師應該做好組織安排工作，使活動能順利完成。
對于植物是怎樣適應晝夜變化的問題也可以用接受式探究的方法來進行研究，即指導學生用查閱資料的方法來完成研究活動。
評價建議
本課可以從討論、交流中的發言情況和研究動物中的表現、對動物的關愛行為等方面去評價學生。
課程資源
曇花
曇花，仙人掌科，多年生直立灌木狀草本，高約1米。莖扁平，葉狀，邊緣波狀。花著生于邊緣凹處，花筒下垂，花朵翹起，外面帶紅色，里面純白色；雄蕊多數成束，花柱突出于外，柱頭線狀，16～18裂。花晚上開放，有清香，清晨即凋謝。花期夏秋。
曇花原產墨西哥和危地馬拉，現各地廣泛栽培。性喜陰濕，耐旱，忌強光，怕澇，不耐寒，越冬溫度為15度左右。繁殖用葉狀枝扦插，成活容易。曇花為美麗的盆栽觀賞植物，葉及花均可藥用。
太陽花
原產南美巴西。我國各地均有栽培。 1年生肉質草本，高10～15厘米。莖細而圓，平臥或斜生，節上有叢毛。葉散生或略集生，圓柱形，長1～2.5厘米。花頂生，直徑2.5～4厘米，基部有葉狀苞片，花瓣顏色鮮艷，有白、深、黃、紅、紫等色。蒴果成熟時蓋裂，種子小巧玲瓏，棕黑色。6～7月開花。 園藝品種很多，有單瓣、半重瓣、重瓣之分。喜溫暖、陽光充足而干燥的環境，陰暗潮濕之處生長不良。極耐瘠薄，一般土壤都能適應，而以排水良好的沙質土最相宜。能自播繁衍。見陽光花開，早、晚、陰天閉合，故有太陽花、午時花之名。
向日葵
又稱葵花，因為它總是朝著太陽生長，人們又叫它朝陽花。向日葵是一年生的草本植物，莖直而粗壯，有白色粗硬毛。葉片呈心臟形，邊緣有缺刻或鋸齒。向日葵的頭狀花序組成一個大花盤，生于莖頂。花盤中央為管狀花，傳粉后可形成果實，就是人們常說的葵花子。花盤邊緣是舌狀花，主要作用是引誘昆蟲。舌狀花外面是綠色的總苞，起保護作用。向日葵的故鄉是美洲。現在世界各地都有栽培。向日葵的種子含脂肪較多，所以向日葵是一種油料植物。
晝夜變化對動物的影響
蝴蝶是晝出活動的昆蟲，每當早春或深秋的清晨，在田野里，常可見到一些蝴蝶張開了翅膀，面向太陽取暖，等到體溫上升到各自需要的活動始點時，它們才會開始活動。這種現象若到3000－4000米的高山上去觀察，可以看得格外清楚。當太陽從云層里穿出而光熱照射到大地上時，就可以看到各式各樣的蝴蝶活躍地四處翩飛。假如太陽忽被云層遮蔽起來，那末它們就立刻停止了活動，瞬之間，竟然完全看不到一個蝴蝶的影蹤。當太陽重新照射時，它們又活躍如前，象這樣有規律地一次又一次地重演著。薄暮來臨時，它們就各自選擇安靜和隱蔽的場所，進行棲息。
與蝴蝶相反大多數的蛾則是晝伏夜出活動的昆蟲。
日照時間的長短對動物的繁殖活動有影響，如鱒魚的生殖器官要在短日照的刺激下才能成熟，常在12月產卵。
陽光還能影響動物的生長發育。有人做過試驗：蚜蟲培養在連續光照或連續無光照的條件下，產生的個體大多沒有翅；培養在光暗交替的條件下，產生的個體大多都有翅。
參考資料
探索大自然的晝夜(精)/探索叢書
作者：（法）勒內·梅特勒 （法）加里瑪·朱麗斯 譯者：薛冰
3 晝夜怎樣形成的
本課在學生了解了地球上晝夜交替出現的現象后，教材設計了“模擬晝夜的形成”、“傅科擺”和“誰先看到日出”共2個活動和1個閱讀，指導學生研究晝夜交替形成的原因。通過2個模擬實驗（教材第25頁）對晝夜交替現象的成因提出了2種假設，然后引導學生在通過閱讀資料（教材第24頁指南車信箱）對這2種假設進行分析，從而建立正確的認識。
教學目標
科學探究
能用查閱資料與模擬實驗的方法來探究晝夜交替的成因。
培養學生的空間想像力。
情感、態度與價值觀
