14.3 通电导线在磁场中受到的作用力（优质课件）-2025-2026学年沪科版（五四学制）物理九年级下学期

该初中物理课件聚焦通电导线在磁场中受力及电动机原理，以“祝融号”火星车电动机转动问题导入，衔接磁场、电流磁效应知识，通过实验探究、视频演示、例题解析等支架帮助学生构建知识体系。 其亮点在于以科学探究为主线，通过完整实验流程（提出问题至结论）培养科学探究能力，结合电动机换向器模型建构体现科学思维，联系扬声器、智能手机电动机等应用强化物理观念。采用实验探究与案例分析，学生能提升知识应用能力，教师可借助丰富资源提高教学效率。

第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 通过本章内容的学习，你将认识磁场和地磁场，了解电流周围存在磁场、通电导线在磁场中会受到力的作用；通过实验探究，了解通电螺线管外部磁场的方向，了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件；感悟物理学的重大发现对人类社会产生的巨大影响。 九年级下册•沪科版 （五四•学制） 罗盘是航海用的指南针，指南针的发明是中华民族对世界文明作出的重要贡献。从天然磁石到以磁化方法制造的指南针，从发现电能生磁到磁也能生电，人类对电磁现象的认识不断加深。本章我们将初步学习与电磁现象有关的知识。 第14章 电与磁 导入新课 2021 年 5 月 22 日，我国首辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始执行探测任务。图 是“祝融号”在火星表面行驶巡视的模拟画面，火星车行驶要依靠电动机，电动机通电后转动从而带动火星车行驶。 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 为什么电动机通电后能转动？ 通电导线在磁场中受力的作用 01 电动机 02 课堂总结 03 提升训练 04 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 一、通电导线在磁场 中受到力的作用 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 一、通电导线在磁场中受到力的作用 条形磁体对小磁针 有力的作用 通电导线 周围有磁场 我们知道磁体周围存在磁场，电流周围也存在磁场；磁体在磁场中会受到力的作用。 通电导线相当于磁体，在磁场中也应该受到力的作用，其运动状态可能会发生改变。 磁场 通电导线 一、通电导线在磁场中受到力的作用 【提出问题】 通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？ 【猜想与假设】 通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。 1. 探究磁场对通电导线的作用 一、通电导线在磁场中受到力的作用 实验过程 实验现象 实验分析 直导线ab 向左运动. 直导线ab运动，说明直导线ab通电后在磁场中受到力的作用. 【设计并进行实验】 把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察它的运动. 1 7 一、通电导线在磁场中受到力的作用 实验过程 实验现象 实验分析 直导线ab 不运动. 与实验①的现象对比，说明磁场对通电导线有力的作用. 直导线ab 向右运动. 改变电流方向，直导线ab运动方向改变，说明直导线ab受力方向与电流方向有关. 在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察现象. 2 保持N、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察现象. 3 一、通电导线在磁场中受到力的作用 实验过程 实验现象 实验分析 保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象. 直导线ab 向右运动. 改变磁感线方向，直导线ab的运动方向改变，说明直导线ab受力方向与磁感线方向有关. 直导线ab 向左运动. 同时改变电流方向和磁感线方向，直导线运动方向不变，说明当电流方向与磁感线方向同时改变时，直导线ab受力方向不变. 4 在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象. 5 一、通电导线在磁场中受到力的作用 【分析论证】 在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。 在实验③中：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。 在实验④中：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。 I I S N I 实验① 实验③ 实验④ 一、通电导线在磁场中受到力的作用 【实验结论】 通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线（磁场）的方向都有关系。 当电流的方向或者磁感线（磁场）的方向有一个变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反；当电流的方向和磁感线（磁场）的方向同时变得相反时，通电导线受力的方向不变。 一、通电导线在磁场中受到力的作用 视频演示——《磁场对通电导体的作用》 一、通电导线在磁场中受到力的作用 （1）构造：主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。 （2）原理：当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动，从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 2. 动圈式扬声器 生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。 【例题1】小齐想知道电风扇转动的原理，于是设计了如图所示的实验进行探究。 （1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到力的作用； （2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明____________________________； 通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关 保持导体中电流方向不变，调换磁体的 N、S极，闭合开关，观察导体的运动方向。 一、通电导线在磁场中受到力的作用 （3）继续探究通电导体所受力的方向与磁场方向的关系时，接下来的操作是：_______________。 【解析】（2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，改变了导体中的电流方向，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，铜棒ab受力方向发生改变，这表明通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关。 （3）继续探究通电导体所受力的方向与磁场方向的关系时，要控制电流的方向不变，只改变磁场的方向，故接下来的操作是：保持导体中电流方向不变，调换磁体的 N、S极，闭合开关，观察导体的运动方向。 一、通电导线在磁场中受到力的作用 【例题2】如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜振动发声，这是由于磁场对______________有力的作用，此现象中能量的转化情况是______________ 。 【解析】由于电流周围存在磁场，磁场与磁场间有力的作用，所以通电导体在磁场中会受到力的作用，音圈带动音膜振动发声，这是由于磁场对通电导体有力的作用。 耳机工作的过程中，消耗电能，使音膜振动，即将电能转化为机械能。 通电导体（电流） 一、通电导线在磁场中受到力的作用 电能转化为机械能 二、电动机 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 二、电动机 1. 磁场对通电线圈的作用 想一想： 实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？ 下面我们探究磁场对通电线圈的作用。 二、电动机 （1）使一个矩形线圈静止在图乙所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈并没有运动。这是由于线圈上、下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。 【设计并进行实验】 （2）使线圈静止在图甲所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。 乙 线圈由于惯性 会越过平衡位置 甲 线圈受到的力 使它顺时针转动 二、电动机 （3）使线圈静止在图丙所示位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈逆时针转动，说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动。 乙 线圈由于惯性 会越过平衡位置 甲 线圈受到的力 使它顺时针转动 丙 线圈受到的力 使它逆时针转动 二、电动机 【实验分析】 线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。 【实验结论】 通电线圈在磁场中会受力而转动，但不能持续转动。 二、电动机 想一想： 线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。 如何改变线圈中电流的方向呢？ 2. 换向器 二、电动机 实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。 （1）换向器的构造 两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，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。 二、电动机 （2）换向器的作用 当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 如图所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。 ↻ 线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性转过平衡位置。 2 二、电动机 3. 直流电动机的工作原理 ↻ 通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动。 1 ↻ 线圈越过平衡位置后，利用换向器改变了电流方向，受力方向改变，仍然顺时针转动。 3 线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，继续转动。 4 二、电动机 4. 实际电动机的组成 直流电动机的组成 电动机主要由线圈和磁体两部分组成，能够转动的部分叫作转子，固定不动的部分叫作定子。 定子（磁铁） 转子 （线圈） 换向器 电刷 二、电动机 实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。 换向器 转子 直流电动机的结构 二、电动机 6. 家用电器用到的电动机 实际使用的电动机是比较复杂的。如图所示，洗衣机中的电动机有多个线圈。 有些电动机直径只有几毫米，图所示为用于智能手机的微型电动机。电动机具有效率高、噪声小等优点，被广泛应用于工业、交通运输、家用电器等领域，并且随着技术的进步，电动机的应用会越来越广泛。 5. 