17.1 关于电动机转动的猜想 17.2 电动机转动的原理-2025-2026学年物理沪粤版九年级下册

第十七章 电动机与发电机 目标素养 导航 1 课标 要求 1.通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道 力的方向与哪些因素有关 2.通过实验，探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流 的条件。了解电磁感应在生产、生活中的应用 3.了解电动机与发电机的工作原理 沿科技成果，强化探索 与发现的责任感和使命感 核心 素养 1.物理观念：通过实验探究，了解通电导线在磁场中受到力 的作用，并知道影响力的方向的因素，了解电磁感应现象产生 的条件和在生产生活中的应用 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 2 核心 素养 2.科学思维：了解电和磁的联系，能够找出各种电磁现象在 生产生活中的实际应用，分析和解决生活中遇到的磁场和电的 相关问题 3.科学探究：能运用控制变量法设计实验，探究各种因素对 电磁现象的影响；能分析实验中出现的问题 4.科学态度与责任：了解科学家对电磁现象的探索历程，了 解电磁相关知识与社会生活和科技发展的联系，结合我国特高 压输电等前 续表 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 3 第十七章 电动机与发电机 17.1 关于电动机转动的猜想 17.2 电动机转动的原理 4 17.1 关于电动机转动的猜想 17.2 电动机转动的原理 新知预习 导学 5 知识梳理 1.电动机的结构 （1）主要部件：______组成的定子和______组成的转子。 （2）部件简化：转子上的线圈组可简化为一个线圈中的一段________； 定子槽内的通电线圈（电磁铁）可简化为__________。 磁体 线圈 直导线 蹄形磁铁 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 6 2.磁场对通电导体的作用 （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）动圈式扬声器：随声音______的电流通过扬声器的线圈时，在磁 场力的作用下，线圈和与它相连的振膜也随之______，从而发出声音。 磁场 电流 变化 振动 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 7 3.直流电动机 （1）组成：线圈、磁体、换向器、直流电源、电刷等。 （2）工作特点：当线圈转至______位置时（线圈平面与磁感线垂直）， 两对边受到的磁场力恰好在同一直线上，且大小相等、方向相反，彼此 平衡。 平衡 （3）换向器：由两个彼此______的金属半圆环组成，两个半圆环分别 与线圈的两端相连接，并通过电刷连接到电源的两极。 （4）工作原理：通电导体在磁场中受到____的作用使线圈转动，同时 通过换向器及时改变线圈中的__________，以保持线圈的持续转动。 绝缘 力 电流方向 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 8 问题导思 1.通电导体在磁场中一定会受到磁场力的作用吗？ 答：不一定，当通电导体中电流的方向与磁感线平行时，所受的磁场力 为零。 图17-1-1 2.图17-1-1为实验室用电流表的内部结构示意图。当接 线柱正确接入电路，有电流通过线圈时，线圈会带动 指针顺时针偏转；当正、负接线柱接反，电流通过线 圈时，指针会反向偏转。这是为什么？ 答：因为通电线圈在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关，在 磁场方向不变的情况下，改变电流方向会改变通电线圈的受力方向。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 9 17.1 关于电动机转动的猜想 17.2 电动机转动的原理 重点直击 导析 10 典例精析 知识点1 探究磁场中通电导体受到的作用力 图17-1-2 例1 在“探究磁场对电流的作用”的实验中， 小明设计了如图17-1-2所示的电路，金属 棒 用导线悬挂在蹄形磁铁的两极之间。 （1）为了使实验顺利进行，金属棒 应 选用轻质的______（选填“铁棒”或“铝棒”）。 铝棒 【解析】因为蹄形磁铁能吸引铁、镍等磁性 物质，故用铁棒进行实验会受到影响。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 11 图17-1-2 （2）闭合开关前，金属棒 静止， 闭合开关后，金属棒 向右摆动，说 明______导体在磁场中会受到____的 作用。 通电 力 【解析】闭合开关前后，电路中的电 流从无到有，导体由静止变为运动， 由“力是改变物体运动状态的原因”可 知，通电导体在磁场中受到力的作用。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 12 图17-1-2 （3）断开开关，仅将电源的正、负 极对调，再闭合开关，会发现金属棒 的摆动方向与对调前的相反，这说 明通电导体在磁场中的受力方向与 ______方向有关。 电流 【解析】只将电源的正、负极对调， 则导体中电流的方向改变，而磁场方 向不变，闭合开关后金属棒 的摆动方向与对调前的相反，这说明通电 导体在磁场中的受力方向与电流的方向有关。