能尊重不同的意見的存在，并能進行去偽存真的分析與選擇。
科學知識
了解古人對晝夜成因的猜想。
知道地球在不停地自轉，自轉一周為一天，需24小時。
知道晝夜交替是因為地球的自轉形成的。
教學建議
教學準備：
小地球儀、手電筒。
課時分配建議：
本課建議用1課時。
教學導入：
可直接提出問題引入教學：“晝夜交替的現象是怎樣形成的？”。
活動1 模擬晝夜的形成
活動通過辯論、模擬實驗、閱讀的方式，充分調動學生的思維，積極探究晝夜的形成原因，用發現式探究和接受式探究相結合的方式，認識晝夜交替是由于地球的自轉形成的。
活動建議：
1．模擬晝夜形成實驗的器材宜選擇小地球儀來代表地球，選擇手電筒（或其他光源）來代表太陽。若沒有地球儀，可以找一個大小適當的任何球體來制作一個地球儀。方法是先在球面畫上赤道和經緯線，再把球體穿在鐵絲做的軸上，然后裝在支座上。安裝時須注意：地軸和支座的鉛直線之間應有約23.5度的夾角。
2．在實驗中要讓學生明白，光源代表太陽光，地球儀代表地球。實驗時要指導學生認真觀察，認識地球被照亮的部分是白天，照不到光的部分是黑夜。地球上總是有一半的地方處在白晝，一半的地方處在黑夜。
還可以在地球儀上任何確定一個點，要學生說一說這一地區什么時候是黎明、什么時候是中午、什么時候是傍晚。
若光源的光強度不夠，實驗時就應該將教室的門窗遮起來，在黑暗的環境里地球儀上的“晝夜變化”才會比較明顯。
3．實驗前應提出，在什么情況可出現實驗中地球儀上白天黑夜交替出現的現象？
學生可提出2種假設：⑴地球自轉⑵太陽繞地球轉。在提出對晝夜形成的原因的這2種不同猜想后，應該放手讓學生在模擬實驗過程中找到驗證自己猜想的兩種不同的實驗方法。
組織學生閱讀教材第24頁的資料，了解人類對地球自轉運動的認識過程。最后，幫助學生初步建立地球自轉使地球上形成晝夜交替的認識。
閱讀 傅科擺
傅科擺是直接證明地球自轉的一種裝置。其原理較復雜，所以教材只提供了此事實，指導學生進一步用前人已有的科學研究事實來驗證學生自己的假設。
這是一個閱讀活動， 讓學生通過閱讀了解傅科對地球運動的研究，確認晝夜是由地球的自轉形成的。也就是說這個活動實際是給上一個活動中產生的爭論做一個仲裁、給學生的探究做一個結論。
活動建議：
指導學生閱讀時，教師要注意：在認識地球運動的科學探究史里，“傅科擺”是一個驗證性的實驗。在這之前哥白尼等科學家已經發現了地球的自轉運動。
教材告訴學生：地球是自西向東自轉的。這個自轉方向是怎樣確定的？我們應該讓學生弄明白。學生在四下已認識了運動與靜止的相對性，那么在這可以借助上個實驗中的器材來演示，讓學生理解我們是從太陽東升西落的現象來判斷出地球自轉方向的。
活動2 誰先看到日出
這個活動是一個指導學生應用所學知識解決問題的評價性活動。活動中要理清層次，引導學生的思維從利用前面所學先做出判斷，然后用模擬實驗來驗證自己的判斷是否正確。
活動建議：
1．問題提出來后先要指導學生仔細地觀察地球儀，然后在地球儀上找到北京與烏魯木齊，讓學生知道北京與烏魯木齊的相對位置關系是一個在東、另一個在西，再引導學生進行討論，說一說哪個城市的人會先看到日出，并要說出自己的判斷根據是什么。
2．實驗驗證，做這個實驗難度不大。對有困難的小組教師可以提示學生注意地球自轉的方向是什么？
讓學生自己在地球儀上找出更多的地點，判斷不同地點看到日出前后情況的比較。
閱讀與講解：極晝和極夜現象。指南車提供的資料，學生會很感興趣，需要提示的是在這只要學生了解這種現象，而不要研究其成因。
評價建議
