20.4 电动机（导学案）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（人教版）

20.4 电动机（导学案） 【学习目标】 1. 通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。 2. 了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化。 【学习重点】磁场对通电导线的作用。 【学习难点】直流电动机的构造和工作原理。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1. 磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中受到 的作用，力的方向跟 的方向和 的方向有关。如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向 （改变/不变）；如果两者的方向同时改变，则力的方向 （改变/不变）。 2. 电动机 （1）电动机的原理及构造：电动机由能够转动的转子和固定不动的定子组成。电动机是利用通电线圈在磁场中受 而转动的原理制成的。为了使电动机能持续转动，电动机上用到 ，当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中 的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。 （2）电动机是把 能转化成 能的机器。 【合作探究】 探究一、磁场对通电导线的作用 【想一想】我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。通电导线周围有磁场，那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？ 1. 探究磁场对通电导线的作用 （1）提出问题：通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？ （2）猜想与假设：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。 （3）设计并进行实验 ①如图所示，把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察记录现象。 ②在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察记录现象。 ③保持磁体N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察记录现象。 ④保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象。 ⑤在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象。 【分析论证】 （1）分析实验①和②：在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。在实验②中，去掉蹄形磁体，接通电源，直导线ab不运动。说明通电导体在 中才会受到力的作用。 （2）分析实验①和③：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟 的方向有关。 （3）分析实验①和④：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟 的方向有关。 （4）分析实验①和⑤：同时改变导线ab中的电流方向和磁感线方向，导线受力的方向 。 【实验结论】 通电导线在磁场中受到 的作用，力的方向跟 的方向、 的方向都有关系。 2. 探究磁场对通电线圈的作用 【想一想】实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？ （1）设计并进行实验 【想一想】实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？ （1）设计并进行实验 ①如图甲所示，把一个可以绕中心轴转动的矩形线圈放入磁场中并通电，其电流方向为a→b → c → d，观察线圈的转动情况。 【现象】线圈沿顺时针方向转过一定角度，但不能持续转动。 ②如图乙所示，改变电流方向，其电流方向为d→c → b → a，观察线圈的转动情况。 【现象】线圈沿 时针方向转过一定角度，但不能持续转动。 ③如图丙所示，保持电流方向不变a→b → c → d，对调磁极（改变磁感线的方向），观察线圈的转动情况。 【现象】线圈沿 时针方向转过一定角度，但不能持续转动。 （2）分析论证 分析实验①与②现象，磁场的方向不变，当电流的方向发生改变时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。 分析实验①与③现象，电流的方向不变，当改变磁场的方向时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。 （3）实验结论 ①通电线圈在磁场中的转动方向跟 的方向、 方向都有关系。 ②通电线圈在磁场中会受力而转动，但 持续转动（选填“能”或“不能”）。 3. 探究通电矩形线圈在磁场中不能连续转动的原因 （1）在如图甲所示位置时，通电线圈的两边在磁场中都受力，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，发生 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。 甲 乙 （2）当线圈的平面与磁场垂直时（图乙），通电线圈ab边与cd边受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于