六年级上科学电能和磁能教学设计
（一）背景和教学目标
学生在前一课亲历了通电导线能使小磁针发生偏转的过程，了解了其原因是电产
生了磁。那么电能和磁能究竟是如何转化的？本课将引入电生磁的最直接应用——电
磁铁进行研究。电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置，我们身边的各种用电器中都有电磁铁的“身影”。电磁铁结构简单、制作容易，实验现象非常有
趣，适合学生开展多种多样的研究。
本课有如下三个活动。
第一，制作铁钉电磁铁。学生通过自己在铁钉上绕线圈做电磁铁，反复几次接通
电流、断开电流，发现电磁铁的基本性质。
第二，利用电磁铁搬运大头针。通过电流的接通和断开，将大头针搬运到指定位
置，在这个过程中深入体会能量的转移和转换。
第三，研究铁钉电磁铁的南北极。铁钉电磁铁有没有南北极？学生用原来学过的磁铁的性质能够解决这个问题。但是在解决这个问题的过程中会发现新的问题，那就
是各个小组钉尖、钉帽的南北极会不一样，从而引出“电磁铁南北极与什么因素有
关？
”的探究。
科学概念目标
•电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的性质。
•改变电流方向会改变电磁铁的南北极。
•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
•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。
•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
•在实验中感悟认真细致、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。
（二）教学准备
为学生准备：每组多股绝缘细导线1.2米左右（两端剥线）.、大铁钉、电池盒、2
号电池、大头针、指南针、学习单。
教师准备：学生实验材料、教学课件等。
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（三）教科书解读
1.聚焦
本课聚焦部分希望学生能从上一
课的“电和磁”的认知，上升到本课的“电能和磁能”的理解。从学生熟悉的磁铁具有“能量”这一前概念引出磁
能，接着借助生活中常见的磁悬浮列
车、电磁起重机、耳机、电磁炉等具体
实物明确磁能的存在，再探究这些磁能
是由什么能量转换而来的，把本课的研
究聚焦到“什么样的装置可以将电能转
换为磁能?”的问题上来。本课铁钉电
磁铁的出现，既连接了上一课通电线圈
使小磁针发生较大偏转的现象，又顺利
引出电能转换为磁能的生活应用。
2.探索
探索部分由三个活动组成。
探索活动1：在铁钉上绕线圈，并
通电测试。
教科书通过三幅插图详细介绍了在铁钉上绕制线圈的方法和步骤。图1指
导学生沿着一个方向绕线圈，图2说明
压住线头线尾的方法，图3呈现的是电
磁铁成品的样子。这里做电磁铁的导线
要用带绝缘胶皮的导线，多股、较细为
宜，便于缠绕、拆开并多次使用。线长
够绕50
~
100圈为好。若圈数太少则磁
力太小，若圈数太多，则磁力虽强但需
要的导线很长，不利于学生操作。教师
需要在课前准备好导线，为使实验现象
明显，要注意用砂纸把线头打磨光亮。
铁钉电磁铁制作完成后要进行测
试，教科书要求接通电流和断开电流做
几次吸大头针的实验，是要学生感知电
磁铁最重要的性质，即接通电流产生磁
性,.断开电流磁性消失。测试电磁铁能吸起多少根大头针，是要学生关注电磁铁磁性的强弱。此实验需要重复几次，看看现象是否相同，这样操作的目的是避免实验偶然
性，培养学生严谨细致的科学态度。教学中要再次注意提醒学生，电磁铁不能长时间
接在电池上，否则容易损坏电池。
一
通过这个活动，学生要构建电磁铁的概念，知道电磁铁是由线圈和铁芯组成的装
置，为后续研究电磁铁做好铺垫。
探索活动2：用电磁铁将大头针搬运至指定位置。
用电磁铁搬运大头针，其实包含了怎样控制电磁铁吸引和放落大头针这两个环节。
这是对上一个活动的延续，也暗示着电磁铁这种装置的实际使用价值。这个活动不在于电磁铁吸引了多少大头针，重点是要学生从能量的角度去思考，是什么能量使电磁
铁吸引住了大头针？这种能量是谁给的？为什么被吸引住的大头针也能吸起另外的大
头针？为什么断开电源，大头针就掉了，是能量转换的通道不通造成的吗？通过对这