本課可以從在活動中是不是敢大膽發表自己的看法與是不是能認真聽取不同意見等情感態度方面來評價學生。
課程資源
傅科（1819～1868）
法國實驗物理學家，1819年9月18日生于巴黎。幼年時即喜歡精巧手工的創制活動。為此，他早年學習外科和顯微醫學，后轉向照相術和物理學方面的實驗研究。1853年由于光速的測定獲物理學博士學位，并被拿破侖三世委任為巴黎天文臺物理學教授。因為他博學多才，有多項發明創造，因此受各國科學界垂青，1864年當選為英國皇家學會會員，以及柏林科學院、圣彼得堡科學院院士。1868年被選為巴黎科學院院士。1868年2月11日逝世于巴黎，終年49歲。
傅科的一生對物理學有多方面的重要貢獻，尤其在力學、光學、電學方面更為突出。他的研究工作偏重于儀器的制備、新實驗方法的設計、以及對物理量的精確測量。他的最出色的工作是光速的測定、“傅科擺”實驗以及提出渦電流理論。
1851年，傅科進行了著名的傅科擺實驗。他根據地球自轉的理論，提出除地球赤道以外的其他地方，單擺的振動面會發生旋轉的現象，并付諸實驗。他選用直徑為30厘米、重28千克的擺錘，擺長為67米，將它懸掛在巴黎萬神殿圓屋頂的中央，使它可以在任何方向自由擺動。下面放有直徑6米的沙盤和啟動栓。如果地球沒有自轉，則擺的振動面將保持不變；如果地球在不停地自轉，則擺的振動面在地球上的人看來將發生轉動。當人們親眼看到擺每振動一次（周期為16.5秒），擺尖在沙盤邊沿畫出的路線移動約3毫米，每小時偏轉11°20'（即31小時47分回到原處）時，許多教徒目瞪口呆，有人甚至在久久凝視以后說：“確實覺得自己腳底下的地球在轉動！”這一實驗又曾移到巴黎天文臺重做，結論相同。后又在不同地點進行實驗，發現擺的振動面的旋轉周期隨地點而異，其周期正比于單擺所處地點的緯度的正弦，在兩極的旋轉周期為24小時。振動面旋轉方向，北半球為順時針，南半球為逆時針。以上實驗就是著名的傅科擺實驗，它是地球自轉的最好證明。
地球自轉的證明
1543年，哥白尼在《天體運行論》一書中首先完整地提出了地球自轉和公轉的概念。此后，大量的觀測和實驗都證明了地球自西向東自轉，同時圍繞太陽公轉。1851年，法國物理學家傅科在巴黎成功地進行了一次著名的實驗——傅科擺實驗，證明地球的自轉。北京天文館大廳中也有一個巨大的傅科擺，時時刻刻告訴人們地球在自西向東自轉著。
地球的自轉
地球繞其自轉軸的旋轉運動，叫做地球的自轉。一般可以從地軸的空間位置，地球的自轉方向、周期和速度等方面來說明地球自轉的規律。
地球自轉軸簡稱地軸。地軸的空間位置基本上是穩定的，地軸北端始終指向北極星附近。
地球自轉的方向是自西向東。從北極上空來看，地球呈逆時針方向旋轉；從地軸南端或南極上空觀察，地球呈順時針方向旋轉。
地球自轉一周360°，所需要的時間為23時56分4秒。
南、北極和極圈
地球自轉軸與地球表面的交點，稱作地理極。在南半球的地理極稱作南極，或南極點（South Pole）。南極點位于南緯90度。相反在北半球的地理極稱作北極。
極圈：指地球上南、北緯66°33′的兩條緯線圈。極圈是天文學家提出的一種用光線來確定極區永久界限的方法。這種方法的根據是：當地球圍繞太陽運行時，地軸本身的傾斜度不變，為23.5度；因此，當地球繞太陽公轉時，在地球的兩端有一部分地區有６個月的時間向著太陽，這部分區域的邊緣面正好與垂直于地球繞太陽運行轉道的平面形成一個約為66.5度的平面角，而這個區域的邊緣面與地球球體相截形成的球冠，其底面的圓周正好是66度33分。北緯66°33′的緯線叫“北極圈”，南緯66°33′的緯線叫“南極圈”。
極晝與極夜
