20.4 电动机 教学设计-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第4节 电动机 核心素养 经历制作模拟电动机的过程,增强学生的动手和观察能力;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。 教学内容 教材第133~136页,磁场对通电导线的作用和电动机的基本构造。 教学目标 物理观念 知道磁场对通电导线的作用,知道电动机转动的原理和能量转化。 科学思维 (1)思考通电导体在磁场中为什么会运动以及通电线圈在磁场中怎样才能持续转动。 (2)尝试让通电线圈在磁场中能持续转动下去的创新设计。 科学探究 经历制作模拟电动机的过程,通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理。 科学态度与责任 了解物理知识如何转化成实际技术应用,提高运用科学知识解决实际问题的能力,增强创新思维和为社会贡献智慧和责任感。 教学重点难点及突破 重点 电动机的构造和原理。 难点 知道通电导线在磁场中的受力方向与哪些因素有关。 教学突破 做好通电导线在磁场中受力转动的实验,有利于学生进入学习情境;制作小小电动机,既简单有趣,又能帮助学生分析电动机的工作原理。 教学准备 教师准备 自制课件;学生电源、开关、导线、蹄形磁铁、金属架、直铜导线、漆包线、干电池、电动机模型、小刀、挂图、硬纸板、硬金属丝。 学生准备 调查生产和生活中哪些地方用到了电动机,收集小电动机。 教学过程 1.展示收集的小电动机,引入新课 师:请大家在组内交流收集到的小电动机,并说一说在日常生活中哪些地方用到了电动机。(板书课题) 衣机、电风扇、各种电动玩具 2.演示磁场对通电导线的作用 (1)师:给电动机通电,它就能够转动,这是为什么?在探究电动机的工作原理之前,我们一起来探究磁场对通电导线的作用。 学生思考。 (2)演示教材图20.4-1,把导线ab放在磁场当中,接通电源,让电流通过导线ab,观察它的运动。 学生观察现象后回答:闭合开关,导线ab在金属架上由静止开始运动。 提问:为什么通电直导线会由静止变成运动? 生:因为导线受到了蹄形磁体磁场力的作用。 (3)演示:把电源的正负极对调后接入电路,请学生观察导线ab中的电流方向和导线ab的运动方向。 学生观察现象后回答:导线ab中的电流方向与刚才的电流方向相反,导线ab的运动方向与刚才的运动方向相反。 提问:由上面的实验现象,你得到了什么结论? 生:通电导线在磁场中受到力的作用,力的方向与电流方向有关,改变电流方向,受力方向改变。 (4)演示:保持导线ab中的电流方向不变,把蹄形磁体磁极对调一下,使磁场方向和原来相反,观察导线ab的运动方向。 师:这个实验现象说明了什么? 生:说明通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关。 师:在前面的实验中,我们只改变了电流方向或磁场方向,如果电流方向和磁场方向都变得相反,通电导线受力的方向会怎样? 学生观察现象后回答:通电导线ab的运动方向与(3)相反。 学生猜想:如果电流方向和磁场方向都变得相反,通电导线受力的方向可能不变。 (5)演示:在上面的实验中,把电流方向和磁场方向都改变,观察导线ab的运动方向。 学生观察现象后回答:通电导线ab的运动方向不改变。 (6)提问:通过前面的(2)~(5)的实验现象,总结磁场对通电导线的作用是怎样的? 学生分析,讨论,概括出规律:通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向与电流方向、磁感线的方向都有关系。当电流方向或磁感线的方向变得相反时,通电导线受力的方向也变得相反。 3.探究小小电动机,锻炼学生的动手能力 (1)通电线圈在磁场中扭转。 师:刚才的实验证明,通电直导线在磁场中受力运动,如果把一个通有电流的线框放到磁场中,它会怎样运动呢? 学生观看演示,思考问题。 师:请大家看演示实验,如教材图20.4-2,把线框放在磁场中,接通电源,让电流通过线框,请学生观察现象。 学生观察实验现象后回答:线框在磁场中扭转。 师:我们是否可以让线圈在磁场中转起来? 学生思考问题。 (2)探究小小电动机,让线圈转起来。 请学生阅读教材中“想想做做”部分的“让线圈转起来”,然后利用桌上的实验器材分小组制作小小电动机。(教师巡视指导,注意组内成员的分工合作,对做得好的小组及时鼓励,没有做对的小组及时给予纠正) 学生阅读“让线圈转起来”,按要求制作小小电动机:把一段漆包线绕成约长3cm、宽2cm的矩形线圈,漆包线在线圈两端各伸出约3cm。然后照教材图20.4-3,用小刀刮两端引线的漆皮,一端全部刮掉,一端只刮上半周或下半周,如教材图20.4-4所示用硬金属丝做两个支架,固定在硬纸板上,两个支架分别与电池的两极相连,把线圈放在支架上,磁铁放在线圈下,接通电源,用手轻推线圈,线圈开始不停地转动。 小组成员展示制作的小小电动机,并且谈制作过程中的感受和想法。 4.了解电动机的基本构造,知道物理知识在科学技术中的应用 (1)分析前面的演示中,线圈不能连续转动的原因。 观察教材图20.4-5,认识电动机的构造:线圈abcd、磁极、开关、电源。 ①设问:在小小电动机的探究活动中,我们使线圈转了起来。在教材第135页图20.4-5中,通电线圈为什么不能连续转起来呢? 学生听讲、思考并分析。 ②出示教材图20.4-5的自制课件,介绍电动机的构造,使线圈静止在图甲位置上,闭合开关,提问:线圈会转动吗?为什么? 学生思考,回答问题:线圈能转动起来,因为线圈的ab边受到向上的力,即ab边受到相等的向下的力,这两个力不在同一直线上,所以线圈abcd沿顺时针方向转动,但不能继续转动下去,最后回到平衡位置。 ③教师边演示边提问:当线圈转动到教材图20.4-5乙这个位置时,你观察到了什么现象?为什么? 学生观察后回答:线圈在教材图20.4-5乙这个位置摆动几下就停止转动了。 讨论分析教材图20.4-5乙:线圈的ab边受到向上的力,而cd边受到向下的力,这两个力大小相等,方向相反,在同一直线上,所以彼此平衡。 教师总结:我们称乙图这个位置为线圈的平衡位置。 ④提问:线圈为什么会越过平衡位置? 学生思考,回答:线圈由于惯性会越过平衡位置。 ⑤教师边演示边提问:线圈越过平衡位置后的受力又是怎样的呢?(见教材图20.4-5丙)学生讨论分析,回答:当线圈越过平衡位置时,ab边受到向上的力,cd边受到向下的力,这两个力使线圈逆时针转动,此时,线圈受到的力阻碍它沿顺时针方向转动。 说明:因为八年级学生还没有学过力的相关知识,所以分析教材图20.4-5难度较大,建议教学过程中简单解释力的受力情况。 ⑥提问:在小小电动机的探究中,我们采用刮去引线漆皮的方法,使线圈不会受到阻碍转动的力。那么,在教材图20.4-5中,可以采用什么办法使线圈一直沿顺时针方向转动呢? 小组讨论后回答:当线圈转到平衡位置后,改变线圈中的电流方向,则线圈ab边受到向下的力,cd边受到向上的力,线圈则沿顺时针方向转动;保持线圈中电流方向不变,改变磁场方向。 教师充分肯定学生的回答,并说明生产和生活中的直流电动机就是通过改变线圈中的电流方向来达到使线圈连续转动的目的的。 (2)电动机的构造。 ①出示直流电动机模型,介绍其构造(定子和转子)和电动机的原理。接通电源让电动机线圈在磁场中转动。 教师提醒学生换向器的作用就是当线圈转过平衡位置时,改变线圈中的电流方向。(板书) 学生观察电动机的构造,认识线圈、磁体、电刷、换向器等。观察电动机的转动,知道转子是能够转动的部分,定子是固定不动的部分。明白电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。 ②出示教材图20.4-6的自制课件,让线圈在磁场中转动,通过换向器改变线圈中的电流方向,让学生了解换向器的构造和工作原理。 学生观看课件,了解换向器的构造:彼此分开的两个铜半环跟线圈两端相连,并随线圈一起转动。通过课件展示的换向器的工作过程进一步了解换向器的作用。 ③让学生把收集到的小直流电动机拆开,观察实物直流电动机的转子、定子、换向器等。 学生把收集的小直流电动机拆开,观察直流电动机的转子、定子、换向器。 5.了解生活中的电动机,体现从物理走向社会的理念 提问:电动机工作时,它是把什么形式的能量转化为另一种什么形式的能量?(板书) 学生思考后回答:电动机是把电能转化为机械能(动能)。 师:在生产和生活中,根据电动机所使用的电流,可以把电动机分成哪两类?(根据学生回答板书) 学生思考后回答:交流电动机和直流电动机。 师:请说一说电动机的优点。 生:构造简单,控制方便,体积小,效率高 6.小结、练习 (1)指导学生小结,并进行交流。 学生进行小结并进行交流。 (2)指导学生完成课堂练习。 学生完成课堂练习。 (3)教师对本堂课的学习情况进行评价。 学生认真听讲。 板书设计 第4节 电动机 (1)磁场对通电导线有力的作用。通电导线在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线的方向有关。 (2)电动机的基本构造:定子和转子。 定子:电动机内固定的部分。 转子:电动机内可以转动的部分。 原理:利用通电线圈在磁场中受力转动制成。 换向器的作用:当线圈转到平衡位置后,自动改变电流方向。 (3)电动机:把电能转化为机械能(动能)。 电动机的分类:直流电动机、交流电动机。 教学反思 本节教学的关键是做好通电导线在磁场中受力运动的演示实验。在演示实验的过程中,教师针对实验现象提出启发性的问题,引导学生积极参与探索物理知识的教学活动。直流电动机的教学,重点放在探究小小电动机以及电能转化成机械能的实际应用上,提高学生的动手、动脑能力,使学生乐于参与观察、实践、制作等活动。 学科网(北京)股份有限公司 $$