17.2 电动机转动的原理 跨学科实践 高铁提速的可行性分析 课件 2025-2026学年物理沪粤版（2024）九年级下册

该初中物理课件围绕“磁场对通电导体的作用”和“直流电动机工作原理”两大核心知识点展开，通过自主预习、合作探究与随堂巩固层层递进，构建从现象观察到规律总结再到应用迁移的学习支架。课堂导入以金属棒受力实验为起点，引导学生发现力的方向与电流和磁场方向的关系，再自然过渡到换向器作用的探究，最终落脚于高铁电动机提速的现实问题，形成清晰的知识脉络。 其亮点在于深度融合科学思维与科学探究素养，如在知识点1中设计对比实验验证力的方向变化，体现科学推理与证据意识，在第13题质疑创新环节鼓励学生基于图示分析平行导线间相互作用，展现模型建构与质疑创新能力。同时结合复兴号动车等真实情境，强化物理观念中的运动与相互作用观，提升学生解决实际问题的能力。此资料既有助于学生建立系统认知结构，又便于教师开展启发式教学，实现知识传授与素养培育的有机统一。

17．2　电动机转动的原理 跨学科实践　高铁提速的可行性分析 十七 【学习目标】 1．理解电动机的工作原理，掌握磁场对通电导体的作用规律。 2．理解电动机转动是基于通电线圈在磁场中受力的原理。 【自主预习】 请阅读九下教材P28至P33，完成下列知识要点： 1．通电导体在磁场中会受到磁场对它的作用力，力的方向跟 的方向和导体中 的方向都有关系。 2．换向器的作用是改变线圈中 的方向，使线圈继续不停地转动下去。 磁场 电流 电流 3．直流电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到 的作用使线圈转动，同时通过 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的应用：磁电式电流仪表和 。 5．我国的高速列车组动车以速度快、运行平稳、乘坐舒适受到人们的广泛喜爱，复兴号动车组列车速度已达350 。 力 换向器 动圈式扬声器 km/h 【合作探究】 一、探究磁场对通电导体的作用 步骤：(1)准备实验器材，包括蹄形磁体、金属棒、 电源、开关、导线若干。(2)将金属棒水平放置在蹄形磁体的磁场中，金属棒两端通过开关与电源相连，组成闭合电路。(3)闭合开关，观察金属棒是否运动，记录运动情况。(4)保持磁场方向不变，改变电流方向(对调电源正负极)，再次闭合开关，观察金属棒运动方向的变化。(5)保持电流方向不变，改变磁场方向(对调蹄形磁体磁极)，闭合开关，观察金属棒运动方向的改变。 总结：闭合开关后，金属棒运动，说明磁场对通电导体有 的作用。改变电流方向或磁场方向，金属棒运动方向改变，表明磁场对通电导体作用力的方向与 方向和 方向有关。 力 电流 磁场 二、高铁电动机与提速研究 思考：分析高铁电动机如何通过改进实现提速。 总结：高铁电动机为实现提速，需具备高功率密度，能在单位体积或质量内输出更大动力。永磁同步电动机在这方面具有一定优势，其更高的效率也有助于降低能耗。提高电动机的 或增强 强度，可增加输出动力，从而提升高铁速度，但同时要考虑能耗和设备承受能力。在追求高铁提速过程中，需综合平衡速度提升与能源消耗的关系，通过优化 设计和控制策略，实现高效、快速的运行。 电流 磁场 电动机 【随堂巩固】 1．关于动圈式扬声器说法中正确的是( ) A．动圈式扬声器音圈中有强电流通过时才会发声 B．动圈式扬声器工作时是将机械能转化为电能 C．动圈式扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 D．动圈式扬声器工作时线圈中通过的电流不一定是交变电流 C 2．如图所示，把导体棒ab放在蹄形磁体产生的磁场中，闭合开关，导体棒ab中有电流通过，导体棒ab受到向右的作用力。若欲使ab受力方向向左，可行的办法是( ) A．使通过ab的电流方向反向 B．改变磁场的强弱 C．增大电源电压 D．同时改变通过ab的电流方向和磁场的方向 A 目 录 CONTENTS 基础掌控 1 能力掌控 2 综合拓展 3 知识点1：探究磁场中的通电导体受到的作用力 1．在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小亮设计如图所示的电路，导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁体的两极之间。 (1)实验时小亮应该选 (选填“铁棒”或“铜棒”)做材料制成导体棒ab。 (2)闭合开关前，导体棒ab静止；闭合开关后，导体棒ab向右运动。这说明磁场对 有力的作用。 (3)断开开关，将图中磁体的N、S 极对调，再闭合开关，会发现导体a、b的运动方向与对调前的运动方向 ，这说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。 (4)小亮通过科学猜想并进行实验验证，证明了通电导体在磁场中的受力方向还与 有关。 铜棒 通电导体 相反 电流的方向 知识点2：换向器的作用 2．在直流电动机结构中，换向器的作用是( ) A．改变磁感线的方向 B．改变线圈的转动方向 C．改变线圈中的电流方向 D．使线圈中的电流方向和转动方向同时改变 C 3．直流电动机工作时，换向器自动改变线圈中电流方向的位置是( ) A．线圈刚越过平衡位置 B．线圈转到任意位置 C．线圈平面与磁感线平行 D．线圈平面与磁感线成45°角 A 知识点3：电动机的工作原理 4．下列家用电器与新能源电动汽车动力装置的工作原理相同的是( ) D 5．如图所示，放在磁场中的导体棒ab与螺线管、开关和电源构成闭合回路，可自由转动的小磁针静止在图示位置。闭合开关，靠近螺线管的是小磁针的 极；导体棒ab将沿 (选填“水平”或“竖直”)方向运动。这与 原理相同。 S 水平 电动机 6．当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图所示。下列选项中关于ab段所受到的磁场力的方向正确的是( ) C 7．放在通电螺线管旁边的通电导线受力情况如图所示(“•”表示电流方向垂直纸面向外，“×”表示电流方向垂直纸面向里)。则下图中通电导线受力情况正确的是( ) D 8．(多选)(广西中考)如图，兴趣小组制作了一个电动机，给线圈通电，轻轻一推，线圈就会持续转动。下列关于电动机的说法正确的是( ) A．电动机主要由磁体和线圈组成 B．电动机主要把动能转化为电能 C．对调电源正、负极可以改变线圈的转动方向 D．电流通过线圈产生的热量与线圈的电阻无关 AC 9．如图为电流表的内部结构示意图。接入电路，当有电流通过时，线圈带动指针偏转，其工作原理是通电导线在 中要受到力的作用，将电能转化为 能；测量时必须选择正确的接线柱，因为线圈所受力的方向与 的方向有关。 磁场 机械 电流 10．如图，通电后ab段导线受磁场力的方向为竖直向上，则cd段导线所受磁场力的方向是竖直向 (选填“上”或“下”)。要使线圈持续转动，应在其外部加装 器，自动改变线圈中的电流方向。 下 换向 11．当开关闭合后，ab段所受到的磁场力的方向如图甲。现要让图乙中ab段所受到的磁场力的方向与图甲相反，请在图乙中正确标出磁极的极性以及电源的正、负极。 12．如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。 (1)使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，并由于 而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。 (2)使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受的力大小 0(选填“相等”或“不相等”)。 惯性 相等 (3)使线圈静止在图丙的位置上，这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，线圈逆时针转动。由此我们可以分析出线圈不能连续转动的原因是 。 (4)生活中的电动机都能连续转动且具有平稳的动力，实际的电动机是通过 来实现这一目的的。 线圈越过平衡位置后，受到的力阻碍其转动 换向器 13．【质疑创新】 科学家发现两根平行导线通电后有如图的 现象(图中实线表示通电前、虚线表示通电后的情况)。由图 可知两平行通电导线之间有力的作用，当通入的电流方向相 反时，两平行导线应该相互 ，你判断的理由是 0 0 。 排斥 由图可知， 当通入的电流方向相同时，两平行导线相互吸引，当通入的电流方向相反时，两平行导线应该相互排斥 $