第十七章 第三节　科学探究：电动机为什么会转动 ---2024-2025学年沪科版物理九年级上学期

第三节　科学探究: 电动机为什么会转动 教材 任务驱动 任务一　探究:直流电动机转动的原理 探究准备 了解直流电动机: 1.主要构造:磁体、__________、换向器、电刷、机座等;  2.磁体的作用:提供__________。  　线圈　 　磁场　 ‹#› 探究过程 【制订计划与设计实验】 　实验器材的组装和选取 ‹#› 【进行实验与收集证据】 1.将金属杆放在平行金属轨道上,闭合开关,让电流从a流向b,观察并记录金属杆的状态; 2.保持磁场方向不变,改变__________方向,观察并记录金属杆的状态;  3.保持步骤1中电流的方向,只改变__________方向,观察并记录金属杆的状态。  4.数据记录(仅作参考) 序号 实验操作 实验现象 磁体的磁场方向 导体ab电流方向 导体ab运动方向 ① 向下 从a到b __________ ② 向下 从b到a __________ ③ 向上 从a到b __________ 　电流　 　磁场　 　向左　  　向右　  　向右　  ‹#› 【分析与论证】 　磁场对通电导体具有________的作用,其作用的方向与______________、 ______________有关。  【交流与评估】 1.如何让金属杆在轨道上持续往复运动? 答案:________________________________。  2.如题图实验装置,需要轨道尽可能__________(选填“光滑”或“粗糙”),请说一说 你的理由。  答案:______________________________________________________________ ____________________。  　力　 　磁场方向　 　电流方向　 　持续改变磁场方向或电流方向　 　光滑　 　目的是当有电流流过金属杆的时候,减少金属杆与轨道之间的摩擦力 对实验产生的影响　 ‹#› 任务二　了解直流电动机怎样转动 1.工作原理:________________________________。  2.换向器:两个相互__________的半环,改变电路中__________方向。  3.能量转化:________能转化为__________能。  　通电导体在磁场中受力的作用　 　绝缘　 　电流　 　电　 　机械　 ‹#› 【释疑点】 直流电动机通电后不转的原因 1.线圈接触不良; 2.线圈的匝数较少; 3.磁体的磁场较弱; 4.电路中的电流较小; 5.线圈处于平衡位置。 ‹#› 典题 疑难突破 考点一 探究:电动机转动的原理 【典题1】在探究“电动机为什么会转动”的实验中,小华同学的装置如图甲: 【实验设计】 (1)为了让静止的金属棒在受力后更容易发生运动,金属导轨上应该放置 ________(选填“铝”或“铁”)棒。  (2)实验时,是通过观察________________来显示通电导体在磁场中受到磁场力 的作用。 　铝　 金属棒ab的运动 ‹#› 【进行实验】 (3)闭合开关,金属棒ab向右运动,说明通电导体在磁场中受到________的作用;将 磁体的N、S极对调后,闭合开关,金属棒ab向左运动,这说明通电导体的受力方向 与__________方向有关。  (4)断开开关,将图甲中电源的正、负极对调,再闭合开关,会发现金属棒ab的运动 方向与对调前的运动方向__________,说明通电导体在磁场中的受力方向与 ______________有关。  (5)闭合开关后,小华观察到金属棒ab在导轨上没有运动,经检查,电源、开关、导轨、 金属棒ab、开关各元件完好且连接没有问题,则可能的原因是______________, 此时蹄形磁体对金属棒ab________(选填“有”或“没有”)磁场力的作用。  　力　 　磁场　 　相反　 　电流方向　 　电流太小　 　有　 ‹#› 【实验延伸】 (6)小华想要让金属棒ab运动的速度更快,以下实验改进方案可行的有 ______________。  A.换用更强磁性的磁体 B.换用更大电压的电源 C.换用更轻、导电性更好的金属棒 (7)利用磁场对通电导线有力作用的性质制造的家用电器有 _____________________,其作用是将电能转化为____________。  　A、B、C　 　电风扇(或吹风机)　 　机械能　 ‹#› 【创新实践】 (8)(生活实践·动手做一做)如图乙是小华制作的神奇转框,框的 上部中央与电池正极相连,下部紧贴在与电池负极相连的柱形物两侧,金属框就 可以绕电池持续转动。据此,你认为构成柱形物的材料应具有较好的: __________、____________。(填物理属性)  　磁性　 　导电性　 ‹#› 【技法点拨】　(1)如果磁场方向和电流方向同时改变,导体的受力方向不变。 (2)磁场对通电导体作用力的大小与磁场的强弱和电流大小有关,磁场越强,电流越大,作用力就越大。 (3)当电流方向与磁场方向平行时,磁场对通电导体没有力的作用。 ‹#› 考点二 电动机的转动 【典题2】(2023·安徽模拟)如图所示是直流电动机的模型,闭合开关后线圈顺时针 转动,现要加快线圈顺时针转动的速度,下列方法中可行的是( ) A.减小电路中的电流 B.只改变电路中电流的方向 C.对调磁极位置同时改变电流方向 D.换用磁性更强的磁铁 D ‹#› 【技法点拨】　 1.影响电动机转速的因素:电流大小和磁场的强弱,电流越大,磁场越强,转速越快。 2.影响电动机转动方向的因素:电流的方向和磁场方向。若两者的方向同时改变,电动机的转动方向不变。 ‹#› 【变式】电动机在现代生产生活中有广泛的应用。如图所示是电动机原理图,将 通电线圈abcd置于磁场中,线圈的边ab、cd受到______________使线圈转动起来;某 电动车是利用电动机来驱动车轮转动的,遇到障碍时,只要按下倒车开关就能改变 线圈中的________________从而实现倒车。  　力的作用　 　电流的方向　 ‹#› 【A层 基础必会】 考点一　探究:磁场对电流的作用 1.如图所示,在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中,小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。 点击题号可跳转 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 (1)接通电源,通过观察_______________来判断磁场对通电直导线有力的作用。  (2)若只将磁体的两极对调,接通电源,观察到铝棒EF会向相反方向摆动,说明力的 方向与_____________有关。  (3)小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”,请你帮助他 写出具体的操作:调节___________________________,改变电路中电流大小,观察 铝棒EF摆动幅度大小。  (4)如果同时改变磁场方向和电流方向,_________(选填“能”或“不能”)确定受力方 向与磁场方向或电流方向是否有关。  (5)应用:据此实验的探究制成了_________机。  点击题号可跳转 　铝棒EF摆动　 　磁场方向　 　滑动变阻器的滑片的位置　 　不能　 　电动　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 考点二　磁场对电流作用的应用 2.(2023·菏泽中考改编)下列用电器中,利用“通电导体在磁场中受到力的作用” 原理工作的是( ) A.电磁铁　　　 　 B.电饭煲 C.电风扇 D.电熨斗 C ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3.如图是一种动圈式耳机的结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电 流通过时,音圈带动音膜_____________(选填“向左”“向右”或“左右往复”)运动。 音圈之所以运动,是因为_________对通电线圈有力的作用,此过程中,_________ 转化为机械能。  　左右往复　 　磁场　 　电能　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 4.如图所示为一款多功能电子驱蚊器,它有四个大喇叭,通电时会模拟蚊虫天敌的 音色,小明在说明书中看到驱蚊器内部有磁铁结构,猜想它通电发声的原理是: _____________________________。  　通电导体在磁场中受力运动　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 考点三　电动机 5.在“安装直流电动机模型”的实验中,要减小电动机的转速,下列措施正确的是 ( ) A.增大电源电压 B.调换磁体的磁极 C.改变线圈中的电流方向 D.减小线圈中的电流 D ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6.如图所示,线圈abcd位于磁场中,当K与1接通时,ab段导线中电流方向为 _________(选填“a→b”或“b→a”),ab段导线受力F的方向竖直向上。当K改为与2 接通时,ab段导线受力方向_____________。 　a→b　 　竖直向下　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 易错点　混淆通电导体在磁场中的受力方向与受力大小的影响因素 7.用如图所示的装置探究磁场对通电直导线的作用,给铝棒AB通电,观察到AB向右偏。要使AB向右偏的角度增大,下列做法中可行的是( ) A.仅将磁体的N、S极对调 B.仅换用磁性更强的磁体 C.仅改变通过AB的电流方向 D.仅减小AB中的电流大小 B ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 【B层 能力提升】 8.如图所示,将矩形铜线框ACDF上的B、E两点接入电路并放入磁场中,AB、BC、ED和FE段都受到磁场的作用力,下列哪两段线框在磁场中受力的方向相同( ) A.AB段与BC段 B.AB段与ED段 C.BC段与ED段 D.ED段与FE段 B ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 9.(2023·安徽中考)图示为某电动机的原理图,EF、PQ为螺线管,abcd为电动机的 线圈,OO'为转轴。闭合开关,从O点沿转轴观察,线圈顺时针转动,则( ) A.螺线管F端为N极,P端为N极 B.螺线管F端为S极,P端为S极 C.若将电源的正负极对调,从O点沿转轴观察,线圈仍顺时针转动 D.若将电源的正负极对调,从O点沿转轴观察,线圈将逆时针转动 C ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 10.如图所示是扬声器的结构示意图,当线圈中通过如图所示电流时,通电线圈将 在磁场中_____________;当线圈中通入相反方向的电流时,线圈的受力方向也随 着_________,由于通过线圈的电流方向不断变化,线圈就不断_________,带动纸 盆,于是扬声器就发声。  　受力运动　 　改变　 　振动　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 11. (2023·濮阳模拟)科学家发现两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实 线表示通电前、虚线表示通电后的情况)。由图可知两平行通电导线之间有力的 作用,当通入的电流方向相同时,导线相互吸引。如果此时改变通入导线a中的电 流方向,两平行导线应该相互_________,你判断的理由是____________________ __________________________________________________________________。  　排斥　 当导线a中的电流方向 改变时,其磁场的方向也发生改变,导线b电流方向不变,则受力方向随之改变 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 12.将两块磁铁分别吸在干电池的正负极上,使两个磁铁的N极都向外,构成了一个 可以在平面上滚动的滚轮。如图所示,将锡箔纸平铺在水平桌面上,再将滚轮轻轻 放在锡箔纸上,这时锡箔纸、磁铁、干电池就构成了闭合电路形成电流,由于电流 在磁场中会受到_____________,滚轮立刻开始向前滚动。滚轮能够滚动,其原理 与_________机相同。若想让滚轮向相反方向滚动,请说出一种可行的做法: _________________________。  　力的作用　 　电动　 　将电池正负极对调一下　 ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 【C层 素养培优】 13.如图所示圆环形绝缘凹槽内装满水银,水银的内外侧用导线接入电路,圆心处 放置一块圆柱形磁铁,闭合开关后,发现水银逆时针流动,小明进行了如下操作:先 对调电源的正负极,再对调磁铁的南北极,则该操作中水银的流动情况是( ) A.先顺时针流动,再逆时针流动 B.一直逆时针流动 C.一直顺时针流动 D.先逆时针流动,再顺时针流动点思路: 物理知识原型——磁场对电流的作用。水银导电,置于圆柱形磁铁产生的磁场中, 通电导体在磁场中受到力的作用,从而会流动。 A ‹#› 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 $$