20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机 课件-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

20.5跨学科实践：制作简易直流电动机 第二十章 电与磁 物理观念 制作简易直流电动机，加深对直流电动机相关知识的认识。 科学思维 设计简易直流电动机制作方案，基于电与磁的知识对方案的合理性进行分析。 科学探究 在制作简易直流电动机活动中，能综合运用所学知识解决遇到的问题。 科学态度 与责任 在实施过程、讨论交流、作品展示中，提升工程实践与合作学习的能力，增强对物理学与日常生活、工程实践间联系的认识，树立学以致用的思想。 学习目标 课堂导入 玩具电动车 电动玩具小火车 电动剃须刀 USB小风扇 电动牙刷 无人机的电动旋翼 这些装置为什么会自己动起来? 直流电动机 项目提出 制作一台简易的直流电动机。 简易直流电动机 分析：使用铜漆包线，铜的导电性能好，漆包线可 以避免线圈匝间短路；圈数不能太少，电路中电阻 会很小，会使电路中的电流过大，可以在5~10圈左右。 制作直流电动机，需要考虑的问题： 项目分析 1. 用什么样的导线绕制线圈?绕制的匝数多少为宜? 线圈 磁体 2. 哪部分作为转子? 哪部分作为定子? 分析：线圈作为转子，磁铁作为定子（用强磁体固定为定子，可以简化结构，降低制作难度。） 3. 如何保证通电线圈能在磁场中持续转动? 分析：利用“换向器”可以改变电流方向，让线圈持续转动。但是复杂换向器制作困难，可以设计简易“换向装置”让线圈持续转动。 简易“换向装置”的设计方案 项目分析 半周接触 → 通电受力转动 半周断开 → 靠惯性通过 1.画出设计图：根据设计方案，画出直流电动机的模型图。 2.确定实验器材：漆包线、强磁体、电池、羊眼钉、木块、小刀等。 实验步骤： 1.制作线圈。把一段粗漆包线绕成约 3 cm×2 cm的矩形（或椭圆形）线圈 ，作为转子。从线圈的两端各拉出约2 cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。 2.组装小电动机。在硬底板上安放电池盒，两个木块上装上羊眼钉作为支架并固定在底板上。在电池盒上再固定一块强磁体，之后把线圈放在支架上，使它可以平稳转动。 一端的漆皮全部刮掉，另一端只刮半周。（刮漆时要注意安全！） 强磁体平放在线圈正下方，N、S极方向与线圈平面平行。 3.连接电路，轻推线圈，观察现象。试自己制作的简易电动机，让它更好地工作起来。 启动时可轻推线圈至倾斜30°位置释放，持续转动超过10圈即可​标志成功。 项目实施 序号 要解决的问题 操作方法 需要的材料 1 制作线圈 将漆包线绕成圆环状，紧密缠绕 5~10匝，两端各留2cm引线 漆包线、胶带 2 制作换向器 用小刀刮去两端引线的漆皮， 一端全部刮掉，另一端只刮半周 小刀 3 搭建支架 用曲别针弯折成两个U形支架，固定在 硬纸板上，确保顶部支撑点水平对齐 曲別针，硬纸板、 胶水 4 安装磁体 将强磁体放置在线圈正下方 强磁体 5 安装电源 将线圈引线架在支架上，与电池、 开关连接，确保刮漆面接触良好 电池，开关 项目设计要解决的问题及操作方法示例 展示交流 1. 请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计得更巧妙。 2. 你的电动机线圈匝数是多少? 转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何? 3. 观察哪个电动机转动得更快，它们可以带动其他装置旋转吗? 小组名称:________评价者:_________(自评/互评/师评) 评价 维度 评价指标 等级(优秀/良好/ 合格/待改进) 评语/ 建议 科学 思维 ①能精准分析电动机的工作原理，逻辑严谨 ②在设计与制作中，能运用控制变量的方法 思考问题，如探究线圈匝数与转速的关系 技术与 工程 ①电动机结构设计合理，易于组装 和调试，具备一定的稳定性和耐用性 ②熟练掌握制作工具和材料的使用， 操作规范，制作工艺精细 ③能根据实际情况对设计进行优化、 解决制作过程中遇到的问题 简易直流电动机制作项目评价表示例 小组名称:________评价者:_________(自评/互评/师评) 评价 维度 评价指标 等级(优秀/良好/ 合格/待改进) 评语/ 建议 交流与 合作 ①小组内沟通顺畅、互相分享想法和经验 ②积极倾听他人意见，尊重不同观点，共同解决问题 ③成员分工明确，各司其职，高效完成任务 创新 与 实践 ① 在电动机的设计和制作中，提出独特的创意和方法 ②勇于尝试新的材料、结构或制作工艺，效果良好 ③能将理论知识灵活应用于实践，制作出性能优良的电动机 简易直流电动机制作项目评价表示例 制作简易直流电动机. ①绕制线圈：线圈的材料、圈数. ②转子与定子：线圈是转子；强磁体是定子. ③通电线圈持续转动：一端全部刮，一端刮半周. 选择实验器材；制作步骤. ①制作过程；制作过程中的问题和解决方法. ②对作品进行评价. ③故障及其排除. 项目提出 项目分析 展示交流 项目实施 课堂总结 （3）这个简易电动机工作时，将电能转化为_____能。 （4）丙图中，若要改变铁钉的转动方向，可以改变_____方向。 1．用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣强磁铁，可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图的甲、乙、丙所示。 （1）乙图中，把铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上，若磁铁的N极朝上，则磁化后的铁钉的尖端为___（填“N”或“S”极）。 （2）丙图中，用电线把电池的负极和磁铁连接起来，就有电流通过磁铁和铁钉_____ （填“向上”或“向下”）。 N 向下 机械 电流 课堂练习 绝缘体 （2）线圈abcd与电磁铁的连接方式是_____联；电磁铁上端的磁极是________极； （3）线圈转动一周时，只有半周获得了动力，要靠________转过另半周； （4）若把电池正负极对调，闭合开关，线圈的转动方向将 ________ （改变/不变）。 并 2. 如图，创新小组自制小小电动机：用硬金属丝制作两支架m、n，固定在木板上；把一段粗漆包线绕成矩形线圈abcd，漆包线的两端伸出作为引线，用小刀刮两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周，将引线放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。把线圈和电磁铁按图示接入电路，闭合开关，用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。 （1）引线上的漆皮要刮掉，原因是漆皮属于________； 不变 S 惯性 3．如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围。 （1）按他们这种方法刮漆，线圈_____（填“能”或“不能”）持续转动。线圈转过平衡位置时会__________ （填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”）。 换用较强的磁场 （2）可以通过改变__________方向，改变线圈的转动方向。（填一种方法） （3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是_________，这时可做的有效尝试是_____ 。 能 切断线圈中的电流 电流（或磁场） 磁场太弱 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Lavf59.27.100 $