自然与生活科技教材教法~电动机.DOC

自然與生活科技教材教法~迷你電動機 區社三甲 9213016 賴韻如 指導教授：施惠 教學對象：國小四年級學生 教材分析 教學單元：四上第二單元：磁力玩具 磁鐵的認識：自然界存在著天然磁石，會吸引鐵製的東西，這種礦石為磁鐵礦。中國遠在南 北朝就利用繩索綁住天然磁鐵礦，架立起來，決定南北方向。早期航行於大海中的船隻也利 用天然磁鐵做成簡易的羅盤，幫助辨認方向。其實地球是一個大的天然磁體，它影響著地球 表面的磁鐵，指向南北。 （一） 什麼是永久磁鐵 把鐵片在天然磁體上以相同的方向碰撞摩擦，鐵片會受到磁化，變成有磁性的鐵片，稱 為人工磁鐵。也可以把鐵片放入充磁機充磁，變成人工磁鐵。這種用鐵片摩擦、充磁的人工 磁鐵，磁性短暫，磁力弱；如果把含有鎳、鈷的合金做成磁體，其磁力超強且耐久。所以， 利用軟鐵磁化而成的磁鐵，其磁化容易，但也容易喪生磁性，稱之為暫時磁鐵；以鎳鈷做成 的合金鋼，充磁後，磁力強較耐久，稱之為永久磁鐵。 4 （二） 磁鐵的磁極 一塊磁鐵的磁力都集中在兩端，叫磁極。一端為北極，另一端為南極，把磁鐵棒用線綁 住懸掛空中，磁棒的北極當擺動停止時，會指向北方，而南極指的方向正好相反。一般市售 的磁鐵有不同的形狀，例如馬蹄型磁鐵、棒型磁鐵、圓型磁鐵、方塊型磁鐵、圓環型磁鐵?。 其大小也因需要而異，而磁力強度也會因材質的不同而異，例如軟鐵製成的暫時磁鐵磁力強 度弱；以鎳、鈷的合金鋼製成的永久磁鐵，磁力強度強。 （三） 磁鐵的性質 在自然界存在的金屬中，只有鐵、鈷、鎳三種元素及其合金具有磁性，把一條棒型磁鐵 分割成一小塊一小塊的，則每一小塊的磁塊仍然具有磁性，可是磁性變得很弱。奇怪，這些 磁化的小鐵塊為什麼含有磁性呢？一塊鐵片未經磁化，材料裡面的各個小磁區會呈現紊亂的 指向，就整體看起來沒有淨磁場；一塊經過磁化的鐵片，材料內的各個小磁區會依一定方向 排列著，此時整塊鐵片的磁力會因為小磁區的相互加成作用，而磁力增強。所以，我們知道 一塊暫時磁鐵，會因為材料內的小磁區受到磁力干擾或其他原因，使小磁區紊亂，而失去磁 力。而永久磁鐵，其材料內的各個小磁區會永久保持整齊的排列，而使磁力永久保持。 （四） 磁場的認識 在磁鐵的上面放置塑膠板，撒上細鐵粉，便容易看見磁鐵周圍的磁場。這些細小的鐵屑 在磁場內受到磁化，而自動的依磁力線方向排列，這些磁力線是一條一條的，互不交疊，以 磁鐵的兩極為磁力線的端點，從磁力線上鐵屑的密度可以分辨出各點的磁場強度。把一塊磁 棒用線懸吊，再以另一塊磁棒的一端靠近，你會感受到相排斥或相吸引。也就是以磁棒的北 極靠近另一塊磁棒的北極會相互排斥；以磁棒的南極靠近另一塊磁棒的南極也同樣的產生排 斥。如果以磁棒的北極靠近另一塊磁棒的南極，則會相互吸引。兩塊磁鐵間的相互排斥和相 互吸引的力，與兩塊磁鐵的磁極強度成正比，和兩塊磁鐵的距離平方成反比。 （五） 磁鐵可以透過大部分的材料吸住鐵製的東西 磁力線可以通過許多材料，可是不能通過磁性的材料，大部分在磁場裡是不會發生作用。 例如除了鐵、鈷、鎳，其他的金屬類都不會影響磁場。有些材料放在磁場中，磁力線容易貫 穿，也有些材料的磁力線不容易通過，並且會阻止磁力線的通過，我們對這些磁力線不容易 通過的材料稱為高磁阻的材料。磁力線容易通過的材料，稱為低磁阻的材料。 課本單元設計：玩磁鐵 教學主旨：讓小朋友在學習完本課後，能對磁鐵有所認識，也讓小朋友知道如 何使比較磁力的大小？及磁鐵能吸引哪些東西？ 教學內容：一、首先讓小朋友說說看什麼是「磁鐵」？生活週遭有哪些東西是 磁鐵做成的？ 磁鐵乃是帶有磁性的鐵，能夠吸引鐵製品，生活中常見的磁鐵製品 如：電話中有磁鐵、馬達中也有磁鐵等等。磁鐵的應用範圍很廣泛 ，通常利用磁鐵的同性相斥，異性相吸的原理來設計，像起重機， 前端的大鐵塊在通電後能具有磁鐵的功用，可利用來吸附龐然大物 的鐵製品，而在斷電之後回復成一般鐵塊的狀態。 二、磁鐵能吸附哪些東西？ 前面說過了，磁鐵能吸附一般的鐵製品，在磁鐵的磁力範圍內，磁 鐵都能輕易地將其吸附起來，而且當磁鐵吸附一件鐵製品時，能使 那件鐵製品暫時具有磁鐵的特性，在去吸附其他的鐵製品。 三、磁鐵如何比較磁力的大小？而磁鐵的哪個部分磁力最大呢？ 要比較磁鐵磁力的大小，可以利用(1)看磁鐵能吸附多少相同的東西 (2)看磁鐵對多遠的東西產生吸引力等方式來測試，而要知道磁鐵哪 一部份的磁力較強就可利用(1)的方法來試試看，通常長條形狀的磁 鐵吸力最強的地方在兩端，而馬蹄型磁鐵則在開口部分的兩端。 教學實驗： （1）分磁鐵和塑膠品（Ex：原子筆、塑膠袋）玻璃品（Ex：彈珠、水杯）木材品 （Ex：迴紋針、鐵棒）給小朋友看看。 （2）問小朋友什麼叫「磁鐵」？ （3）向小朋友解釋：「磁鐵可以吸附東