第17章 第3节 科学探究电动机为什么会转动-【木牍中考●名师教案】2024-2025学年九年级下册物理（沪科版）

第三节　科学探究:电动机为什么会转动 ◇教学目标◇ 知识目标 1.了解磁场对通电导线的作用。 2.了解直流电动机的结构和工作原理。 3.了解直流电动机的优点及其应用。 能力目标 经历制作模拟电动机的过程,通过实验探究直流电动机的结构和工作原理。 素养目标 通过了解物理知识如何转化成实际技术应用,进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。 ◇教学重难点◇ 教学重点 1.电动机的工作原理。 2.直流电动机的能量转化。 教学难点 明确电动机是怎样转动的以及电动机能够持续转动的原因。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 电动车、电梯、电扇、冰箱、洗衣机,以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机的应用非常广泛,种类也很多,但它们工作的原理是一样的,都是由电动机带动运转的。可电动机为什么会转动呢? 二、教学步骤 探究点1　观察并研究电动机的结构 [阅读课本]P149“(一)观察并研究电动机的结构” [思考]通过观察,你认为电动机主要是由哪些部件组成的呢? [提示]大家很容易观察到磁体和线圈,这是电动机的两个主要部件,还有两个部件分别叫换向器和电刷。 [思考]通电后继续观察,哪些部件是固定的?哪些部件可以转动? [提示]磁体是固定的,通电后线圈转动;电刷是固定的,通电后换向器随着线圈一起转动。 [思考]继续观察,通电后电流是怎样流过电动机的呢? [提示]根据电流的流向观察,电流是从电源的正极流向电刷——换向器——线圈——换向器——电刷——电源的负极这样流过电动机的。 [思考]通电后电动机不能转动,你会检查哪些地方呢? [提示]先用手拨动一下线圈,如果还不能正常转动,需检查电源、开关等各部件是否完好,检查电刷是否松动等。 [思考]电动机转动的原因是什么呢? [提示]线圈中有电流流过,线圈在磁场中,受到了力的作用所以转动。 [思考]你能设计实验验证自己的猜想吗? [提示]将正在转动的电动机切断电源,观察电动机是否转动;拿走磁体,观察电动机是否转动。 [归纳提升]电动机的转动跟磁体和电流有关。由于磁场对通电线圈产生力的作用,电动机才会转动起来。 探究点2　转动的原理 [阅读课本]P150“(二)转动的原理” [思考]实验中用金属杆代替了电动机中的什么部件?这样做的优点是什么? [提示]通电金属杆放在磁场中,观察金属杆是否受力运动,金属杆相当于电动机中的线圈。这种设计把复杂的线圈简化成一根金属杆,采用了“简化”的思想方法,忽略次要因素,抓住核心因素,使复杂问题简单化,同时又不影响问题研究的结果。 [思考]通过什么现象判断金属杆受到磁场力的作用呢?你认为会对实验现象产生影响的因素有哪些? [提示]金属杆运动说明受到了磁场力的作用。影响因素主要是金属杆和导轨之间的摩擦力,所以一般用轻质的铝金属杆,实验前将导轨和金属杆拉直,减小摩擦带来的影响。 [思考]实验时,开关可以长时间闭合吗? [提示]通电后电路相当于短路,短暂闭合开关观察现象,然后立即断开开关。 [思考]不同组的实验,金属杆的运动方向不同,你认为这是什么原因呢? [提示]磁场有方向,电流也有方向,可能与这两个因素有关。 [思考]如何设计实验验证呢? [提示]采用控制变量法。一次控制电流的方向不变,改变磁场的方向;一次控制磁场的方向不变,改变电流的方向。 [归纳提升]磁场对通电导体具有力的作用,其力的方向与磁场和电流的方向有关。只改变磁场方向或电流方向,通电导体的受力方向改变,当磁场方向和电流方向同时改变时,通电导体的受力方向不变。 [习题]如图是“探究通电导线在磁场中受力”的实验装置。瞬间接通电路,原来静止的导线ab向右运动。要使导线ab向左运动,可行的措施是 (　　) A.将磁体N、S极对调 B.增大电源电压 C.换用磁性更强的磁体 D.将磁体N、S极对调,同时改变电流的方向 [分析]通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关。只改变磁场方向或电流方向,运动方向改变;电流方向和磁场方向同时改变,运动方向不变。导体在磁场中受力方向与电源电压和磁性强弱无关。 [答案]A [思考]你有办法让金属杆在轨道上持续往复运动吗? [提示]如果能够及时地改变电流方向,就能改变金属杆的受力方向,金属杆的运动方向也会发生改变。 