20.5跨学科实践：制作简易直流电动机 -2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

该初中物理课件围绕“制作简易直流电动机”这一跨学科实践项目，系统构建了从问题提出到实施操作再到交流反思的完整学习链条，通过线圈绕制、换向器设计、磁场配置等环节，层层递进地引导学生理解通电导体在磁场中受力转动的原理，形成以能量转化为核心的物理观念。 其亮点在于深度融合科学思维与科学探究素养，例如在“刮漆皮”操作中引导学生通过模型建构理解换向器作用，在实验失败后分析平衡位置问题体现科学推理能力，同时鼓励小组展示与改进方案促进质疑创新。教学设计注重动手实践与理论结合，既强化学生对电动机工作原理的认知，又提升解决实际问题的能力，教师可借此有效落实核心素养导向的教学目标。

第5节 跨学科实践:制作简易直流电动机 课前 教材认知 典题 实践应用 课前 教材认知 【项目提出】 电动机在日常生活中有着广泛的应用,制作简易直流电动机可以更好地掌握电动机的基本构造和工作原理,成功的制作既可以培养学习物理的兴趣和动手能力,又能为以后更好地服务于生活打好基础。 【项目分析】 问题一:什么样的导线可以用来绕制线圈? 观点:①导线应具有良好的_性能和_性能。 ②漆包_线是绕制电动机线圈的理想材料。 问题二:绕制线圈的匝数多少为宜? 观点:①线圈的匝数是根据所需的电压、电流和功率来确定的。 ②一般来说,线圈缠绕10~20圈即可。 导电 绝缘 铜 问题三:定子和转子分别是由哪部分组成的? 观点:①定子的作用是产生_,一般由主磁极(铁芯上套有线圈)、换向极、 电刷装置(电刷和_)和机座等组成。 ②转子是能量转换的关键部件,一般由电枢铁芯、电枢绕组、_等装 置组成。 问题四:如何保证通电线圈能在磁场中持续转动? 观点:①线圈能持续转动的关键在于及时改变线圈中的_方向。 ②通过使用_,在线圈转到_位置时,自动改变线圈中的电流方 向,从而改变线圈的受力方向,使其能够持续转动。 磁场 换向器 换向器 电流 换向器 平衡 【项目实施】 1.制作线圈:取一段漆包铜线,绕成约3 cm 2 cm的矩形线圈,缠绕10~20圈;保留线圈两端各4 cm的漆包线作为转轴,如图所示。 2.制作换向器:用小刀刮去线圈两端引线的漆皮,把左端全部刮掉,右端只刮半周。 3.制作支架:用两个回形针展开,分别弯曲成支架形状,用胶带固定在硬纸板上,确保支架顶部能夹住线圈的两端,同时允许线圈自由转动。 4.添加磁场:将一块强磁体固定在支架下方,确保线圈在磁体的正上方并能穿过磁场中心。 5.组装电动机:把线圈放在支架上,两个支架分别与电池的两极相连,给线圈通电并用手轻轻推动一下,线圈就会不停地转动。 【展示交流】 1.各个学习小组展示自己制作的简易直流电动机,看看谁的电动机设计得更巧妙,转动得更快。 2.交流制作过程中的心得,通过展示分析线圈匝数对转动的影响;思考电动机是否可以带动其他装置旋转?并尝试连接其他装置。 典题 实践应用 如图所示为小明和小华同学制作的直流电动机模型。他们用回形针做成两个支架,分别与电池的两极相连;用漆包线绕成矩形线圈,以线圈引线为轴,用小刀刮去轴的一端全部漆皮,另一端只刮去上半周漆皮;将线圈放在支架上,磁体放在线圈下,闭合开关且用手轻推一下线圈,线圈就会不停地转动起来。 (1)线圈能够转动的原因是_。转动时的能量 转化为_。 (2)将线圈两端引线的漆皮,一端全部刮掉,另一端只刮半周,其作用与直流电动机 中的_作用相同。 (3)只改变_方向,就可以改变线圈的转动方向。若改变线圈中的电流大 小,观察到线圈转动的_发生变化。 (4)如果电池、开关、导线的连接和性能良好,闭合开关后,线圈不能连续转动,请 你分析可能的原因是_。(写出一点即可) (5)许多家用电器用到电动机,请你列举两种装有电动机的家用电器的名称是 _和_。 通电线圈在磁场中受力的作用 电能转化为机械能 换向器 磁场 速度 线圈在平衡位置 电风扇 洗衣机 1.设计小型电动感应系统——制作小型电动机。 【项目提出】通过小型电动机的制作,可以帮我们更好地理解电动机的原理、制作方法以及影响电动机转动的相关因素,锻炼我们利用基础知识进行分析问题、解决问题的能力。下面是某学习小组的同学交流的在项目化学习活动实践过程中遇到的一些困难,请你帮助他们完成下列内容: 【项目实施】 (1)经过课堂学习,我们了解到电动机中有线圈和磁体,图甲是直流电动机模型(主 要部件见文字说明),图乙是小组同学自制的简易电动机模型电路。闭合开关,发 现线圈不转,小杭用手轻轻转了一下线圈,电动机模型开始转动。造成这一现象 的原因是_ _。 (2)小组同学发现转动半圈后无法持续转动,为了让电动机持续转动,该组同学想 到将线圈转轴一端的漆包线只刮上半周,另一端需_(选填“刮去上 半周”“刮去下半周”或“全部刮去”)处理才能达到目的。 当电动机的线圈处于平衡位置时,受平衡力的作用,可能电动机不 转;拨动一下后,打破平衡,电动机模型开始转动 全部刮去 (3)如果将图乙中的永磁体上下磁极调换一下,线圈转动的方向与原来转动的方 向_(选填“相同”或“相反”)。 (4)如图乙所示,若小杭换用三节电池供电,发现线圈转速变快了。不改变电源电 压,他在电路中串联一个_(填元件名称),可以方便调节线圈转动 的速度。 相反 滑动变阻器 【项目拓展】设计电动感应电路 如图丙所示是商场的电动感应门,当有人走近时,感应器会发出信息,电路接通,电 动门开始工作,门自动打开。如图丁所示是小组同学设计的电动感应电路,左边 电路的感应器相当于一个_(填元件名称),当有人走近时,左边电路就会 接通,电磁继电器_(选填“有”或“没有”)磁性,吸引衔铁又把右边电路接通, 电动机开始工作,门自动打开。 开关 有 2.尝试制作一个“小型电动机”。 步骤1:把一段粗漆包线绕成约3 cm 2 cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3 cm。 步骤2:用小刀刮两端引线的漆皮,左端全部刮掉,右端只刮上半周或下半周。 步骤3: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。 步骤4:把线圈放在支架上,线圈下放一块磁铁,如图所示。 (1)请你思考:为什么要按照步骤2的方法刮漆皮?_ _。 (2)小明正确制作后,接上电源,线圈不转动。要使线圈转动,可以进行的操作是: ①_; ②_。 为了使线圈能持续转动,在 一个半周内受到磁场的力的作用,另一个半周利用惯性转动 轻推一下线圈 增大线圈中的电流 本课结束 $