《借助传感器探究自制指南针的性质》

姓名：邵懿

学校：江阴市周庄实验小学

使用教材：苏教版小学科学

实验器材：磁铁、铁丝、DIS数字化实验传感器等

实验改进要点：

（一）优化传统实验器材，进一步提升实学生实验的效率。

不采用缝衣针，采用前后粗细一致的粗铁丝。

（1）能够避免缝衣针尖端容易造成戳伤；

（2）避免实验中不平衡现象的出现，提高实验效率；

（3）将器材标准化，便于探究磁化相关内容时进行思考设计。

 

（二）项目化制作指南针，拓展学生动手制作能力和创造意识

提供泡沫块、灯芯草、线、超轻黏土、碗、水等材料，让学生自己设计自制的指南针，挑选合适做的指南针材料。

 

（三）借助DIS数字化实验系统，利用数学模型量化探究磁铁和小磁针
借助DIS数字化实验系统，将自制“小磁针”的磁性强弱的变化“可视化”，结合数据呈现方式，为探究问题的解决提供了更为多样的手段和更为充分的证据。

在研究磁铁的基础上，突破原有认知，发现磁铁周围的磁力是呈空间分布的。

 

（四）借助iPAD构建数字化资源库，为学生自主学习提供适切的资源

（1）学生自制指南针时可以提供沈括的《梦溪笔谈》

（2）用磁化方法自制“小磁针”和了解生活中去磁现象应用时，学生通过iPAD阅读教师课前为学生制作的数字化资源库，以小组为单位自主观看学习，个性化学习有了表现的时空。

 

 

实验原理：

1、《梦溪笔谈》（沈括）中记载：

（1）水浮法：将磁针上穿几根灯心草浮在水面，就可以指示方向。

（2）碗唇旋定法：将磁针搁在碗口边缘，磁针可以旋转，指示方向。

（3）指甲旋定法：把磁针搁在手指甲上面由于指甲面光滑，磁针可以旋转自如，指示方向。

（4）缕悬法：在磁针中部涂一些蜡，粘一根蚕丝，挂在没有风的地方，就可以指示方向了

2、磁化

（1）磁化的概念：磁化是指使原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，这种现象叫做磁化。

（2）磁化的原理：磁性材料里面分成很多微小的区域，每一个微小区域就叫一个磁畴，每一个磁畴都有自己的磁距（即一个微小的磁场）。一般情况下，各个磁畴的磁距方向不同，磁场互相抵消，所以整个材料对外就不显磁性。当各个磁畴的方向趋于一致时，整块材料对外就显示出磁性。
所谓的磁化就是要让磁性材料中磁畴的磁距方向变得一致。当对外不显磁性的材料被放进另一个强磁场中时，就会被磁化，但是，不是所有材料都可以磁化的，只有少数金属及金属化合物可以被磁化。

（3）磁化的方法：

①用磁体的南极或北极，沿物体向一个方向摩擦几次；
②在物体上绕上绝缘导线，通入直流电，经过一段时间后取下即可；

③使物体与磁体吸引，一段时间后物体将具有磁性。

（4）消磁：当磁化后的材料，受到了外来的能量的影响，例如加热、冲击，其中的各磁畴的磁距方向会变得不一致，磁性就会减弱或消失，这个过程就称为消磁。

实验教学目标：

1、通过磁化自制小磁针活动，知道磁化现象

2、了解磁感强度传感器的使用，并且能够借助传感器探究磁现象。

3、了解不同自制指南针的方法，能够用不同方法自制指南针

4、通过“如何让小磁针的磁性消失”，知道消磁的方法

 

实验教学内容：

小学科学课程标准倡导跨学科的学习方式，希望将科学、技术、工程、艺术、数学有机地融合为一体，培养学生的创新能力。"自制指南针"项目的目的，就是让学生体验包括设计、实施、改进在内的简单的技术与工程实践过程。"自制指南针"由三部分组成：第一部分是利用生活情境来激发学生制作指南针的兴趣。第二部分是实验探究，通过提问和演示引导学生探究小磁针的性质。第三部分是工程设计，通过动手设计、制作、改进，成功完成一个自制指南针。第四部分是拓展研讨，教师拓展指南针的发展历史。本项目的主线是制作一个指南针，而重点有二，其一是让学生能够借助传感器和数学建模知道自制的小磁针的性质，初步了解如何设计并探究科学实验；其二是让学生体验包括设计、实施、改进在内的简单的技术与工程过程，培养他们的动手制作能力和创造意识，并能对制作过程或测试结果中出现的问题提出改进方法。

 

 

实验教学过程：

1、学会使用传感器

（1）初次尝试使用传感器

任务：检测指南针极点磁力大小

发现：不同磁极显示的数值有正负差别

（2）应用传感器，进行探究：

借助传感器检测磁铁各点位磁力，绘制图表

发现：两端磁力最强，中间最弱。是呈现空间分布的

 

2、探究能够让铁丝磁化的方式

教师提问：如何让铁丝拥有磁性，如何检测铁丝是否已经成功拥有磁性呢？

学生尝试：通过接触或者摩擦，铁丝拥有磁性后会导致传感器示数产生变化。

3、探究接触磁化

提问：接触后的铁丝拥有磁性，离开接触后呢？

生：离开接触后铁丝逐渐恢复成没有磁性的状态

追问：如果接触的时间再长点呢？

生猜想：恢复的过程也会变久。

提问：如何设计实验探究呢？

生：铁丝接触一分钟、十分钟、一百分钟后，撤去磁铁，检测铁丝获得的磁性时间

生设计表格进行探究

 

 

4、探究摩擦磁化

提问：你们是如何摩擦的？

（挑选一位来回摩擦的同学，再挑选一位沿同一方向摩擦的同学）

比较：让两位同学用同一个磁极（如S极）摩擦铁丝。一位同学是沿着同一个方向摩擦10次，一位同学来回摩擦共10次，借助传感器测试铁丝的磁性

发现：沿同一方向摩擦后，铁丝的磁性更大。

验证：再请一位同学来回摩擦共20次，借助传感器测试铁丝的磁性

结论：沿同一方向摩擦后，铁丝的磁性更大

 

 

5、探究摩擦磁化后的铁丝有怎样的性质

借助传感器检测磁铁各点位磁力，绘制图表

发现：和磁铁一样：两端磁力最强，中间最弱。是呈现空间分布的

 

 

对比探究1表格，发现：用S极摩擦后的铁丝呈N极

6、基于传感器探究消磁的方法

通过实验探究，发现震荡的方法能使“小磁针”磁性减弱；

通过阅读资料，知道去磁和磁化在生活中的应用，体会科学与生活的密切关系。

 

评价总结

 

 

 

附件：

• 借助传感器探究自制指南针的性质课件.zip 21MD5