20.5跨学科实践：制作简易直流电动机 教学设计 2026-2027学年人教版九年级全一册物理

该初中物理教学设计聚焦“制作简易直流电动机”跨学科实践，通过演示成品电机对比课本理论模型导入，连接电磁原理与劳动、数学等学科，梳理从理论复习到动手制作的完整脉络。 此设计以跨学科融合为特色，通过小组合作制作（科学探究）、故障排查的因果推理（科学思维）、尺寸测算与手工操作，培养学生物理观念与实践品质，为教师提供完整教学流程与评价体系，提升学生动手能力，助力高效教学。

阳信县第四实验中学正贯当下毅赢未来 阳信县第四实验中学“365学本式成长课堂模式”教学设计 科目 物理 年级 九年级 课题 跨学科实践：制作简易直流电动机 课型 新授课 设计者 课时 使用时间 课标要求 1.跨学科融合：结合物理电磁原理、劳动手工制作、数学尺寸规划，完成简易直流电动机制作。 2.巩固磁场对通电导线的作用力、直流电动机结构与换向器工作原理，深化电能转化机械能的认知。 教材内容分析 本节是20.4《电动机》的配套跨学科实践课，属于实操工程类活动，承接理论知识，实现“理论落地动手制作”。 1.知识逻辑：复习直流电动机原理→认识简易电机简化结构→规划制作步骤→动手组装调试→故障分析→作品优化展示。 2.跨学科融合点：物理：磁场对通电线圈受力、换向、能量转化； a.劳动技术：导线绕制、支架固定、绝缘层刮除手工操作； b.数学：线圈周长、匝数、支架高度尺寸测算； c.工程：故障排查、结构改良、性能优化。 学习者 特征分析 1.已有基础：已学习直流电动机理论，知道定子、转子、换向器作用；会简单电路连接，具备基础手工操作能力；熟悉控制变量探究方法。 2.优势：动手实践类课堂学生参与热情高，乐于自主创作、改良作品；小组互助可快速解决手工操作难题。 3.学习难点： ①手工操作难点：导线绕圈松紧不均、绝缘漆刮除不到位、支架摩擦过大导致线圈不转； ②原理结合难点：只会组装，无法结合电磁知识分析故障原因； ③跨学科思维薄弱：不会通过调整匝数、磁铁位置优化电机转速。 教学目标 物理观念 1.通过制作实操，巩固：通电线圈在磁场中受力转动、电动机电能转化为机械能、换向器改变线圈电流实现持续转动。 2.直观理解简易电机简化换向结构（单边刮漆/双边半刮漆）的工作原理。 科学思维 1.工程思维：从选材、尺寸设计、组装、调试、优化完整流程建立小型工程制作逻辑。 2.因果推理：线圈不转、转速慢、抖动等故障反向推导电路、结构、磁场问题。 科学探究 1.小组合作完成简易直流电动机全套制作：绕制线圈、制作支架、处理换向端、组装磁铁与电路。 2.自主调试作品，记录故障现象，小组讨论排查故障并修复。 科学态度与责任 1.跨学科融合意识：体会物理、劳动、数学、工程技术的综合应用。 2.实践品质：节约实验材料、轻拿轻放器材、规范操作，耐心调试不急躁。 教学重点 1.简易直流电动机完整制作流程，线圈绝缘漆刮除（简易换向结构）操作。 2.结合电磁原理排查电机不转动、转速过低等常见故障。 3.利用控制变量优化电机转动效果。 教学难点 1.理解“单边刮漆”简易换向器如何实现线圈持续转动。 2.从物理原理角度分析故障根源，而非单纯调整结构。 3.跨学科综合优化作品，自主设计改良方案。 学习评价设计 1.自主预习评价：预习导学案，梳理制作材料、步骤、简易换向原理，标注疑问，评价理论回顾效果。 2.合作探究制作评价：小组分工（绕线员、组装员、调试员、记录员），从操作规范、材料节约、协作配合打分。 3.展示释疑评价：小组展示成品，讲解制作步骤、故障处理、改良方案，依据原理表述准确性打分。 4.实践成果评价：电机能否平稳持续转动、转速、外观工艺、实验记录完整度。 5.课后拓展评价：完善实践报告，记录制作心得与创新改良思路。 教学资源 分组器材 漆包铜线、圆形永磁磁铁、电池（5号/9V）、电池夹、回形针（支架）、砂纸、剪刀、硬纸板、胶带、直尺； 教学资源 简易电机制作步骤PPT、故障排查流程图、成品演示视频、实践记录导学案。 