电动机工作时，把电能转化为机械能 洗衣机电动机的线圈 智能手机中的微型电动机 【例题3】如图所示为_______（选填“发电机”或“电动机”）模型，该模型在工作时发生的能量转化为：___________。 【解析】图示中，电路中有电源，则电路接通时，线圈有电流通过，发生转动，是电动机的工作模型。 线圈转动时，消耗电能，将电能转化为机械能。 电能转化为机械能 二、电动机 电动机 三、课堂总结 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 课堂总结（1） ①通电导线在磁场中受到力的作用。 ②通电导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向都有关。 ③扬声器发声原理。 ①原理：通电导线在磁场中受力作用，把电能转化为机械能。 ②换向器：适时改变线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动。 通电导线在磁场中受到的作用力 磁场对电流的力 电动机 31 课堂总结（2） 32 四、提升训练 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 四、提升训练 【解析】开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，此时通电导线在磁场中会受到的力的作用而运动，电动机就是利用这一原理制成的，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 1．如图所示的电路中，开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，人们根据此原理制成的是（　　） A．电动机 B．电热毯 C．电饭煲 D．发电机 A 四、提升训练 2．如图所示是扬声器的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（ ） A．扬声器工作时是将电能转化为机械能 B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场 D．扬声器工作时线圈中的电流不变 D 四、提升训练 【解析】AB．扬声器工作时，把电信号转化为声信号，通电线圈在磁场中受到力的作用运动，将电能转化为机械能，故AB正确，不符合题意； C．磁体周围存在磁场，所以扬声器中的永久磁体周围也存在磁场，故C正确，不符合题意； D．根据题意可知，扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流，说明扬声器工作时线圈中的电流是变化的，故D错误，符合题意。 故选D。 3．近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪，如图所示装备的动力装置与其他不同的是（　　） A． 玉兔号月球车 B．福建号航母 C．歼20战机 D．C919大型客机 A 四、提升训练 【解析】月球车在月球运动，月球无空气，靠太阳能电池板，将太阳能转化为电能来工作，动力装置是电动机；航母、战机、客机燃烧燃料，动力装置是热机，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 A B C D 4．如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，下列分析正确的是（　　） A．电动机在转动过程中，消耗的电能全部转化为机械能 B．同时对调磁极和电源的正负极，电动机的转动方向会发生改变 C．当线圈在图示位置时，ab边所受力的方向与cd边所受力的方向相反 D．该装置所用到的实验原理为电磁感应 C 四、提升训练 【解析】A．电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能，故A错误； B．同时对调磁极和电源的正负极，磁场方向和电流方向均改变，电动机的转动方向不变，故B错误； C．当线圈在图示位置时，ab边与cd边通过的电流方向相反，处在相同的磁场中，所以ab边所受力的方向与cd边所受力的方向相反，故C正确； D．该装置所用到的实验原理是通电导体在磁场中受力运动，故D错误。 故选C。 四、提升训练 5．如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，这说明磁场对_________________有力的作用，利用这一原理可以制成_________机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向右运动，该步骤是验证__________________ 的猜想。 四、提升训练 通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关 通电直导线 电动 【解析】通电导体在磁场中受到力的作用，铝棒在磁场中，闭合开关，铝棒中有电流，铝棒由静止向左运动，说明磁场对通电导体有力的作用。电动机是利用通电导体在磁场中受到力的作用这一原理制成的。 [3]对调电源正、负两极，改变了导体中电流的方向，再次闭合开关，铝棒将向右运动；该步骤是验证通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关的猜想。 四、提升训练 6．如图甲所示，电磁炮是利用电磁技术制成的一种新型武器，具有速度快、命中率高等特点。为了了解电磁炮的特性，同学们查阅资料画出其原理图，如图乙所示。螺线管通电后周围就产生______，使铁制撞针受力快速前移撞击炮弹，让其发射出去。根据该原理可知，电磁炮工作过程中其能量的转化与________（选填“发电机”或“电动机”）相同。 电动机 磁场 四、提升训练 【解析】根据电流的磁效应，螺线管通电后周围就产生磁场，铁制撞针会被磁化成磁体，磁体在通电导体中受到力的作用，改变了铁制撞针的运动状态，使铁制撞针由静止迅速前移撞击炮弹，让其发射出去，这个过程中把电能转化为机械能，与生活中电动机的原理是相同的。 四、提升训练 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $