第十七章 电动机与发电机 教案 2024-2025学年沪粤版物理九年级下册

17.1　关于电动机转动的猜想 17.2　探究电动机转动的原理 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.了解电动机的结构。 2.知道通电导体在磁场中会受到力的作用以及力的方向与电流及磁场的方向有关系。 3.知道通电导体在磁场中受到力的大小跟电流强弱和磁场强弱有关。 4.会用磁场对电流的作用力分析解决某些实际问题。 重点:电动机工作原理、通电导体在磁场中受到力的作用。 难点:电动机连续转动的工作过程。 【新课导入】 导入1:图片导入 展示几幅电动机的实际应用图片,引导学生了解电动机的应用实例,激发学习兴趣。 导入2:问题导入 (1)你知道下列实验是研究什么问题的吗? (2)你知道下列实验是研究什么问题的吗? (3)要使电磁铁的磁性最强,应该如何做? 导入3:情境导入 让学生展示课下制作的简易电动机,并让一名同学说一说制作过程中遇到了哪些问题,是如何解决的,以及如何改变电动机的转向。 【课堂探究】 探究点一　了解电动机的结构 1.让电动机转起来 请完成活动1所提供的任务,并回答下列问题。 (1)把电源、开关、电动机用导线连接起来组成一个电路,画出你的电路图。 (2)连接电路,使电动机转起来。 教师提示:如果电动机不转,不转的原因有哪些?试着让它转起来。 原因种类 具体故障 处理方法 电路 原因 电刷与半环接触不良 将半环、电刷表面氧化层刮去,使二者接触良好 电流太小 增大电源电压 线圈内部开路 更换线圈 磁场原因 磁体的磁性弱 换强磁体 机械故障 线圈卡住,转轴摩擦力太大 调节松紧,减小摩擦 位置原因 线圈刚好处在平衡位置 用手转动线圈使其转过平衡位置 2.探究电动机的内部结构 阅读教材P23活动2内容,了解电动机的两个最主要的部件是　磁体　和　线圈　。  探究点二　电动机转动原因的猜想 1.阅读教材P23“电动机转动原因的猜想”思考并回答下列问题。 (1)提出问题:　电动机能转动的原因是什么　?  (2)猜想与假设:学生交流讨论。 电动机的转动可能与　磁场的方向　和　电流的方向　有关,磁场可能会对通电线圈产生　力的作用　而使线圈转动。  3.阅读教材P24并结合图174回答下列问题。 (1)通电线圈受力转动的问题可用　线圈或单根直导线　和　蹄形磁铁　进行研究。  (2)在科学研究中这种方法是　简化　。  为了探究通电线圈受力转动的具体情况,需要对电动机的部件进行合理的简化,简化的情况是: 电动机转子上的线圈组→　转子上的一组线圈　→　一组线圈中的一个线圈　→　一个线圈中的一段直导线　。  电动机定子的磁铁或电磁铁→　蹄形磁铁　。  (3)课后拟定一个进一步实验的计划。 探究点三　探究磁场对电流的作用 1.仔细观察老师的演示实验,并思考下面的问题。 (1)提出问题:通电导体在磁场会　受到力　的作用,受力方向可能与　磁场　方向和　电流　方向有关。  (2)设计实验 ①需要的实验器材:　磁铁　、直导线、电源、开关、导线、滑动变阻器。  ②实验方法:　控制变量法　。  (3)进行实验:做一做“活动1”,回答下列问题。 ①图(a):把一段导线放在磁场里,接通电源,让电流通过导线,观察到导线　运动　。  实验表明:　通电导体在磁场中会受到力的作用　。  ②比较图(a)和(b):只改变刚才的实验中的电流的方向,再做一次实验,观察导线的运动方向　改变　(选填“改变”或“不改变”)。  实验表明:　通电导体在磁场中受到力的方向跟电流的方向有关　。  ③比较图(a)和(c):保持刚才的实验中的电流的方向不变,但把蹄形磁体两极调换一下,使磁场方向与原来相反,再做一次实验,观察导线的运动方向　改变　(选填“改变”或“不改变”)。  实验表明:　通电导体在磁场中受到力的方向跟磁场的方向有关　。  小结:通电导体在磁场中会　受到力的作用　,力的方向跟　电流的方向　、　磁场的方向　有关。当电流的方向或者磁场的方向变得相反时,通电导体受力的方向也相反。该现象中把　电　能转化成了　机械　能。  注意:通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关,如果这两个影响因素都发生变化,通电导体的受力方向　不　改变;若使通电导体在磁场中受力更大,可以使磁场磁性　增强　,或者　增大　通过导体的电流。  2.如果电流和磁场的方向同时都变得相反时,通电导体受力方向会怎样? 答:　当电流和磁场的方向同时都变得相反时,通电导体受力方向不变　。  3.通有电流的线圈放在磁场中,它会怎样运动? 教师演示:把线圈放在磁场中,接通电源,观察它的运动情况。 