第二十章《电与磁》第5节《跨学科实践：制作简易直流电动机》讲义 ---2025-2026学年人教版物理九年级

第5节  跨学科实践：制作简易直流电动机

目录

【学习目标】

【重点难点】

【思维导图】

【知识梳理】

知识点 1：简易直流电动机的工作原理

知识点 2：简易直流电动机的核心结构与材料准备

知识点 3：制作步骤与规范操作

知识点 4：常见故障排查与优化方案

【方法技巧】

方法技巧 1：线圈绕制与换向处理技巧

方法技巧 2：磁场优化与转动效果提升技巧

方法技巧 3：故障排查的 “三步法”

【巩固训练】

【学习目标】​

分类​	具体要求​
核心概念​	1.理解直流电动机的工作原理（通电导体在磁场中受力运动、电磁感应的应用）； 2.掌握简易直流电动机的核心结构（定子、转子、换向器 / 换向片的作用）； 3.了解电与磁的转化关系，明确磁场方向、电流方向对导体运动方向的影响。​
能力素养​	1.能根据给定材料设计并组装简易直流电动机，规范操作实验步骤； 2.能分析组装过程中出现的故障（如不转动、转动不稳定），并提出改进方案； 3.培养跨学科思维（物理原理 + 工程实践），提升动手操作和问题解决能力； 4.能结合生活实例说明直流电动机的应用，理解技术与生活的联系。​

​【重点难点】​

重点：​

1.简易直流电动机的工作原理（通电线圈在磁场中受力转动）；​

2.核心结构的作用（磁体提供磁场、线圈作为转子、换向片 / 电刷实现电流换向）；​

3.组装步骤的规范性和关键操作（如线圈绕制、换向片处理、电路连接）。​

难点：​

1.理解 “换向器” 的作用（保证线圈持续单向转动的关键）；​

2.分析磁场方向、电流方向与线圈转动方向的关系；​

3.解决实验故障（如线圈不转动可能的原因：接触不良、磁场太弱、线圈平衡问题等）。​

【思维导图】​

​

【知识梳理】​

知识点 1：简易直流电动机的工作原理​

核心原理：基于 “通电导体在磁场中受力运动”（安培力原理）。当电流通过置于磁场中的线圈时，线圈两侧的导体受到方向相反的安培力，形成力矩，使线圈绕轴转动。​

关键条件：​

存在磁场（由永磁体提供，如条形磁体、马蹄形磁体）；​

线圈形成闭合回路（通入直流电流）；​

需换向装置（如两片金属换向片），避免线圈转到平衡位置时停止转动。​

方向规律：线圈的转动方向与电流方向和磁场方向有关（改变其中一个方向，转动方向反向；同时改变，转动方向不变）。​

知识点 2：简易直流电动机的核心结构与材料准备​

核心结构（4 大组件）：​

​

组件​	作用​
定子（磁场源）​	提供稳定磁场，常用器材：条形磁体 2 块、马蹄形磁体 1 块（磁场越强，转动越稳定）​
转子（线圈）​	通电后受力转动，常用器材：漆包线（直径 0.3-0.5mm，长度 50-80cm）​
换向装置​	实现电流换向，简易版：将线圈两端的漆包线刮去半圈绝缘漆（替代换向片）；进阶版：金属片 + 电刷​
电路与支架​	提供电流和固定结构，常用器材：干电池（1.5V×2 节，串联为 3V）、导线、电池夹、支架（塑料架、铁架台）​

​ 材料清单（简易版）：​

漆包线 1 卷、干电池 2 节、电池夹 1 个、导线若干（带鳄鱼夹）；​

条形磁体 2 块、塑料支架 1 个（或用硬纸板自制）；​

剪刀、砂纸（打磨漆包线绝缘层）、记号笔。​

知识点 3：制作步骤与规范操作​

1.第一步：绕制线圈（关键步骤）​

取漆包线，在笔杆（或直径 1cm 的圆柱）上绕制 10-15 圈（匝数越多，受力越大，转动越稳定）；​

线圈两端各留出 2-3cm 的引线（用于固定和接线），绕制完成后轻轻取下，用导线在线圈两端缠绕固定（避免松散）。​

2.第二步：处理换向部分​

用砂纸将线圈两端引线的绝缘漆打磨干净（注意：仅打磨引线的 “半圈”，且两端打磨的半圈方向一致，如均打磨上半圈）；​

打磨目的：当线圈转动时，只有半圈接入电路，实现 “断电 - 通电” 交替，替代换向器功能。​

3.第三步：组装支架与固定磁体​

将支架固定在桌面，把两块条形磁体相对放置在支架两侧（异名磁极相对，形成匀强磁场区域，间距略大于线圈直径）；​

用细线或支架上的挂钩固定线圈，使线圈位于两块磁体之间（线圈轴线与磁场方向垂直），且能自由转动。​

4.第四步：连接电路并调试​

用导线将电池夹、线圈两端引线、开关（可选）连接成闭合回路（电池正极→线圈一端→线圈另一端→电池负极）；​