極晝：在南極地區，當地時間24小時內太陽永不沒入地平線的現象，叫做極晝。在南極點，一年中有半年為極晝；如若考慮折射作用，應略比半年稍多幾天。南極點的極晝出現在南半球的夏半年。
極夜：與極晝相反，在南極地區，當地時間24小時內太陽永遠在地平線以下的現象，叫做極夜。在南極點，一年中應有半年為極夜；若考慮折射作用，應稍不足半年。南極點出現極夜的時間與極晝正好相反，在南半球的冬季。
在南極地區，隨著緯度降低，極晝和極夜出現的時間均變短，在極圈上，極晝與極夜均只出現一天。
極晝與極夜的形成，是由于地球在沿橢圓形軌道繞太陽公轉時，還繞著自身的傾斜地軸旋轉而造成的。原來，地球在自轉時，地軸與其垂線形成一個約23.5°的傾斜角，因而地球在公轉時便出現有6個月時間兩極之中總有一極朝著太陽，全是白天；另一個極背向太陽，全是黑夜。南、北極這種神奇的自然現象是其他大洲所沒有的。
參考資料
Why南極北極/新時期少年科普知識動漫百科全書
作者：(韓)李光維 世界知識出版社
4 一年四季
地球的公轉是地球的另一種運動形式，公轉過程中地表南北回歸線附近出現了四季。本課設計了“合理安排作息”、“四季中的動物與植物”和“四季變化對動、植物行為的影響”等3個活動。指導學生通過討論與交流、閱讀與實驗，知道一年有四季的變化，了解四季對人類生活的影響、認識四季變化對動、植物行為的影響。
在學生獲取直觀感性的材料，了解四季的變化后，就可以很自然地進入到下一課對四季的形成的研究（從現象到原理）。
教學目標
科學探究
能用閱讀資料和觀察的方法來研究四季對動、植物的影響。
情感、態度與價值觀
能堅持較長時期的觀察季節變化對動物、植物的影響。
科學知識
1．知道四季變化對人類生活的影響。
2．認識四季變化對動物、植物行為的影響。
教學建議
教學準備：
不同季節里的動物、植物的圖像資料。
課時分配建議：
本課建議用1課時。
教學導入：
本課的教學導入要讓學生知道一年有四季的變化，并了解各個季節的特點。四季變化是每一個學生都知道的事，所以應該充分地調動起他們已有的知識經驗，讓學生自己說。在學生說的過程展示各個季節的圖像資料，通過多種感官活動讓學生更強烈地認識不同季節的特點，為下面的研究做好鋪墊。
活動1 合理安排作息
本活動可以分三個層次，先讓學生擬定夏季作息時間表與冬季作息時間表；后是展開相互評議，看誰的作息時間安排得比較合理；最后進一步了解季節變化對我們的生活還有哪些影響。在上述的過程中讓學生更深刻地感知季節變化對我們生活的影響。
活動建議：
本活動可以從分析學校作息時間表入手，讓學生討論學校作息表為什么要這樣安排、安排是否合理等問題，引導學生認識到應該隨季節變化來安排我們的作息時間。然后學生自己設計擬定作息時間表，完成后展開相互評價，看誰設計得比較合理。
說一說季節變化對我們生活還有哪些影響，這是一個拓展的過程，以深化季節變化對人們生活影響的認識。
閱讀 四季中的動物與植物
這是一個閱讀活動，讓學生了解四季變化對動物行為和植物形態的影響。教材提供了一組插圖來指導學生的閱讀。這一組插圖的內容是：冬季里的落葉樹、狗（脫毛）、遷徙中的大雁（秋季或春季）、春筍、冬眠的蛙。
活動建議：
本活動可以按“看、說、議”的方式來指導學生的閱讀。“看”是讀圖：讓學生先觀看插圖，了解插圖呈現的內容；“說”是交流：讓學生說一說自己通過讀圖獲取到的事實；“議”是評價：對同學的發言做出補充、更正和評價。
如果有大的掛圖，可以全班同學一起來讀圖。活動可以是邊看、邊說、邊議了。
插圖是教學資源，但因版面所限，信息量太少，所以說它只是一個范例，對學生的閱讀只起一個指導的作用。插圖的指導作用體現在：一是能激活學生的已有知識與經驗。通過閱讀插圖，能引導學生回憶平時的所知所見。在教學中亦可以讓學生把自己的所見所聞說出來，不但能豐富課堂教學，而且讓學生體會活學書本知識的快樂。二是能激起學生對相關知識的閱讀欲。教師應該乘此時機，鼓勵學生在課后搜集更多的資料以滿足閱讀的需要。
活動3 季節變化對動、植物行為的影響
本活動是閱讀活動后的一個實踐活動。因為這個活動在空間與時間上都突破了課堂的限制，對身邊的動物或植物從冬季到春季的變化的觀察，需要學生堅持較長的時間。為了達到觀察的目的，因而制定計劃顯得非產必要。因此活動從制定觀察計劃開始，教學時要注意：
活動分三步完成。第一步是學生擬定觀察計劃，這部分因在課堂完成。重點指導觀察方法，分時段觀察是不錯的方法。第二步是實施觀察計劃，第三步是活動總結。
活動的主體觀察需要在課后進行，應提示學生按計劃實施觀察，教師需要加強指導與檢查，使活動能夠順利進行。
活動的總結可以安排在下學期春季開學的時候，組織學生的進行專題匯報和交流。
評價建議
本課可以從作息時間表設計是否合理與閱讀、交流是否認真積極等方面來評價學生。
課程資源
鳥類的遷徙
鳥類的遷徙是指鳥類種群在其夏天繁殖區和越冬區之間所進行的一種大規模的、有規律的、廣泛的和季節性的運動。許多鳥類都進行季節性遷徙。鳥類的遷徙往往是結成一定的隊形，沿著一定的路線進行。遷徙的距離有近的，也有遠的，從幾千米到幾萬千米。最長的旅程可要數北極燕鷗，遠到1.8萬千米。此鳥在北極地區繁殖，卻要飛到南極海岸會越冬。在遷徙時，鳥類一般飛得不太高，只有幾百米左右，僅有少數鳥類可飛越珠穆朗瑪峰。遷行時飛行速度從40～50千米/小時，連續飛行的時間可達40～70小時。
引起鳥類遷徙的原因很復雜。現在一般認為，鳥類的遷徙是對環境因素周期性變化的一種適應性行為。氣候的季節性變化，是候鳥遷徙的主要原因。由于氣候的變化，在北方寒冷的冬季和熱帶的旱季，經常會出現食物的短缺，因而迫使鳥類種群中的一部分個體遷徙到其他食物豐盛的地區。這種行為最終被自然界選擇的力量所固定下來，成為鳥類的一種本能。
有遷徙行為的鳥類叫做候鳥。夏季在我國繁殖，秋季飛往南方越冬的候鳥，叫做夏候鳥，如家燕、黃鵬、杜鵑、白鷺等。夏季在北方繁殖，秋季南飛到我國越冬的候鳥叫做冬候鳥，如天鵝、野鴨、大雁等。終年留居在繁殖地區而不遷徙的鳥類，叫做留鳥，如麻雀、烏鴉、喜鵲、畫眉等。
冬眠
冬眠是動物對冬季不利的環境條件（如寒冷和食物不足等）的一種適應，主要表現為不活動、體溫下降和陷入昏睡狀態。常見于溫帶和寒帶地區的兩棲動物（如蛙、蟾蜍、蠑螈），爬行動物（如蛇，龜、蜥蜴、壁虎），哺乳動物（如蝙蝠、刺猬、獾、熊）。
狗的季節性換毛
大多數狗在春天和秋天都有脫換毛的現象。比如牧羊犬、松獅犬、北京犬等，夏天所需的毛量不必這么多，所以天氣回暖時就脫掉部分舊毛，以調節體溫。而臨冬時就會脫掉粗毛，更換絨毛，以度寒冬。
植物在不同季節里的狀況
百花齊放的春季。春天，度過嚴冬的植物漸漸蘇醒，它們開始抽枝長葉，綻放出朵朵鮮花，公園中常見的有櫻花、桃花、迎春花、紫荊花等，因此，春天被稱為百花齊放的季節。
快速生長的夏季。炎熱的夏天，陽光特別充沛，是植物生長最迅速的季節。當然，也有一些植物在這個季節開花結果，如荷花在6月份盛開，而甜美多汁的西瓜則在夏天結果。
碩果累累的秋季。秋天是許多植物結碩果的季節，我們平時吃的蘋果、橘子、梨、山楂等水果，都是秋天結出的果實。除此之外，大部分植物的葉子在秋天開始變黃枯落。
