第3节 通电导线在磁场中受到的作用力（表格式教学设计）物理新教材沪科版（五四学制）九年级下册

该初中物理教学设计聚焦“通电导线在磁场中受力”核心知识点，以生活中电动机应用（机床、电扇等）提问导入，衔接电与磁知识脉络，为理解电动机工作原理搭建学习支架。 资料亮点在于实验驱动探究，从直导线到线圈受力实验层层递进，学生动手制作电动机模型，落实科学探究与科学思维，联系生活应用培养物理观念，提升学生实践能力，便于教师开展探究式教学。

第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 （教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 教学 目标 物理观念 知道磁场对通电导线有力的作用，理解其作用力方向与磁场、电流方向有关；了解扬声器、电磁弹射技术及直流电动机工作原理 科学思维 通过分析实验现象，归纳总结通电导线在磁场中受力规律，培养逻辑推理能力 科学探究 经历探究通电导线在磁场中受力情况的实验，提升观察、操作及分析归纳能力；通过制作简易电动机，增强动手实践能力 科学态度 与责任 · 秉持实事求是的态度进行实验探究，认识物理知识在生活、科技中的应用，激发对物理的探索热情。 。 教材 分析 要求学生掌握电动机的工作原理，知道通电直导线周围存在磁场，知道扬声器的原理，这章多以选择题，实验题，主要是让学生对通电导线在磁场中受到的作用力对应的是电动机，知道直流电动机中换向器的作用。 学情 分析 1. 知识储备分析：要求学生通过实验探究深入理解相关原理，学会分析实际应用中该知识的体现，提升知识迁移与应用能力 2. 思维能力分析：学生此前已学过磁体在磁场中的受力，对磁场有一定认知。此阶段学生逻辑思维能力增强，对物理现象的探究欲旺盛，但对抽象知识理解可能存在困难 3. 学习兴趣与态度分析：理解磁场对通电导线的作用力，明确其方向与磁场、电流方向的关系，保持对物理学的探究。 教学 重点 了解电动机的基本构造以及换向器在直流电动机中的作用 教学 难点 知道电动机的基本原理是通电导线在磁场中受到力的作用 教学 器材 PPT, 小磁针，干电池，导线，通电螺线管。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】 以下图片中的物品都是什么呢，它们是靠什么工作的？机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯，需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活的各个方面。 【回答】让我们开启本节课的学习。 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、通电导线在磁场中是否受到力的作用？ 1.通电导线在磁场中受到力的作用 【问题提出】我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。 通电导线周围有磁场。那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？ 磁场 【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。 【设计实验】①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. ②在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察现象 ③保持N极、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. ④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. ⑤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. 【实验现象】在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。 由实验③可知：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。 由实验④可知：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。 ① ③ ④ 【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。 注意：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。 2. 磁场对通电线圈的作用 【问题提出】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。 【设计实验】①如图甲所示，把一个可以绕中心轴转动的矩形线圈放入磁场中并通电，其电流方向为a→b → c → d，观察线圈的转动情况。 现象：线圈沿顺时针方向转过一定角度，但不能持续转动。 ②如图乙所示，改变电流方向，其电流方向为d→c → b → a，观察线圈的转动情况。 现象：线圈沿逆时针方向转过一定角度，但不能持续转动。 ③如图丙所示，保持电流方向不变a→b → c → d，对调磁极（改变磁感线的方向），观察线圈的转动情况。 现象：线圈沿逆时针转过一定角度，但不能持续转动。 【分析论证】分析实验①与②现象，磁场的方向不变，当电流的方向发生改变时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。 分析实验① 与③现象，电流的方向不变，当改变磁场的方向时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。 【实验结论】 通电线圈在磁场中的转动方向跟电流的方向、磁场方向都有关系。 通电线圈在磁场中会受力而转动，但不能持续转动。 学习新课 二、探究通电矩形线圈在磁场中不能持续转动的原因 1. 