20.4 电动机 课件- 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“电动机”这一核心知识点展开，从磁场对通电导线的作用入手，通过实验探究电流方向与磁场方向对受力方向的影响，逐步构建起电动机工作原理的认知框架，为后续理解换向器作用及能量转化奠定基础。教学设计以问题驱动为主线，由现象到本质，层层递进，形成清晰的学习支架。 其亮点在于深度融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，突出模型建构与证据推理的学科特色。例如，通过控制变量法和转换法开展实验探究，引导学生从观察导体棒运动推断磁场力的存在，体现科学论证能力；在分析线圈转动时强调换向器如何改变电流方向实现持续转动，强化能量观念与运动相互作用的理解。该资料不仅帮助学生建立系统知识结构，提升实验设计与逻辑推理能力，也为教师提供可直接使用的优质教学资源，有效支持课堂高效实施。

第4节　电动机 目 录 课前•自主预习 课堂•互动理解 课前•自主预习 一、磁场对通电导线的作用 阅读教材,完成下列问题。 1.通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向跟__________的方向、__________的方向都有关系,当电流的方向或者磁场的方向变得相反时,通电导线受力的方向也变得__________ 。  电流 磁场 相反 返回目录 2.通电线圈在磁场中转动。 (1)当线圈平面与磁场方向垂直时,线圈上、下两个边受力大小__________,方向__________,这个位置是线圈的__________。  (2)由于线圈越过了平衡位置以后,线圈受到的力__________它的运动,所以线圈不能持续转动。要想线圈继续转动下去,就要设法改变线圈中________________,实际的电动机可以通过__________来实现这一目的。 (3)电动机换向器的构造大体是怎样的?它有什么作用? 相等 相反 平衡位置 阻碍 电流的方向 换向器 换向器主要由两个铜半环和两个电刷组成,两个铜半环跟线圈两端相连,可随线圈一起转动,两个半环中间断开,彼此绝缘。两个电刷分别跟两个半环接触,使电源和线圈组成闭合电路。换向器的作用是改变线圈中的电流方向,使线圈持续转动下去。 返回目录 二、电动机的基本构造 阅读教材,完成下列问题。 1.电动机主要由__________和__________两部分组成,能够转动的部分叫作__________,固定不动的部分叫作__________。  2.生活中有很多地方都用到电动机,请列举5个电动机在生活中应用的实例。 线圈 磁体 转子 定子 电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人、电动车等。(答案合理即可) 返回目录 课堂•互动理解 一、理解磁场对通电导线的作用 1.实验:通电导体棒在磁场中运动。 【实验思路】 把导体棒放在磁场里,接通电源,让电流通过导体棒,观察它的运动。改变通过导体棒的电流方向或磁场方向,观察导体棒运动的方向。 返回目录 【实验过程】 实验操作 实验示意图 实验现象 实验现象分析 操作1   闭合开关,导体棒向左运动 操作1说明:通电导体棒在磁场中要受到力的作用 操作2   把电源的正、负极对调后接入电路,使通过导体棒的电流与原来相反,导体棒向右运动 操作1、2说明:通电导体棒在磁场中受力的方向与电流的方向有关 返回目录 实验操作 实验示意图 实验现象 实验现象分析 操作3   保持导体棒中的电流方向不变,把蹄形磁体的上、下调换,使磁场方向与原来相反,导体棒向右运动 操作1、3说明:通电导体棒在磁场中受力的方向与磁场的方向有关 操作4   把电源的正、负极和蹄形磁体的上、下同时调换,导体棒向左运动 操作1、4说明:同时改变电流的方向和磁场的方向,通电导体棒受力的方向不变 返回目录 【实验结论】 通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系,当电流的方向或者磁场的方向变得相反时,通电导线受力的方向也变得相反;若电流的方向和磁场的方向同时变得相反,通电导线受力的方向不变。 返回目录 2.实验应注意的五个方面。 (1)尽量选择轻质、光滑的导体棒,以减小其与金属导轨间的摩擦。 (2)实验中可以增大通过导体棒的电流或使用磁性更强的磁体,以增大导体棒的受力,使其运动更明显。 (3)实验中磁场的方向应与电流的方向垂直。 (4)实验中应用了控制变量法和转换法。 ①控制变量法:探究导体棒受力的方向与电流的方向的关系时,要控制磁场的方向不变;探究导体棒受力的方向与磁场的方向的关系时,要控制电流的方向不变。 ②转换法:虽然实验探究的是磁场对通电导体棒的作用,但是并没有直接测量力,而是通过通电导体棒在金属导轨上的运动情况来说明通电导体棒受到了力的作用。 返回目录 跟踪训练1在通电导体棒在磁场中运动的实验中,小亮设计了如图所示的电路,导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁体的两极之间。 返回目录 (1)闭合开关前,导体棒ab静止,闭合开关后,导体棒ab向右运动,说明磁场对____________有力的作用。  (2)断开开关,将图中蹄形磁体的N、S极对调,再闭合开关,会发现导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向__________,说明通电导体棒在磁场中受力的方向与磁场的方向有关。  (3)小亮通过科学猜想并进行实验验证,证明了通电导体棒在磁场中的受力方向还与_______________有关。  (4)实验时小亮应该选__________(选填“铁棒”或“铜棒”)作为导体棒ab。  通电导体棒 相反 电流的方向 铜棒 返回目录 解析:(1)导体棒ab置于蹄形磁体的两极之间,闭合开关前,导体棒中没有电流通过,导体棒静止不动,闭合开关后,导体棒中有电流通过,导体棒运动,说明磁场对通电导体棒有力的作用。(2)断开开关,将蹄形磁体的N、S极对调,磁场的方向改变,再闭合开关,电流的方向不变,导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向相反,即向左运动,这说明通电导体棒在磁场中受力的方向与磁场的方向有关。(3)将电源的正、负极对调,导体棒中电流的方向变得相反,会发现导体棒ab的运动方向也变得相反,这说明通电导体棒在磁场中受力的方向与电流的方向有关。(4)实验中,磁场对通电导体棒的作用是通过导体棒是否运动来体现的,为使实验顺利进行,导体棒ab应该用不被蹄形磁体吸引的铜棒。 返回目录 二、理解电动机的工作原理、转向与转速的调节,以及能量转化情况 1.电动机的工作原理:通电线圈在磁场中受力的作用(通电线圈在磁场中受力而转动)。 2.换向器。 (1)构造:如图所示,换向器由两个铜半环E、F和两个电刷A、B组成。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。电刷A和B分别跟两个半环接触,使电源和线圈组成闭合电路。 (2)作用:每当线圈刚转过平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈两边的受力方向,使线圈连续转动。 返回目录 3.电动机转向与转速的调节。 (1)转向的调节:影响电动机转向的因素是电流的方向和磁场的方向,因此对直流电动机来说,要想改变转向,只需改变电流的方向或磁场的方向。 (2)转速的调节:影响电动机转速的因素是电流的大小和磁场的强弱,因此对直流电动机来说,要想改变转速,只需改变电流的大小或磁场的强弱,或同时改变电流的大小和磁场的强弱。 4.能量转化情况:电动机转动时,将电能转化为机械能。 返回目录 跟踪训练2用电动机竖直提升重物,假设图甲中ab边所受磁场的作用力为F。把电源的正、负极对调后再接入电路,闭合开关,线圈abcd转至图乙所示位置,则(　　) A.图甲中流过ab边的电流方向是从b到a B.图甲中cd边受到磁场作用力的方向与F相同 C.图乙中ab边受到磁场作用力的方向与F相反 D.图乙中cd边受到磁场作用力的方向与F相反 甲 乙 D 返回目录 解析:电流从电源的正极流出,经过线圈后回到电源的负极,根据题图甲可知,流过ab边的电流方向是从a到b,A错误。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,只改变电流方向或磁场方向,导体的受力方向改变;若同时改变电流方向和磁场方向,则导体的受力方向不变。图甲中cd边与ab边所处的磁场方向相同,但电流方向相反,所以受到磁场作用力的方向与F相反,B错误。题图乙中ab边与题图甲中ab边所处的磁场方向相同,电流方向相同,所以题图乙中ab边受到磁场作用力的方向与F相同,C错误。题图乙中cd边与题图甲中ab边所处的磁场方向相同,电流方向相反,受到磁场作用力的方向与F相反,D正确。 返回目录 本课结束 $