教学过程设计 备注 （二次备课） 创设情景，导入新课 1.教师演示成品简易直流电动机，线圈高速持续旋转；对比上节课理论模型，提问：课本电机结构复杂，只用磁铁、铜线、电池能否做出能转的电机？ 2.跨学科设问：制作需要用到物理电磁知识、手工操作、尺寸测量，是一节综合实践课。 3.导入课题：跨学科实践——制作简易直流电动机 学习活动（1） 问题导学，自主预习（1） 学生结合课本与导学案自主完成： ①直流电动机核心组成部分是什么？简易电机如何简化换向器？ ②列出制作所需材料，预估线圈大小、匝数； ③猜想：线圈不转动可能有哪些原因？ 自主标注不懂的制作难点。 小组讨论，合作探究（1） 小组交流： 1.简易换向原理：线圈一端全部刮掉绝缘漆，另一端只刮半圈； 2.分工规划：绕线、弯折支架、砂纸刮漆、组装电路； 3.预判制作中容易失败的环节，提前思考解决办法。 小组展示，解难释疑（1） 各组分享制作思路，教师统一示范关键操作： 1.漆包线刮漆要点：半圈刮除实现间断通电，模拟换向器； 2.支架高度适中，减少线圈摩擦； 3.磁铁放置在线圈正下方，磁场垂直线圈平面。 学习活动（2） 问题导学，自主预习（2） 对照步骤清单，默读完整制作流程，明确每一步操作标准。 小组讨论，合作探究（2） 分组实操制作，完整流程： 1.数学测算：用直尺确定线圈周长，绕制20～40匝线圈，两端预留引线； 2.简易换向处理：砂纸打磨引线绝缘漆（一端全刮，一端半刮）； 3.劳动手工：回形针弯折成导电支架，固定在硬纸板底座； 4.组装电路：支架接电池两极，磁铁置于线圈下方； 5.通电调试，观察线圈转动状态，记录故障。 故障探究：线圈不动/轻微抖动/转半圈停下，小组讨论排查原因。 小组展示，解难释疑（2） 各组展示半成品，汇报遇到的故障与解决方法： 1.完全不转：绝缘漆未刮干净、电路断路、磁铁磁场太弱； 2.只抖动不旋转：摩擦过大、线圈匝数太少、电流过小； 3.转半圈停止：两端绝缘漆全部刮除，无简易换向结构。 教师结合磁场受力原理对应讲解故障成因，巩固物理知识。 学习活动（3） 作品优化、跨学科拓展探究 1.问题导学，自主预习 思考：如何让线圈转得更快？可改变哪些条件？ 2.小组讨论，合作探究 控制变量改良实验： (1) 增加线圈匝数对比转速； (2) 叠加磁铁增强磁场对比转速； (3) 更换电压更高电源对比转速。 小组记录改良前后转动效果。 3.小组展示，解难释疑 小组展示优化后的成品，总结：线圈匝数越多、磁场越强、电流越大，电机转速越快。 教师拓展：工业大型电动机就是通过增加线圈、强磁场提升动力。 点拨构建，评研提升 师生梳理实践逻辑框架： 理论回顾（电机受力、换向原理）→规划设计（数学尺寸）→手工制作（劳动技术）→通电调试→故障分析（物理推理）→作品优化（工程改良） 集中强调核心考点：简易半刮漆换向结构的工作原理、能量转化、转速影响因素。 作业布置 1.基础任务：完善实践报告单，记录制作步骤、故障及解决办法、改良方案。 2.拓展实践：回家利用废旧材料重新制作简易电机，尝试设计双层线圈提升转速；观察家中电器内电动机结构。 板书设计 跨学科实践：制作简易直流电动机 一、理论依据 1.原理：通电线圈在磁场中受力转动 2.能量转化：电能→机械能 3.简易换向：一端全刮漆，一端半刮漆（间断通电，持续旋转） 二、制作流程 测算尺寸→绕制线圈→刮除绝缘漆→制作支架→组装磁铁与电路→通电调试 三、常见故障与原因 1.不转：绝缘漆未刮净、电路断开、无磁场 2.抖动：摩擦大、匝数少、电流小 3.半圈停转：两端全部刮漆，无换向效果 四、转速优化方法 增加线圈匝数、增强磁场、增大电源电压 五、跨学科融合 物理（电磁）+劳动（手工）+数学（尺寸）+工程（优化） 教学反思与 后记 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $