第4节 电动机&第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机-【重难点手册】2024-2025学年九年级下册物理（人教版）

更滩专手细九年级物理尺) 第4节 电动机 重点和难点 课标要求 重点：磁场对通电导线的作用 通过实验了解通电导线在磁场中会受到力的作用， 难点：直流电动机的构造和工作 并知道力的方向与哪些因素有关， 原理， 01必备知识梳理。 重难点1磁场对通电导线的作用 当电流方向和磁场方向都与原来相反时， 1.探究磁场对通电导线的作用 通电导线受力方向不变. 实验装置 实验现象 深度理解 (1)磁场对通电导线的作用，如图所示. 闭合开关，原 来静止在磁 场中的导体 发生运动 磁体周围存在磁场 通电导线周围存在磁场 电流方向不 电源 变，改变磁场 磁体闷通过磁场相4作用 座 方向，磁场中 导体运动方 通电导线在感场中要受到力的作用 向发生了 (2)通电导线和通电线图在磁场中受到 改变 磁场方向不 力的作用而发生运动时，电能转化为机械能 变，改变电流 消耗电能是“原因”，获得机械能是“结果” 方向，磁场中 (3)磁场对通电导体的作用是“力”而不 导体运动方 是“运动”，也就是说，通电导体在磁场中会 向也发生了 受到磁场力的作用，但不一定运动，像电动 改变 机被卡住时，受力而未运动 探象结论 (4)注意当通电导体与磁感线平行放置 (1)通电导线在磁场中要受到力的作 时，此时电流方向与磁感线方向相同或相 用.(2)通电直导线在磁场中受到的力的方 反，导体就不受磁场的作用力.只有当导体 向与电流的方向、磁场的方向有关 与磁感线方向斜交或垂直时，通电导体才会 2.使通电导线受到磁场力的方向相反的 受到磁场力的作用，且同样条件下导体与磁 措施 感线垂直时，所受的作用力最大 (1)只让电流方向与原来相反： 3.通电线圈在磁场里转动 (2)只让磁场（或磁感线）方向与原来相反. 把一个线圈放人磁场中，如图所示，接通 136 第二十章电与磁么腿 电源让电流通过线圈，观察它的运动情况.由 小，不能改变电流的方向，故C错误：将电源 实验可知，线圈在磁场里发生转动，但转动不 正、负极对调，同时将磁体磁极对调，影响磁场 能持续下去 力方向的两个因素同时改变，则通电导体的受 力方向不变，铜棒仍然向右运动，故D错误 答案B 重难点2电动机的基本构造 1.电动机的原理 电动机是根据通电线圈在磁场中受力发 通电线圈在磁场里发生转动的原理是磁 生转动的原理制成的.电动机工作过程的能量 场对通电导线会产生力的作用.通电线圈在磁 转化是电能转化为机械能， 场里发生转动的过程中要消耗电能，获得机械 2.平衡位置与换向器 能，所以此过程中的能量转化是电能转化为机 如图所示，线圈平面与 械能 磁感线的方向垂直时，线圈 深度理解 上下两边由于电流方向相 电流和磁体的对等性可以用下列图解 反，电流大小相等，所受磁 表示 场力大小相等，方向相反. 电源 产生 产生 磁体 陵场 电流 但同时上下两边所受磁场力的方向在一条直 有力的作用 有力的作用 线上，不能使线圈转动，这一位置称为平衡 例①(2025·武汉武珞路实验初级中学 位置. 月考)如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开 如图所示，换向器由两个铜制半环构成， 关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是 两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈 一起转动，两个半环中间断开，彼此绝缘.A和 B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源 和线圈组成闭合电路.通过换向器可以使线圈 铜棒 中电流每半周改变一次。 A.换用更细的铜棒 B.将磁体的N、S极对调 C.移动滑动变阻器的滑片 电 换向器 D.