植物休眠的冬季。寒冷的冬季使植物進入休眠，如果注意觀察就會發現，一些光禿禿的植物雖然葉子已落盡，但仍然保留著冬芽，冬芽外面包裹著好多鱗片，如同穿了御寒的冬衣，它要“睡”到第二年春天才會萌發生長。
參考資料
探索大自然的四季(精)/探索叢書
(法)勒內.梅特勒,(法)加里瑪.朱麗斯
安徽少兒出版社
5 四季是怎樣形成的
對于四季的成因是地球公轉形成的宏觀事實，由于離學生生活很遠，學生空間想象力較弱，所以對四季成因的探究是教學中的難點，教材將四季成因中地球繞太陽公轉這一事實用指南車信箱科技史及課文的形式告知給學生，把地軸傾斜方向不變這一四季形成的另一原因作為學生探究的重點，設計了一組對比模擬實驗。
教學目標
科學探究
能用查閱資料與模擬實驗的方法來探究四季是怎樣形成的。
培養與發展學生的空間想象力。
情感、態度與價值觀
能認真、仔細地觀察，逐步養成注重事實的良好習慣。
科學知識
了解哥白尼的貢獻， “日心說”的創立者。
知道地球在不停地繞太陽運動，這種運動就是地球的公轉，地球公轉的周期是一年。
了解四季是在地球的公轉過程中形成的。
了解南、北半球的季節變化是相反的。
教學建議
教學準備：
小地球儀、手電筒等。
課時分配建議：
本課建議用1課時。
教學導入：
可直接提出問題引入教學：“四季是怎樣形成的？”。然后再展開后面的教學活動。
地球的公轉
地球的公轉現象學生在以前的認知學習中可能有所接觸，本教學活動即可利用教材中的科技史資料組織學生閱讀，將以前零散、片段的認知歸納起來，形成初步的認識，同時也讓學生了解哥白尼的巨大貢獻。在閱讀資料的基礎上教師可利用演示材料，模擬演示并講解地球公轉現象，演示中教師要注意保持地軸傾斜方向的不變。
活動1 四季形成的原因
探究地軸傾斜的方向不變是四季形成的另一原因。本活動采用的發現式探究的方法，符合學生的能力發展水平。但操作的難度及思維的梯度、難度較大，又是客觀存在的。
活動建議：
1．本活動為學生探究的重點。實驗前應組織學生對地軸方向狀態進行假設（不傾斜、傾斜且方向不變），并對此做初步的分析。
2．在實驗中要指導學生觀察：地球是一個球體而不是一個平面，所以太陽光照在地球球面上時，光的入射角度不同。陽光直射的地方接受的熱量多，氣候高；陽光斜射的地方接受的熱量少，氣溫低。實驗中要注意提示學生做好記錄（教材第33頁和第34頁記錄圖）
3．實驗后要組織好學生對圖的分析。組織學生對照分析圖描述四季形成的原因。參照下圖，教師可指導學生認識太陽平行光在地球球面上所形成光的入射角度不同。
4．實驗操作難度較大的是在實驗過程中要保持地球儀與手電筒高度的相對穩定，這樣才能讓手電筒的光線落到準確的位置上。“研究一”要保持地軸不傾斜，也就是說在實驗過程中地軸始終要與桌面垂直。
在實驗中還要讓學生知道在“地球”繞“太陽”公轉時，同時也在自轉。
5．在實驗中，還應指導學生觀察：四季變化只在溫帶地區發生；赤道附近大陽始終近乎直射，兩極附近大陽始終斜射，而且斜射的角度很小：夏至時，北極附近整天是白晝，南極附近始終是黑夜；冬至時，北極附近整天是黑夜，南極附近整天是白晝。所以赤道附近和兩極附近沒有明顯的四季變化。在觀察中還要讓學生了解南、北半球的季節變化是相反的。
6．有了前面的認識再來引導學生討論如果地軸的傾斜是變化的地球上將會怎樣，會變成一個有趣的話題，結論也會很明確。
評價建議
本課可以從實驗的進行情況來評價學生，評價他們與同學的合作情況、評價實驗的觀察記錄情況等。
課程資源
哥白尼（1473-1543）
波蘭天文學家、日心說創立者，近代天文學的奠基人。