现象:通电线圈在磁场中可以转过一个角度,但　不能　持续转动,当线圈平面与磁感线　垂直　时,线圈处于平衡位置。  探究点四　换向器的作用 议一议:阅读教材P28“活动2”,完成下列问题。 (1)换向器:在电动机上能改变线圈中电流方向的装置叫做　换向器　。  (2)构成:直流电动机有让它每转动　半周就改变一次电流方向　的换向器,它由两个　彼此绝缘的金属半环　组成。  探究点五　电动机的工作原理 　读一读:阅读课本P28~29内容,完成下列问题。 (1)电动机的工作原理:　通电线圈在磁场中受力转动　。  (2)直流电动机:用　直流电源供电的电动机　叫做直流电动机。  (3)直流电动机的工作原理是　通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动,同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向,以保持线圈的持续转动　。　  (4)磁场对通电导体作用原理的应用有　磁电式电流仪表　、　动圈式扬声器　、　电动玩具　和　机器人　等。  1.电动机的两个主要部件:磁体(定子)和线圈(转子)。 2.电动机转动的猜想。 3.电动机转动原理 (1)通电导体在磁场中受到力的作用。 (2)通电导体所受力的方向跟电流方向、磁场方向有关。 (3)换向器的作用:改变线圈中电流方向,使得线圈得以持续转动。 4.扬声器 (1)结构:永久磁体、线圈、锥形纸盒。 (2)作用:扬声器是把电信号转化为声音信号的装置。 1.要改变直流电动机的转动方向,可行方法(A) A.改变线圈中的电流方向或磁铁两极对调 B.改变线圈中电流方向同时对调磁铁两极 C.适当减小电流强度 D.适当减弱磁场 2.电动机模型正确安装后,接通电源,线圈中有电流时,电动机不转,不可能造成这一现象的原因是(B) A.受的摩擦力太大 B.电源的正负极接反了 C.电源电压太低 D.磁体的磁性太弱 3.电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。 (1)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ab,cd边受到　力的作用　,使线圈转动起来。  (2)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　电流的方向　来实现倒车。  4. 如图所示,观察磁场对通电直导线的作用。直导线(铝棒)位于蹄形磁铁所产生的磁场中,通过图示方向的电流时,观察到悬挂铝棒的导线向左偏转一定的角度。 (1)仅改变电流方向,直导线向　右　(选填“左”或“右”)运动。  (2)仅翻转磁体以改变　磁场方向　,直导线向　右　(选填“左”或“右”)运动。  (3)实验表明,磁场对通电导体作用力的方向与　电流　方向和　磁场　方向有关。  (4)利用磁场对通电导体有力作用的性质,制造的家用电器有　电风扇、电冰箱、吹风机　,其作用是将电能转化为　机械能　。  电动机的分类 　　电动机按工作电源种类划分:可分为直流电动机和交流电动机。直流电动机按结构及工作原理可划分:无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可划分:永磁直流电动机和电磁直流电动机。交流电动机可划分:同步电动机和异步电动机。同步电动机可划分:永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可划分:感应电动机和交流换向器电动机。 17.3　发电机为什么能发电 　　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.通过实验,探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。 2.初步认识机械运动和电与磁的运动之间的相互作用,以及能量的转换。 3.能说明发电机的工作原理,知道什么是交流电。 重点:电磁感应现象。 难点:产生感应电流的条件。 【新课导入】 导入1:情境导入 让两个同学协作完成如图所示的小实验,在微型电扇的插头处接一只电流表,用手旋转叶片,我们可以发现什么? 导入2:复习导入 如图所示是探究通电导体在磁场中受力作用的装置,在这个过程中,将电能转化为机械能,由此制成了电动机。那么发电机的工作原理是什么呢?带着这个问题进入我们今天的学习。 【课堂探究】 探究点一　认识发电机 1.让学生仔细观察老师演示手摇发电机发电过程,感受科学的魅力。 2.教师拆卸手摇发电机,并引导学生回答下列问题。 (1)发电机的主要部件:　磁铁　和　线圈　。  (2)要使小灯泡发光应①　闭合电路　;②　使线圈在磁场中转动　。  探究点二　探究电磁感应现象 　播放视频173,在教师引导下,思考并回答下列问题。 (1)猜想与假设:电流周围能够产生磁场,那么磁场中是否可以产生电流呢? (2)实验器材:　磁体　、　灵敏电流计(电流表)　、开关、导线、单根导线。  (3)设计和进行实验 教师演示实验:演示课本图1716的实验,让学生观察现象得出结论。 ①闭合开关,使单根导线在磁场中静止,发现灵敏电流计的指针不动; ②断开开关,使单根导线在磁场中以各种方式运动,发现灵敏电流计的指针不动; ③闭合开关,使单根导线在磁场中上下、前后运动,发现灵敏电流计的指针不动; ④闭合开关,使单根导线在磁场中左右运动,发现灵敏电流计的指针摆动。 教师:请同学们根据实验现象总结实验结论:　闭合电路　的一部分导体在　磁场中做切割磁感线的运动　时,导体中就会产生　电流　,我们把这种现象叫做　电磁感应　现象。该现象中所产生的电流叫做　感应电流　。  (4)探究影响感应电流方向的因素 ①保持磁场的方向不变,改变单根导线的运动方向,观察灵敏电流计的指针偏转情况; ②保持单根导线的运动方向不变,改变磁场的方向,观察灵敏电流计的指针偏转情况。 教师:请同学们根据实验现象总结实验结论:产生感应电流的方向与　磁场的方向　和　导体运动的方向　有关。  教师总结:由刚才的实验我们可归纳产生感应电流的条件:①电路必须是闭合的;②导体必须在磁场中做切割磁感线运动。电磁感应现象中,　机械能　转化为　电能　。根据这个现象的原理,人类发明了发电机。  探究点三　发电机的工作原理 让学生先学习教材P33“发电机的工作原理”,然后教师结合图示介绍发电机的工作原理。 直流发电机 交流发电机 注意:实际的发电机由　磁体　和线圈两部分组成。大型发电机一般采取线圈不动,　磁体　旋转的方式来发电。为了得到强磁场,还用　电磁铁　代替　永磁体　。  1.电磁感应 (1)发现:英国物理学家法拉第。 (2)概念:由于导体在磁场中运动而产生电流的现象。 (3)产生条件:闭合电路,一部分导体做切割磁感线运动。 2.发电机 (1)原理:根据电磁感应现象制成。 (2)构造:定子和转子。 (3)能量转化:机械能→电能。 1.如图所示,蹄形磁铁的磁场中放置一导线,导线与灵敏电流计组成闭合回路,下列说法正确的是(C) A.奥斯特用此装置发现了电流的磁效应 B.导体竖直方向运动时,灵敏电流计的指针偏转 C.导体水平方向运动时,灵敏电流计的指针偏转 D.导体左右运动时,灵敏电流计的指针偏转方向不变 2.含有金属线圈的门禁卡靠近周围有磁场的读卡器,就会在门禁卡工作电路中产生电流。下列选项中与这一工作原理相同的是(D) 3.如图所示是一款能发电的魔方充电器。转动魔方时,它能发电,其原理是　电磁感应　(选填“电磁感应”或“磁场对电流的作用”)。魔方还能通过USB端口给移动设备充电,给移动设备充电时,魔方相当于电路中的　电源　(选填“电源”或“用电器”)。  4.如图所示是“探究感应电流产生的条件”实验装置。 (1)实验中,AB棒的材料可能是　铝　(选填“塑料”或“铝”)。  (2)我们可以通过灵敏电流计的指针是否偏转来判断电路中是否有感应电流产生;还可以通过指针偏转的方向判断　电流方向　。  (3)闭合开关,实验探究过程记录如表所示。 次数 AB棒在磁场中的运动情况 是否有感应电流 1 静止 无 2 沿磁场方向运动(不切割磁感线运动) 无 3 切割磁感线运动 有 根据实验现象,初步得出电路中产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做　切割磁感线　运动,在该运动过程中,主要将机械能转化为　电　能。  (4)保持AB棒运动方向不变,仅将磁体 N,S极对调,重复上述实验,是为了探究感应电流方向与　磁场方向　的关系。  (5)若将此装置中灵敏电流计换成　电源　,可进一步探究电动机的工作原理。  法拉第的第一项重大的电发明 　　法拉第认为假如磁铁固定,线圈就可能会运动。根据这种设想,在装置内,只要有电流通过线路,线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机,是第一台使用电流将物体运动的装置。1831年法拉第发现当一块磁铁穿过一个闭合线路时,线路内就会有电流产生,这个效应叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。一般认为法拉第的电磁感应定律是他的一项最伟大的贡献。 学科网（北京）股份有限公司 $$