探究点3　电动机怎样转动 [阅读课本]P151“(三)电动机怎样转动” [思考]观察一下电动机为什么能持续转动呢? [提示]观察电动机的换向器,换向器由两个铜半环组成,铜半环分别跟线圈两端相连,它们彼此绝缘。 [思考]用手使线圈缓慢转动,观察换向器是如何改接电源正、负极的呢? [提示]换向器随线圈一起转动的过程中,交替跟两个电刷接触,使得每当线圈转到一定的位置时,就会自动改接电源的正、负极,从而改变线圈中的电流方向。 [思考]换向器改变线圈中的电流方向后,为什么线圈就能持续转动了呢? [提示]磁场方向不变,电流方向改变,线圈的受力方向就会改变。 [思考]阅读P151“图17-26　电动机的工作原理(a)”AB边和CD边受力方向不同的原因是什么? [提示]通过AB边和CD边的电流方向相反,磁场方向相同,所以受力方向不同,线圈发生转动。 [思考]阅读P151“图17-26　电动机的工作原理(b)”AB边和CD边不再受力的原因是什么?线圈能够转过此位置利用了什么? [提示]电刷与换向器的绝缘部分接触,没有电流流过线圈,线圈也不再受到力的作用,但由于惯性线圈继续转动越过这个位置,这个位置叫做平衡位置。 [思考]阅读P151“图17-26　电动机的工作原理(c)”,线圈越过平衡位置后,AB边和CD边的受力方向有没有改变?AB边和CD边的位置有没有改变? [提示]观察图片可以发现:AB边的受力方向由向上变成了向下,CD边的受力方向由向下变成了向上;AB边和CD边的位置也发生了互换。 [思考]阅读P151“图17-26　电动机的工作原理”,电动机的线圈每转动一周,线圈中的电流方向改变几次? [提示](d)图再次回到平衡位置,循环到(a)图,继续下一个周期。所以线圈每转动一周,电流的方向改变一次,两次越过平衡位置。 [归纳提升]电动机的工作原理:通电线圈在磁场中受到力转动。换向器及时改变电流方向,使得线圈持续转动。 [习题]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。现要使线圈逆时针转动,下列方法中可行的是 (　　) A.只改变电流大小 B.只改变电流方向 C.对换磁极同时改变电流方向 D.换用磁性更强的磁铁 [分析]直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关,若使通入直流电动机的电流方向改变或磁场的方向改变,则它的转动方向将改变。但是如果同时改变电流的方向和磁场的方向,线圈的转动方向将不变。 [答案]B 探究点4　制作简易电动机 [阅读课本]P152“制作简易电动机” [思考]为什么要将漆包线两端线头的漆刮去半边? [提示]当线圈转动时可以改变线圈中的电流方向,作用相当于换向器。 [思考]拿一块条形磁体在上方,其目的是什么? [提示]电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动,条形磁体可以提供磁场。 [思考]如果线圈不动,为什么需要推一下? [提示]线圈在平衡位置时,没有电流通过,线圈不受到力的作用,推一下越过平衡位置,线圈中就会有电流通过。 [习题]如图所示的直流电动机模型,把线圈两端导线的漆按图中方法刮去,通电后线圈　　　　(选填“能”或“不能”)持续转动,如果通过线圈的电流变大,线圈的转动速度将变　　　　,如果改变线圈中的电流方向,线圈的转动方向将　　　　(选填“改变”或“不改变”)。  [分析]把线圈两端导线的漆按图中方法刮去,通电后线圈转到平衡位置时,电流被切断,线圈可以利用惯性继续转动,所以通电后线圈能持续转动;电流变大,线圈转速将变快;改变线圈中电流的方向,线圈的转动方向将改变。 [答案]能　快　改变 三、板书设计 第三节　科学探究:电动机为什么会转动 1.电动机的结构 (1)磁体 (2)线圈 (3)换向器 (4)电刷 2.电动机转动的原理 (1)通电导体在磁场中受到力的作用 (2)受力方向与电流方向和磁场方向有关 3.电动机怎样转动 (1)通电线圈在磁场中受力转动 (2)换向器及时改变电流方向 4.制作简易电动机 ◇教学反思◇ 　　先让学生思考通电导体怎样才能在导轨上往复运动,再思考通电线圈怎样才能持续转动。当学生明白不能持续转动的原因后,才会有兴趣思考如何才能持续转动。做到“不愤不启,不悱不发”,这时介绍换向器,正好满足学生的好奇心和求知欲,很容易突破本节课难点。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$