哥白尼經過長期的天文觀測和研究，創立了更為科學的宇宙結構體系——日心說，從此否定了在西方統治達一千多年的地心說。日心說經歷了艱苦的斗爭后，才為人們所接受，這是天文學上一次偉大的革命，不僅引起了人類宇宙觀的重大革新，而且從根本上動搖了歐洲中世紀宗教神學的理論支柱。“從此自然科學便開始從神學中解放出來”，“科學的發展從此便大踏步前進”（恩格斯《自然辯證法》）。
哥白尼著有闡述日心說的《天體運行論》（1543年出版），由于受到時代的局限，在日心說中保留了所謂“完美的”圓形軌道等論點。其后開普勒建立行星運動三定律，牛頓發現萬有引力定律，以及行星光行差、視差相繼發現。
地球的公轉
地球按照橢圓形的公轉軌道，由西向東環繞太陽運轉。太陽位于橢圓的一個焦點上，因此在地球公轉軌道上，有一點距離太陽最近，約14710萬千米，叫做近日點；有一點距離太陽最遠，約15210萬千米，叫做遠日點。地球在每年一月初經過近日點，七月初經過遠日點。地球和太陽之間的平均距離約14960萬千米，這個距離在天文學上作為計算太陽系內各星球間距離的單位，叫做天文單位。地球公轉軌道總長約94000萬千米。地球公轉的平均速度為每秒29．78千米。
地球公轉一周的時間是一年。年有恒星年和回歸年。恒星年是地球從一點出發環繞太陽一周，再回到原來出發地點的時間。一個恒星年是365．2564日，就是365日 6時9分10秒，這是地球公轉的真正周期。回歸年是地球連續兩次通過地球軌道平面和赤道平面的同一交點之間的時間。回歸年的時間是365．2422日，就是365日5時48分46秒。由于人類的活動跟節氣變化關系非常密切，陽歷就是根據回歸年的時間長度定出來的。
地球自轉時，地軸的北端始終指向北極星。地球的赤道平面和地球公轉軌道平面之間有一個交角。在現代這個交角是 23°27’。地軸和軌道平面的交角是66°33’。由于地軸和赤道平面的交角，使地球上的太陽直射點在南北回歸線之間發生周期性的來回變化。以北半球來說，每年夏至，太陽直射北回歸線，并開始從向北移動改為向南移動；每年冬至，太陽直射南回歸線，并由向南移動改成向北移動；每年春分和秋分。太陽直射赤道，春分時太陽直射點向北移動，秋分時太陽直射點向南移動。
第3單元 顯微鏡下的世界
在我們的身邊，存在著一個用我們的肉眼無法看到的微觀世界，并且這個世界幾乎無處不在。本單元將帶領學生探訪這個神秘的世界。
本單元設計“解開生物體結構的秘密”、“無處不在的微生物”、“微生物怎樣生活”、“微生物的功與過”4課書。“解開生物體結構的秘密”通過閱讀英國科學家羅伯特 胡克利用自制顯微鏡發現植物體細胞結構的科學史故事，引出探訪微觀世界的工具——顯微鏡，學會使用顯微鏡為下面幾課書的學習作好鋪墊，同時了解生物體的基本單位是細胞。后面3課則引導學生通過觀察、實驗、查閱資料等途徑了解微生物的無處不在，它們是怎樣生活的以及它們的功過。
單元頁出示了研究本單元內容需要使用的科學觀察工具——顯微鏡。還配有青霉、酵母、大腸桿菌、神經細胞和草履蟲的圖片，告訴學生本單元的研究內容。
本單元教學建議安排5～8課時。
1 解開生物體結構的秘密
本課作為單元的起始課，將通過教學激發學生觀察微觀世界的興趣，重點指導學生學習顯微鏡的使用，并利用顯微鏡觀察微觀世界生物體切片，知道細胞是構成大多數生物體的基本單位。
本課設計了“學習使用顯微鏡”、“觀察細胞”2個活動。前一個活動是指導學生學習

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