探究线圈不能持续转动的原因 （1）在如图甲所示位置时，通电线圈的两边在磁场中都受力，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下， 方向相反，发生顺时针转动。 （2）当线圈的平面与磁场垂直时（图乙），通电线圈ab边与cd边受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。 （3）如图丙所示，线圈靠惯性越过平衡位置后，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，磁场力作用的结果使线圈又逆时针旋转。 （4）通电线圈最后静止在平衡位置（图丁）。 甲 乙 丙 丁 2.让线圈转起来 【实验器材】 【制作线圈】 将粗漆包线制成一个线圈，把一端的绝缘漆全部刮掉，另一端只刮半周。 【组装器材】 如图所示，将线圈的两端放在羊眼钉上，在线圈的下方置于圆形强磁铁，然后接在电源上，这样就制成了一个小小的电动机。 通电后，看看线圈能否转动？ （4）模型电动机的转动原理 实验中，将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，线圈就能持续地转动起来。 注意事项：把一端线圈的绝缘漆只刮掉半周的目的是什么？ 【回答】将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，从而保证给线圈适时供电或停电。 这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，但由于惯性继续转动，当转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，线圈就可以持续转动下去。 前面的电动机模型中，能够持续转动，是因为在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，靠惯性继续转动。 如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？电动机就是根据这个原理工作的。 学习新课 三、电动机的组成。 【组成结构】电动机由两部分组成：能够转动的线圈，也叫转子；固定不动的磁体，也叫定子；电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。 如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈就能平稳地转下去。可以完成这一任务的装置叫换向器。 换向器:通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。 换向器工作原理: 当线圈转到另一半和电刷接触时就改变了电流方向,从而受力方向改变使线圈连续转动下去。 电动机原理: 通电线圈在磁场中受力而转动。 能量转化： 电能转化为机械能。 【典例】 扬声器 （1）作用 它是把电信号转变为声音信号的装置。 （2）结构 线圈、永久磁体、锥形纸盆。 （3）原理 扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，由于线圈中的电流方向是不断的变化，线圈就不断的来回振动，带动纸盆也不断地来回振动，于是扬声器就发出了声音。 学生在认真观察的同时，完成填空。老师及时回收，并发现问题。 学生阅读的同时，观察记录图片 注意类比不同 通过图片现象来帮助学生理解运用知识 通过实验帮助学生更好的理解与接受知识 注意注意事项 通过实验的步骤，器材，比较出了原理。 电动机的构成结构 课 堂 练 习 1．电动机在日常生活和工农业生产中的应用十分广泛，关于电动机，下列说法错误的是（　　） A．电动机是应用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的 B．直流电动机中的换向器能使通电线圈持续转动 C．电动机是把电能转化成机械能的装置 D．电动机是把机械能转化成电能的装置 【答案】D 【解析】直流电动机的构造原理与工作过程，电动机是把机械能转化成电能的装置 2．如图所示，利用磁场对通电导体产生力的作用工作的家用电器是（　　） A． 热水壶 B． 破壁机 C． 电饭锅 D． 电视机 【答案】B 【解析】磁场对通电导线的作用 3.2024年5月23日，“福建舰”离开港口进行第二次海试，“福建舰”采用了电磁弹射起飞系统，其弹射原理与电磁炮的原理相同，是利用强电流产生强磁场将勾在弹射车的战斗机弹射起飞，如图所示． （1）下图中，能用于解释电磁弹射工作原理的是　 　． A B C D （2）战斗机获得升力的原理是：在流体中，流速越快的位置压强越　 　（填“大”或“小”）； （3）满载排水量约为，“福建舰”满载时受到的浮力约为　 　N，g取；当“福建舰”上的战斗机起飞后，“福建舰”受到的浮力　 　（填“变大”“变小”或“不变”）． （4）若舰载机弹射时电磁作用力为，弹射轨道长为，（忽略摩擦力，通过电磁力做功把电能转化为舰载机起飞所需的机械能），蓄电装置放电转化为机械能的效率为50%，而为蓄电装置充电的柴油发电机组的效率也为50%，已知柴油的热值为，则电磁弹射一次舰载机，蓄电装置需要释放电能为　 　．所消耗柴油的质量为　 　． 【答案】（1）C （2）小 （3）；变小 （4）； 【解析】燃料的热值；流体压强与流速的关系；阿基米德原理；磁场对通电导线的作用；功的计算及应用 板 书 设 计 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 一．磁场对通电导体的作用 二，通电导体在磁场中受到力的作用 三，电动机的构成 课 堂 小 结 第3节 通电导线在磁场中受到的作用力 ①原理：通电线圈在磁场中受力而转动. ②基本组成：换向器、转子、定子. ③换向器作用：线圈转过平衡位置时， 自动改变线圈中电流的方向. ④能量转化：把电能转化为机械能. ①通电导体在磁场中受到力的作用. 影响因素： 电流的方向. 磁场的方向. 磁场对通电导体的作用 电动机 通电导线在磁场中受到的作用力 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $