第十七章 第三节 科学探究：电动机为什么会转动-【名校培优课堂】2023-2024学年九年级下册物理同步教案（沪科版）

第三节 科学探究：电动机为什么会转动 设计说明 电动机是一种常见的电气设备，它将电能转化为机械能。电动机的知识是前面学习了电流的磁效应、电磁铁等基础上的又一种电磁现象的应用，而且在生产生活及科学中应用非常广泛。本节主要内容包括三部分：一是直流电动机的结构；二是磁场对通电导体的作用；三是直流电动机的工作原理。 本节教学的重点是“磁场对电流的作用”，做好“磁场对电流的作用”是突出教学重点的关键。在进行实验时，要引导学生认真观察实验、分析实验现象，得出“通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向、磁感线方向都有关系”的结论。教学难点是“直流电动机的构造及工作原理”，突破难点的关键是明确“线圈的平衡位置”和“换向器的作用”。在本节课的教学过程中，应充分调动学生的思维，培养他们分析问题、解决问题的能力，让学生主动获取知识，并使他们从中体验获取知识、探究新事物的方法。 教学目标 【知识与技能】 1.通过实验了解通电导线在磁场中受力的作用。 2.了解通电导线在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关。 3.知道电动机的工作原理。 4.知道电动机工作时的能量转化。 【过程与方法】 1.认识电动机的两大组成部分，并学习用合理简化的方法对事物进行分析。 2.利用控制变量法，培养学生的实验探究能力。 3.经历观察和探究的过程培养学生分析问题、解决问题的能力。 【情感、态度和价值观】 1.利用实验和生活实例激发学生学习兴趣，培养学生合作的精神和对科学的求知欲。 2.培养学生主动探究、解决实际问题的思想。 3.在研究问题时，要培养突出主要矛盾、忽略次要因素的思维方法。 重点难点 教学重点 磁场对通电导体的作用和直流电动机的构造及工作原理。 教学难点 直流电动机的构造及工作原理。 教学方法 实验探究法、讲解法、讨论法、分析归纳法、启发诱导、活动体验。 教具、学具 计算机多媒体教学系统、教学课件、电源、磁体、金属棒、滑动变阻器、导线、开关、金属轨道、漆包线、曲别针等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 教师播放PPT中如图所示的图片，并提出问题：电动机通电后为什么能够转动呢？这节课让我们一起来学习第十七章第三节科学探究：电动机为什么会转动。 讲授新课 一、电动机为什么会转动 （一）观察并研究电动机的结构 1.提出问题 电动机内部结构是怎样的？它是由哪些部件组成，它们各起什么作用？电动机是怎样转起来的？ 2.师生总结 结合电动机的模型图（如图甲所示），图乙中电动机示意图中的各部分结构名称如下：其中1、2是换向器，3、4是电刷，5、6是磁体，7是线圈。 （二）转动的原理 1.实验探究：磁场对电流的作用。 （1）把金属杆放在磁场的金属轨道上，闭合开关，让电流通过金属杆，观察它的运动方向。 （2）改变电流方向或改变磁场方向，观察金属杆的运动方向。 2.实验现象 （1）当接通电源时，我们看到金属杆运动起来。 （2）当保持磁场方向不变，改变电流方向时，金属杆运动方向改变。 （3）当保持电流方向不变，改变磁场方向时，金属杆运动方向改变。 3.实验结论 （1）磁场对通电导体有力的作用，其作用的方向与电流方向和磁场方向有关。 （2）当电流方向或磁场方向一个改变时，通电导体受力的方向也会改变；若二者同时改变，通电导体受力的方向不变。 （三）电动机怎样转动 1.自主学习 阅读教材第151页“（三）电动机怎样转动”，并完成下列问题： （1）什么是电动机的换向器，换向器有什么作用？ （2）什么叫做平衡位置？ 2.师生总结 （1）电动机线圈两端连接的、两个彼此绝缘的铜制半环。换向器的作用：可以使线圈中电流方向每半周改变一次，使受力方向总是相同，线圈便持续转动下去。 （2）平衡位置：当线圈平面与磁感线垂直时，线圈所受的合力为零。物理学中把线圈的平面与磁感线垂直的位置叫做平衡位置。 3.教师讲解：对照课本的图和实物，讲解电动机工作原理。 甲 线圈处于此位置时，半环2跟电刷4接触，半环1跟电刷3接触，通电后线圈中的电流从半环2流向半环1，线圈的边受到一个向上的力，边的电流与边的电流方向相反，磁场方向相同，故边受到一个向下的力，所以线圈沿顺时针方向转动 乙 线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流，线圈不受力的作用，但线圈由于惯性会越过平衡位置 丙 线圈越过平衡位置后，半环1变为跟电刷4接触，半环2变为跟电刷3接触，线圈中的电流变为从半环1流向半环2。与图甲进行比较，磁场方向相同，但边中的电流方向与图甲中边中的电流方向相反，故此时边受向下的力；同理，边受向上的力。线圈仍沿顺时针方向转动 丁 线圈又转至平衡位置时，其情况跟图乙所示相似。线圈由于惯性越过平衡位置后，线圈中的电流又从半环2流向半环1，其情况又和图