些问题的思考，把学生探究的重点引入到对能量的思考上来，而不仅仅只是关注电磁
铁吸引大头针的现象。
探索活动3：电磁铁也能指南北吗？
这部分也分为两个步骤，第一步研究铁钉电磁铁有没有南北极，第二步研究电磁
铁的南北极与什么因素有关。
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用电磁饮撇込物体.臆缺是怎梯转移的？在这个过程中，‘能燉形式畑源样
转换的？
第一步，研究铁钉电磁铁有没有南
北极，铁钉哪端是北极，哪端是南极。
让学生用已有的知识自己想办法研究。
简单的方法是用指南针检验：在通电情
况下，铁钉的一端与小磁针的南极相
吸，而与小磁针的北极相斥，或者现象
相反，说明电磁铁也有南北极。运用的理论依据是磁极的“同极相斥、异极相
吸”原理。这样做的同时，也就测试出
了钉尖、钉帽各是什么极，教科书的插
图也做了相应的提示。测试后学生会发
现各组电磁铁钉尖、钉帽的南北极是不
一样的，自然产生出为什么会不相同的问题。
第二步，研究电磁铁的南北极与什
么因素有关。教师可以尝试让学生自行
探究，也可以引导学生通过观察、对比
自己小组和其他小组的电磁铁线圈绕线
方向、电池正负极接法，思考是否与这
些因素有关，再付诸实践检验自己的想法。教科书的资料中明确了电磁铁钉尖和钉帽
指南北极的方向，与电流的方向有关，上述“改变线圈绕线方向”和“调换电池正负
极连接”都是让线圈中电流方向发生改变。
3.研讨
研讨的问题“用电磁铁搬运物体，能量是怎样转移的？在这个过程中，能量形式
是怎样转换的？
”，要组织学生深入研讨，这是本课的内核，也是本单元的终极思考。
能量的转移和转换，贯穿了本单元的所有教学内容，可以安排在探索环节的第二个活
动中进行，也就是在利用铁钉电磁铁搬运大头针的过程中，要引导学生理解电池通过
电能的输出，利用电磁铁装置，把电能转换成了磁能。而电磁铁吸起一个大头针，又
通过这个吸起的大头针去吸引其他的大头针，使大头针接连地被磁化，这种现象就是
能量的转移。
4.拓展
通过对电磁铁的研究，学生了解了电能可以转换为磁能，那么很自然地会产生这
样的疑问：“磁能可以转换为电能吗？如果可以，又是如何转换的？
”磁能转换成电能的典型应用就是发电机，关于发电机的工作原理可以给学生看一些相关视频或文字资
料，以便激发兴趣，拓宽视野。
教科书中的图片为大型发电机的机械传动部位。该装置能将如水流、气流、燃料
燃烧或原子核裂变等产生的能量转换成机械能带动发电机的转子旋转并做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，最终形成电流，输出电能。
（四）教学建议
1.聚焦
利用上一课证明的通电线圈能使小磁针偏转角度变大这一现象，引出磁能的概念，简单解释磁的这种力量和能力，我们把它叫作磁能。引导学生回忆生活中看到或用到的磁能，建议教师出示一些事物的图片，便于学生寻找磁能的“痕迹”。例如磁悬浮列
车、电磁起重机、耳机和电磁炉等都有磁能的影子。通过观察，学生会发现生活中的大部分磁能都可以通过适当的装置由电能转换而来，此时聚焦问题：什么样的装置可
以将电能转换为磁能呢？
2.探索
（1）在铁钉上绕线圈，并通电测试。
制作铁钉电磁铁，材料的准备十分重要。在本课和下一课的教学中，学生要多次
绕制电磁铁的线圈，所以用来绕线圈的导线最好选用较细的多股胶线（市场出售的“引线”类）。本课用的导线长约1.2米为宜。制作电磁铁的铁钉最好用长8厘米以上的大铁钉，又短又细的小铁钉效果不佳。
电磁铁的铁芯都是软铁，断电后磁性完全消失。如果电磁铁断电后有明显的剩余
磁性，解决的办法是先做退火处理，即把铁钉放在火上烧红，再让它慢慢冷却。还可
•162
以用细长的螺丝杆来做铁芯，螺丝杆一般比钉子软些。
在指导学生制作铁钉电磁铁时，只需强调导线沿着一个方向绕，不必规定具体沿
什么方向，铁钉怎么拿。这样各组制作的电磁铁绕线的方向就有可能不同，有利于他
们在后面的研究中发现电磁铁的南北极不同的问题。
用小号的大头针来测试电磁铁有无磁性比用回形针好。如果学生做的电磁铁仍有
一点剩磁，教师要给予解释，并告诉他们只要轻轻敲敲铁钉，剩磁就没有了。
活动中还需提醒学生不要把电磁铁长时间接在电路中。
（2）
用电磁铁将大头针搬运至指定位置。
在前面测试电磁铁的过程中，学生已经发现，电磁铁接通电流，产生磁性，能吸
引大头针；电磁铁断开电流，磁性消失，不能吸引大头针。在这里请学生运用所学知
识来完成“用电磁铁将大头针搬运至指定位置”的任务，不仅指向电磁铁的实际运用，更主要的是引导学生去发现和思考能量的转换和转移。
围绕第一个问题“电磁铁是怎样搬运大头针的？
”，教师要引导学生在搬运大头针的过程中发现两种现象。一是几个大头针一起接触电磁铁的钉尖或钉帽而被吸引。根
据这种现象引导学生思考和理解在这个过程中能量由电池的电能转换成了电磁铁的磁
能。二是几个大头针一个接一个地连接着被吸引，也就是第一个被磁化的大头针又吸
起了另外的大头针。根据这种现象引导學生思考和理解在这个过程中能量发生了转移，磁能转移到了第一个大头针上，接着又转移到第二个大头针上。
第二个问题“怎样控制大头针能让它掉落在指定位置？
”，是第一个问题的延续。
第一问探究的是电磁铁如何产生磁能，而第二问关注的是如何使磁能消失。引导学生
体会磁能的产生、转换、转移和消失（仅指该能量的消失），为学生较为全面地了解能
量的特点打下基础。
（3）
电磁铁也能指南北吗？
教师提问：“磁铁有南北极，那么电磁铁也会有南北极吗？如何去验证呢？
”问题
是要启发学生自己设计实验检验。学生如果想到的是把电磁铁悬挂起来或设法使它浮
在水上看它是否指南北的方案，可告诉学生这种思路是对的，只是做起来比较难。启
发学生找出更简便的方法，那就是用指南针来测试。
当学生用指南针检测铁钉电磁铁南北极时，要引导学生思考，钉尖吸引了指南针的北极就能说明钉尖是南极了吗？答案是还不能判断。因为铁钉本身就可以与指南针
南北极相吸引。怎么办呢？要再靠近指南针南极试试，如果相互排斥就可以得到证实，这是培养学生思维缜密性的好时机。
当各小组都检测完后，提问：“你们的钉尖是南极还是北极？为什么各组会不同
呢？
”自然转入研究电磁铁的南北极与什么因素有关的问题。可以先请学生提出自己的猜测，然后用实验去验证自己的猜测。“电池正负极接法不同导致电磁铁南北极不
同”，这一点学生比较容易想到，至于“线圈绕线方向不同导致电磁铁南北极不同”，这一点学生不一定能想到，建议他们朝不同的方向绕制线圈试一试。
3.研讨
建议学生先分组讨论，然后集体交流。在集体交流时，教师要画出电磁铁吸引大
头针的示意图，学生能依托示意图明确能量转换和转移的对象与路径。重点思考电能
通过电磁铁转换成磁能的过程中，能量形式是怎样转移的。
4.拓展
能量之间的相互转换是本单元的核心内容之一。磁能转换为电能，最典型的例子
就是发电机，可以组织学生观看视频或阅读文字资料。其实发电机的能量转换过程，从严格意义上来讲，是将各种带动发电机转子转动的机械能，通过电磁感应转换为电
能的过程。例如，水流动的能量带动水轮机转动，由水轮机带动发电机转动并输出感
应电势，即将水的机械能转换为电能。而发电过程中磁能转换为电能，对于小学生的知识拓展来说，可以专指发电机中的磁力线被转子切割后产生感应电流的过程。
（五）学生活动手册说明
.能转换成了
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I.如右图所小.电够铁楚由
活动手册分成填空和记录两部分，从电磁铁的构成到电磁铁的特点进行逐
一巩固。
撥运大头Stilt.,第一部分：填空题。“电磁铁是由
哪些部分构成的？
”这个问题，看似很
简单，但如果不加以强调，学生的错误
率还是会很高。分析其原因就在于学
生习惯把电池看作电磁铁的一部分，而
忽视了电池其实是为电磁铁提供能量的装置，就像电扇、冰箱等家用电器一样，电源
并不是电器的组成部分。后半部分填空关注的是能量的转换，指向于电流从电源流出，通过电磁铁装置转换成磁能的过程。在这个过程中，需要学生思考电流的方向，为下
面“电磁铁的南北极与什么因素有关”的探究做好准备。
第二部分：实验记录。电磁铁像磁铁一样能吸引铁质物体，那么电磁铁也像磁铁
一样有南北极吗？沿着这个问题的导向，通过电磁铁的钉尖与指南针的南北极相互靠
近产生的相斥或相吸的现象，根据磁极“同极相斥、异极相吸”的原理，判断电磁铁
钉尖的南北极，并推导出钉帽的极性。在做这个实验记录时，并不是要学生按照序号的先后顺序来完成和记录的，而是学生的实验现象与哪一个图相对应，就先记录哪一
个。通过实验，学生能够明白电磁铁的南北极跟电流方向有关。
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