17.2 电动机转动的原理 教学设计-2025-2026学年沪粤版物理九年级下册

17.2电动机转动的原理 课 题 第十七章 第2节 电动机转动的原理 课 型 新授课 教学目标 1.理解安培力的定义，明确通电导体在磁场中会受到力的作用； 2.掌握安培力方向的影响因素，知晓其与电流方向、磁场方向相关，且两者同时反向时受力方向不变； 3.明确电动机的核心原理是通电线圈在磁场中受力转动，以及能量转化形式为电能转化为机械能； 4.了解换向器的工作原理，知道其能通过改变电流方向，使线圈越过平衡位置后持续转动； 5.认识电动机的基本构造（定子、转子等）及广泛应用，知晓其在新能源交通工具等领域的核心作用。 教学重点 1.理解安培力的定义，明确通电导体在磁场中会受到力的作用； 2.掌握安培力方向的影响因素，知晓其与电流方向、磁场方向相关，且两者同时反向时受力方向不变； 教学难点 1.明确电动机的核心原理是通电线圈在磁场中受力转动，以及能量转化形式为电能转化为机械能； 2.了解换向器的工作原理，知道其能通过改变电流方向，使线圈越过平衡位置后持续转动 教学方式 讲授法、实验法、讨论法。 教具学具 多媒体、电动机相关实验器材。 教学过程 设计 教师活动预设 学生活动预设 设计目的 【ppt2】呈现 “学习目标与重难点”，左侧列出 5 点学习目标（理解安培力、掌握安培力方向影响因素、明确电动机原理与能量转化、了解换向器工作原理、认识电动机构造与应用），右侧明确重点（安培力、电动机原理、换向器作用）和难点（换向器使线圈持续转动的原理）。 【ppt3】以生活情境导入，展示电风扇、电动车、无人机等电动机应用实例图，设问：“这些设备的核心是什么？它们为什么会转动？” 【ppt4】提出核心问题，展示电动机内部结构图，指出磁体和线圈是其主要组成部分，设问：“电动机内磁体和线圈之间并无接触，但线圈通电就会转动，这说明什么？” 【ppt5】开启 “实验探究一”，展示 “探究磁场中通电导体受到的作用力” 实验装置图，讲解实验目的（探究磁场对通电导线的作用）、器材（蹄形磁铁、金属导轨、直导线、电源、开关等）。 【ppt6】进行实验演示 1，按照实验装置图连接电路，将通电导体棒放入磁场中，引导学生观察导体棒的运动情况，得出 “通电导线在磁场中受到力的作用” 的结论。 【ppt7】进行实验演示 2，改变电流方向，引导学生观察导体棒运动方向的变化；保持电流方向不变，改变磁场方向，再次引导学生观察导体棒运动方向的变化。 【ppt8】总结实验规律，明确安培力的定义（通电导体在磁场中受到的力），强调安培力方向与电流方向、磁场方向有关，且两者同时反向时受力方向不变，说明能量转化形式为电能转化为机械能。 【ppt9】过渡到线圈受力，展示通电线圈在磁场中的受力示意图，分析线圈的转动情况，提出问题：“线圈为什么不能持续转动呢？” 【ppt10】开启 “实验探究二”，展示 “通电线圈在磁场中转动” 实验装置图，讲解实验目的（探究通电线圈在磁场中转动情况）、器材（磁体、金属线圈、电源、开关等）。 【ppt11】进行实验演示 3，分别使线圈静止在甲、乙、丙三个不同位置，闭合开关，引导学生观察线圈的运动情况。 【ppt12】分析实验现象，指出乙图中线圈受力平衡（平衡位置），甲图中线圈因惯性越过平衡位置后受力阻碍，丙图中线圈受力方向与转动方向相反，总结线圈不能持续转动的原因。 【ppt13】引入换向器，提出问题：“如何改变线圈中电流的方向，使线圈越过平衡位置后继续转动？”，引出换向器的作用。 【ppt14】讲解换向器的结构与工作原理，展示直流电动机结构图，重点标注换向器（两个金属半圆环）和电刷，说明其 “在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向” 的功能。 【ppt15】总结换向器的作用，强调其能使线圈在越过平衡位置后，受力方向始终与转动方向一致，从而实现持续转动。 【ppt16】介绍电动机的基本构造，展示电动机结构图，区分定子（固定不动的部分，如磁体）和转子（能够转动的部分，如线圈）。 【ppt17】总结电动机的工作原理，用动画展示电动机工作的完整过程，包括线圈转动、换向器换向等，强调能量转化：“电能转化为机械能”。 【ppt18】介绍电动机的广泛应用，展示电动机在工业生产、交通运输、日常生活等领域的应用实例图，如机床、高铁、洗衣机、电动汽车等。 【ppt19】强调电动机在新能源交通工具中的核心作用，展示电动汽车、电动自行车、“复兴号” 电力动车组等图片，说明电动机是其驱动系统的核心部件。 【ppt20】进行课堂练习 1，呈现填空题：“电动机的工作原理是____；电动机工作时将____能转化为____能。直流电动机的线圈可以持续转动，是因为它加装了____，该装置能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的____方向。” 【ppt21】进行课堂练习 2，呈现选择题：“要想改变简易电动机多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是（ ）A. 只增强磁体的磁性 B. 只减少线圈的匝数 C. 只升高电源的电压 D. 只对调磁体的两极”，引导学生分析选项。 