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 13 图17-1-2 （4）断开开关，只将磁铁的、 极 对调，再闭合开关，会发现金属棒 的摆动方向与对调前的运动方向相反， 说明通电导体在磁场中的受力方向与 ______方向有关。 磁场 【解析】仅将磁体的、 极调换，则 磁场的方向改变，而导体中电流的方 向不变，闭合开关后，金属棒 的摆动方向与对调前的相反，说明通电 导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 14 小锦囊 通电导体在磁场中会受到力的作用，但不一定会运动（如导体所受阻力较大时），且力的方向与电流方向和磁场方向都有关。若电流方向或磁场方向两者有一个改变，则通电导体的受力方向也随之改变；若两者同时改变，则通电导体的受力方向不变。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 15 针对训练 1.“探究磁场对电流的作用”的实验装置如图17-1-3所示，将一根金属棒 置于蹄形磁铁的磁场中，并垂直于两根平行的金属导轨。 图17-1-3 （1）小明在电路中连接了一个滑动变阻器，它 的作用是__________。 保护电路 （2）小明通过观察金属棒 的__________来 判断导体在磁场中的受力方向。 运动方向 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 16 图17-1-3 （3）小明左右移动滑动变阻器的滑片，发现导 轨上的金属棒 始终处于静止状态。经检查， 全部实验器材均无故障且连接无误，金属棒 在磁场中处于静止的原因可能是_____________ _________________________________________ _________________________________________ _____________________（填写一种即可）。 蹄形磁铁的磁 性太弱（或电源电压较低、电流太小；或金属 棒的质量太大，导致对轨道的压力太大，金属 棒所受的摩擦力过大） 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 17 知识点2 直流电动机 图17-1-4 例2 图17-1-4为直流电动机的示意图，线圈 处 于向右的磁场中，两个彼此绝缘的铜半圆环和 跟线圈两端相连，可随线圈一起转动；和 是电 刷，它们分别跟两个半圆环接触，使电源和线圈组 成闭合电路。在图示位置，电流沿 流过线圈， 边受到磁场的作用力向下，则( )。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 18 A.线圈在图示位置时， 边受到磁场的作用力向下 B.线圈由图示位置转过 时，电流沿 流过 线圈 C.线圈由图示位置转过 时， 边受到磁场的 作用力向下 D.线圈由图示位置转过 时， 边受到磁场的 作用力向下 图17-1-4 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 19 【解析】在图示位置时，电流沿流过线圈，则边与 边的电流方 向相反，而磁场方向不变，则边受到磁场的作用力方向与 边的相反， 即向上，故A错误。线圈由图示位置转过 时， 边转到右侧，边转到左侧，电流沿 流过 线圈，边和 边此时的电流方向与它们在图示 位置时的电流方向相反，而磁场方向不变，则 边 受到磁场的作用力向上， 边受到磁场的作用力向 下，故B、C错误，D正确。 【答案】D 图17-1-4 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 小锦囊 直流电动机工作时，依靠换向器（两个铜半圆环）与电刷的配 合，线圈每转过一周，线圈中的电流方向就改变两次，但外部电路的 电流方向始终不变（由直流电源的正负极位置决定）。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 21 针对训练 图17-1-5 2.图17-1-5是直流电动机的工作原理图。线圈所在的 位置____（选填“是”或“不是”）平衡位置，由图中 、 组成的装置叫做________，它的作用是在线圈 ________（选填“即将转到”或“刚转过”）平衡位置 时，及时改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续 转动。 是 换向器 刚转过 【解析】当线圈刚转过平衡位置时，如果没有换向器改变线圈中的电流 方向，则线圈的受力方向与转动方向相反，导致线圈不能持续转动。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 22 17.1 关于电动机转动的猜想 17.2 电动机转动的原理 素养达标 导练 23 基础巩固 1.某地马拉松比赛使用“机器兔”（图17-1-6）担任配速员，“机器兔”内部 电动机的工作原理是( )。 D 图17-1-6 A.电流的热效应 B.电流的磁效应 C.磁极的相互作用 D.通电导体在磁场中受到力的作用 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 24 2.下列家用电器与电动机工作原理相同的是( )。 B A.电饭锅 B.电风扇 C.手电筒 D.电视机 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 25 3.如图17-1-7所示，闭合开关后导体棒 向右运动。下列操作能使导体 棒 向左运动的是( )。 C 图17-1-7 A.将导体棒的、 端对调 B.增加一节干电池 C.将磁体的、 极对调 D.向左移动滑动变阻器的滑片 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 26 图17-1-8 4.如图17-1-8所示，将矩形铜线圈 上的、 两点接入电路并放入磁场中，、 、和 段都受到磁场的作用力，则在磁场中受力的方向 相同的是( )。 B A.段与段 B.段与 段 C.段与段 D.段与 段 【解析】磁场方向一定，若导体中的电流方向相同，则导体所受磁场力 的方向相同。线圈段和段并联在电源上，则 段中的电流 向下、段中的电流向上、段中的电流向上、 段中的电流向下。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 27 5.一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后不能运转，用手拨动转 子后，线圈（转子）就正常转动起来，则该电动机模型开始时不能运转 的原因可能是( )。 D A.线圈内部开路 B.电刷与换向器接触不良 C.磁铁的磁性不够强，或线圈中的电流不够大 D.线圈正好处于平衡位置 【解析】用手拨动转子后，转子就正常转动起来，说明线圈不存在开路 故障。当线圈处在平衡位置时，线圈两对边中的电流方向相反，受到的 力恰好在同一直线上，且大小相等，方向相反，故线圈不能转动。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 28 6.图17-1-9是直流电动机的示意图。 图17-1-9 （1）填写序号所表示部件的名称：①______， ②______，③________，④______。 线圈 磁体 换向器 电刷 （2）电动机工作时，当线圈转动到______位置的瞬 间，线圈中的电流断开，由于______，线圈还会继 续转动；转过这个位置后，线圈中的电流方向靠 ________的作用而发生了改变，以保证线圈持续转 动。 平衡 惯性 换向器 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 29 能力提升 图17-1-10 7.图17-1-10是动圈式扬声器的结构 示意图，当线圈中通入的电流方向 如图中箭头所示时，线圈向左运动； 当线圈中通过相反方向的电流时， 线圈将向____运动。线圈中通入随 声音不断变化方向的电流，线圈带 动纸盆来回______而发出声音。工 右 振动 电动机 作原理与扬声器相似的是________（选填“电磁继电器”或“电动机”）。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 30 图17-1-11 8.“探究磁场对电流的作用”的实验装置如图 17-1-11所示，小明在两根水平且平行的光滑 金属轨道上放一根金属棒，并置于蹄形磁铁 的磁场中。 （1）闭合开关，观察到原来静止的金属棒 在轨道上向左运动，说明磁场对通电导体具 有____的作用。 力 （2）小明通过观察金属棒的运动方向来判断它在磁场中的受力方向， 用到的科学方法是________。 转换法 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 31 图17-1-11 （3）实验中小明发现金属棒较重，不易动 起来。为使实验效果更理想，他在实验室中 找到了外形相同的其他材料，其中不可采用 的是___（填字母代号）。 A A.细薄塑料管 B.细薄铜管 C.细薄铝管 【解析】细薄塑料管是绝缘体，绝缘体不会有电流流过，在磁场中不受力。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 32 （4）探究过程中的实验记录如下表所示。比较序号为2和3的实验，说 明通电导体在磁场中的受力方向与__________有关；比较序号为______ 的实验，说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。 实验序号 磁场方向 中的电流方向 的运动方向 1 向下 无电流 静止不动 2 向下 由向 向左运动 3 向上 由向 向右运动 4 向下 由向 向右运动 磁场方向 2和4 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 33 综合拓展 图17-1-12 9.如图17-1-12所示，小华利用一节干电池、铜导线 和磁铁，组装成一个电池转动线圈。他先将强磁铁 放在电池负极上，再将铜丝弯曲成线圈，最后将线 圈上端弯折处尖端放在电池正极上，放手后观察到 线圈以干电池为轴转动起来。请回答下列问题： （1）举出一例生活中利用铜丝线圈转动原理工作的用电器。 示例：电风扇、洗衣机、电动自行车等。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 34 图17-1-12 （2）小华想改变线圈转动的方向，请你帮他 写出一条可行的操作方法。 答：调换磁铁的上、下两面位置或调换 电池的正、负极。 目标素养 导航 新知预习 导学 重点直击 导析 素养达标 导练 35 $