将电源正、负极和磁体N,S同时对调 解析]换用更细的铜棒，使电阻变大，电流 两个铜半环 变小，但不能改变受力的方向，故A错误；将磁 通过换向器，让线圈刚转过平衡位置时， 体的N、S极对调，磁场方向改变，则通电导体 两边中电流方向变为跟原来相反，则受力方向 的受力方向改变，铜棒向左运动，故B正确；向 均与原来相反，线圈就继续沿原来方向转动， 左移动滑动变阻器的滑片，只能改变电流的大 就可以实现连续转动. 137 更难包手册九年级物理) 3.电动机的构造及分类 换向器又自动改变电流方向，使线圈可以继续 (1)实际的电动机由磁体、线圈、电刷、换 转动下去 向器等几个主要部分组成.固定不动的磁体称 特别提国 为定子，转动的线圈称为转子.电源通过电刷、 (1)改变电动机转动方向的办法：只让 换向器与线圈相连通 线圈中电流方向与原来相反；只让磁场方向 (2)电动机分为直流电动机和交流电动机 与原来相反 两种，直流电动机由直流电源供电，交流电动 (2)改变电动机转速的方法：改变线圈 机由交流电源供电。 中电流的大小，或改变磁场的磁性强弱， 纺辰延伸 例②(2023·安徽中考)图示为某电动机 左手定则和安培定则 的原理图，EF,PQ为螺线管，abcd为电动机的 1.左手定则：将左手伸平，大拇指和其余 线圈，O)为转轴.闭合开关，从O点沿转轴观 四个手指垂直，让四指指向电流的方向，磁感 察，线圈顺时针转动，则( 线垂直穿过手心，则大拇指所指的方向就是 摞线管 燸线管 通电导体在磁场中的受力方向，如图所示 E中E Hm08 2.安培定则也叫右手螺 转向器 旋定则，用来判断通电螺线 电刷 管的极性，而左手定则用来 判断通电导线所受磁场力的 方向. 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 4.直流电动机的工作过程 C.若将电源的正、负极对调，从O点沿转 (1)当线圈在如图甲所示位置时，电流方 向和力的方向如图甲所示，线圈在力的作用下 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 顺时针转动. 轴观察，线圈将逆时针转动 (2)当线圈转到平衡位置时（如图乙所 示)，两电刷恰好接触两半环间的绝缘部分，线 解析由图知电流从螺线管的左端流入、 圈由于惯性继续转动，转过平衡位置后，电流 右端流出，据安培定则可知，通电螺线管E℉ 即改变方向 的E端为N极、F端为S极，通电螺线管PQ 的P端为N极、Q端为S极，故AB错误；若 只将电源的正、负极对调，则电流的方向发生 改变，两个螺线管的磁极的方向也发生了改 丙 变，即线圈所处磁场方向改变，则受到的磁场 (3)当线圈刚转过平衡位置时（如图丙所 力的方向不改变，线圈转动方向会与原来 示)，此时ab和cd中的电流方向与甲相反，受 的转动方向相同，即顺时针转动，故C正确， 力方向也相反，故线圈仍顺时针转动. D错误. (4)线圈又转到平衡位置（如图丁所示）， 答案C 138 第二十章电与磁】 02一关建能的提升。 关键点1扬声器的原理 A.扬声器工作时是将 永久磁铁 形 如图所示，当线圈中通有电流时，线圈受 电能转化为机械能 线纸盆 到磁铁的作用而运动：当线圈中的电流反向 B.扬声器的工作原理 时，线圈向相反方向运动.扬声器的线圈中通 是通电线圈在磁场中受力 入携带声音信息、时刻变化的电流，使得它在 运动 上一个瞬间和下一个瞬间受到不同的力，力的 C.扬声器中的永久磁体周围存在磁场 方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动 D.扬声器工作时线圈中的电流不变 纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音. 解析扬声器工作时，把电信号转化为声 永久磁铁 信号，通电线图在磁场中受到力的作用运动， 锥形纸盆 将电能转化为机械能，故AB不符合题意：磁体 周围存在磁场，所以扬声器中的永久磁体周围 例3(2025·宜昌金东方学校月考)如图 也存在磁场，故C不符合题意：根据题意可知， 所示是扬声器的结构图.