【ppt22】拓展学习 “动圈式扬声器”，展示其结构图，讲解其工作原理（通电线圈在磁场中受到力的作用），说明其能量转化（电能转化为声能），建立与电动机原理的关联。 【ppt23】以 “无人机的飞行” 为例，引导学生思考其飞行原理与电动机的关系，强化对电动机应用的理解。 【ppt24】课堂小结，梳理本节课核心知识点：磁场对通电导线的作用（安培力）、通电线圈在磁场中转动、换向器的作用、电动机的工作原理（能量转化）、构造与应用，用思维导图形式呈现。 阅读并标注目标关键词，明确重难点，建立学习预期，知道需重点突破的内容。 结合生活经验思考电动机的应用与转动原因，产生对核心问题的探究兴趣，自然进入新课学习。 观察图片，思考磁体与线圈之间的相互作用，初步猜想 “磁体的磁场对通电线圈有力的作用”。 观察实验装置，了解实验目的与器材，为后续实验观察和分析做好准备。 观察实验现象，记录导体棒的运动方向，验证猜想，初步建立 “电→磁→力” 的认知。 观察并对比两次实验现象，分析电流方向、磁场方向与受力方向的关系，培养分析与归纳能力。 记忆实验规律，理解安培力的定义、方向影响因素及能量转化，强化规律认知。 观察示意图，分析线圈的受力与转动，思考线圈不能持续转动的原因，培养逻辑思维能力。 观察实验装置，了解实验目的与器材，为后续实验观察和分析做好准备。 观察并记录线圈在不同初始位置的运动情况，对比分析差异，培养观察和分析能力。 跟随分析实验现象，理解平衡位置的概念，明确线圈不能持续转动的根本原因，突破认知难点。 思考解决问题的方法，对换向器的功能进行初步猜想，培养解决问题的能力。 观察图片，理解换向器的结构，跟随讲解分析其工作原理，突破本节课的难点。 记忆换向器的作用，理解其对电动机持续转动的关键意义，形成对电动机工作原理的完整认知。 观察图片，识别定子和转子，记忆电动机的基本组成部分，建立对电动机结构的直观认知。 观看动画，回顾电动机工作的各个环节，总结工作原理，明确能量转化形式，强化知识记忆。 观察图片，了解电动机的广泛应用，感受物理知识的实际价值，增强学习兴趣。 观察图片，认识电动机在新能源领域的重要地位，感受科技发展的脉搏，增强科技自信。 独立完成填空，回顾本节课核心知识点，检验学习效果，强化知识记忆。 独立分析题目，运用所学知识（安培力方向影响因素）判断正确答案，提升知识应用能力。 观察图片，理解扬声器的工作原理，对比电动机原理，找出异同点，培养知识迁移能力。 思考无人机飞行与电动机的关系，结合所学知识进行解释，深化知识应用。 对照思维导图回顾本节课知识，查漏补缺，构建知识网络，提升知识整合能力。 定位 “知识 + 能力 + 素养” 目标，让学生聚焦核心，提高学习针对性。 从学生熟悉的事物入手，引发认知冲突，激发探究欲望。 引导学生基于观察进行初步猜想，培养科学探究的基本素养。 明确实验探究的方向和方法，培养学生的实验素养。 通过直观实验验证猜想，让学生亲历知识的形成过程，增强感性认识。 通过控制变量法探究，让学生体会科学研究方法，深化对规律的理解。 将实验结论系统化，帮助学生建立清晰的规律认知。 承上启下，将导体受力拓展到线圈受力，为理解电动机工作原理奠定基础。 明确实验探究的方向，培养学生的实验素养。 通过多组实验，让学生全面认识线圈在磁场中的转动规律。 深入分析实验现象，帮助学生理解线圈转动的本质规律。 激发学生的创新思维，为理解换向器的作用做好铺垫。 聚焦难点，通过结构分析，让学生理解换向器的核心功能。 强化对换向器作用的理解，完善电动机工作原理的知识体系。 夯实电动机结构的基础知识，为理解其工作原理提供结构支撑。 将复杂的工作过程动态化、简化，帮助学生形成系统的知识体系。 联系实际，让学生体会电动机对人类社会发展的重要性，落实情感态度与价值观目标。 结合前沿科技，提升课程的时代性，激发学生对科学技术的热爱。 即时巩固核心知识点，帮助学生查漏补缺。 检验学生对安培力方向影响因素的掌握情况，提升选择题解题能力。 拓宽知识面，让学生体会 “通电线圈在磁场中受力转动” 原理的广泛应用。 以学生感兴趣的科技产品为例，进一步强化知识应用，激发学习兴趣。 系统化总结，帮助学生巩固所学知识，形成清晰的知识脉络。 板书设计 第2节 电动机转动的原理 一、磁场对通电导线的作用（安培力） 1. 1.定义：通电导体在磁场中受到的力叫安培力 2. 2.方向影响因素：电流方向、磁场方向 改变其中一个，受力方向改变 两者同时反向，受力方向不变 3. 3.能量转化：电能 → 机械能 二、通电线圈的转动与换向器 1. 1.线圈转动特点：通电后受力转动，但不能持续（平衡位置受力平衡） 3. 2.平衡位置：线圈上下边受力大小相等、方向相反 2. 3.换向器作用：线圈刚过平衡位置时，自动改变线圈中电流方向 3. 4.结构：两个金属半圆环 + 电刷 三、电动机的核心原理与构造 1. 1.工作原理：通电线圈在磁场中受力转动 2. 2.基本构造： 定子：固定不动（如磁体） 转子：能够转动（如线圈） 关键组件：线圈、磁体、换向器、电刷 四、电动机的广泛应用 1. 1.家庭领域：电风扇、洗衣机、空调等 2. 2.新能源交通工具：电动自行车、电动汽车、“复兴号” 动车 3. 3.科技领域：无人机、工业机器人、医疗器械 4. 4.核心地位：新能源设备的 “心脏”，驱动系统核心部件 学科网（北京）股份有限公司 $