当扬声器的线圈中通 扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻 入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈 变化的电流，说明扬声器工作时线圈中的电流 会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动 是变化的，故D符合题意， 纸盆振动发声.下列说法中错误的是( 答案D 03核心泰养聚焦。 考向1磁场对通电导线的作用 场中受力的作用，所以电动机主要由磁体和线 例4(2024·广西中考)（多选）如图，兴 图组成，工作时主要把电能转化为机械能，故 趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻 A正确，B错误；通电线图在磁场中的受力方向 一推，线圈就会持续转动.下列关于电动机的说 与电流方向和磁场方向有关，磁场方向不变， 法正确的有( 对调电源正、负极，可改变线圈中的电流方向， A.电动机主要 轴线 所以能改变电动机的转动方向，故C正确；根 由磁体和线圈组成 金属支果 据焦耳定律Q=R1可知，电流通过线圈产生 B.电动机主要 的热量与线圈的电阻有关，故D错误 把动能转化为电能 答案AC C.对调电源正、 负极可以改变线圈的转动方向 核心果养 本题考查磁场对通电导体的作用和应 D.电流通过线圈产生的热量与线圈的电 阻无关 用，体现了物理观念、科学思维和科学态度 与责任的综合素养要求 解析]电动机的工作原理是通电导体在磁 139 更滩专手细九年级物理尺) 第5节跨学科实践：制作简易直流电动机 1.项目原理：电动机是根据通电线圈在磁 机模型。 场中受力发生转动的原理制成的.电动机工作 线圈 过程的能量转化是电能转化为机械能 2.项目跨学科分析： (磁体 (1)用粗漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）绕 电池 制线圈，绕制的匝数 (1)通电后，轻轻拨动线圈，他们发现电动 (2)把用粗漆包线绕成的矩形线圈作为转 机不转，可能的原因是 子，线圈下放一块强磁体作为定子 ①线圈处于平衡位置：②接线柱接触不 (3)如图甲所示，用小刀刮去线圈两端引 良：③磁铁的极性反了；④电池装反了：⑤转子 线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周.组 受到的摩擦力太大了：⑥电池太旧了：⑦磁铁 装好电动机，给线圈通电并用手轻轻推动一 的磁性不够强， 下，通电线圈就能在磁场中持续转动了（如图 (2)经过处理，通电后轻轻拨动线圈，他们 乙所示). 发现电动机只转动了一周，就在某一位置附近 晃动几下停下来了，“某一位置”是指 如果要让电动机连续地转动下去，可以怎样 甲线圈 乙简易电动机 改进？ 3.项目实施关键： (1)材料的准备：粗漆包线（刷有绝缘漆的 铜导线)、强磁体、干电池、小刀等 (2)线圈的两个转轴和硬金属丝支架之间 解析](1)在实验过程中，如果电动机不 的摩擦力要小，使线圈可以灵活转动 转，则可能的原因有：电源电压太低，造成电流 (3)调整线圈与磁铁间的距离，找到一个 过小；磁铁磁性太弱；摩擦力太大等，故选②⑤ 最佳位置，使线圈既能转动，又能转得较快 ⑥⑦.(2)线图处于平衡位置时受平衡力作用 (4)接通电源后，如果线圈不动，可用手轻 会静止，为了使线圈能持续地转动下去，利用 轻推动一下 换向器来玫变线圈中的电流方向，从而改变它 (5)由于线圈电阻很小，电流较大，电动机 两边的受力方向，使线圈连续转动 工作时间不能太长 答案(1)②⑤⑥⑦.(2)平衡位置；利用换 关联考题： 向器来改变线圈中的电流方向，从而改变它两 例☐如图所示是小明和小华制作的电动边的受力方向，使线圈连续转动. 140