20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机 课件 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

该初中物理课件围绕“制作简易直流电动机”跨学科实践，核心知识点为直流电动机工作原理，从生活中电动玩具等实例导入，结合已学电与磁知识提出制作任务，通过线圈材料选择、匝数影响等问题搭建学习支架，衔接前后知识。 其亮点是以项目式学习为主线，融合科学探究与科学思维，如用刮漆皮替代换向器实现持续转动，引导学生对比不同匝数线圈转速。评价表涵盖科学思维、工程实践等维度，学生在制作调试中提升实践与合作能力，教师可借助完整流程与评价工具高效教学。

nullnullnull第5节 跨学科实践:制作简易直流电动机 1.制作简易直流电动机,加深对直流电动机相关知识的认识。 2.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。 3.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。 4.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。 教学目标 项目提出 生活中有许多地方会用到直流电动机,例如很多电动玩具就是用直流电动机来驱动的。 利用前面学习过的直流电动机的工作原理,你可以制作一台简易的直流电动机。 项目分析 我们知道,电动机主要由线圈和磁体组成, 要制作直流电动机,需要考虑以下问题。 3.如何保证通电线圈能在磁场中持续转动? 1.用什么样的导线绕制线圈?绕制的匝数多少为宜?匝数多少会对什么有影响? 2.哪部分作为转子?哪部分作为定子? 对于第一个问题中的“绕制线圈的导线”,我的建议是:可以选择直径约0.5mm的漆包线作为导线,原因是漆包线表面有绝缘漆,可避免线圈匝间短路。 对于第一个问题中的“绕制的匝数多少”,我的建议是:线圈匝数以5~10匝为宜,匝数过少磁场产生的作用力较小,匝数过多线圈会过重且电阻会增大。当然,同学们也可以自己尝试绕制不同匝数(如5匝、10匝、20匝),通过对比制作的简易电动机的转速来找到最适合的匝数。 对于第一个问题中的“匝数多少会对什么有影响”,根据上节课所学知识,我们已经知道会影响线圈的转速。 对于第二个问题“哪部分作为转子?哪部分作为定子?”,从方便制作的角度,定子通常为磁体,可以用强磁体、一块蹄形磁体或两块条形磁体作定子。转子就是通电线圈。设计时磁体固定于底座上,线圈放在支架(曲别针)上,确保转动时摩擦力较小。 对于第三个问题“如何保证通电线圈能在磁场中持续转动?”,真正实用的电动机都是用换向器来完成,但是,制作真正的换向器困难太大,市面上也没有发现售卖电动机模型换向器的商店,所以,我们可以把导线的一端刮去全部的绝缘漆,另一端刮去半周绝缘漆,来保证线圈持续转动。 项目实施 根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机。下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法,同学们可以参考。 要制作这样的直流电动机,需要有以下材料:漆包线(刷有绝缘漆的铜导线)、强磁体、电池等。 漆包线 强 磁 体 或 电池 电池盒 导线 开关 曲别针 或 安全别针 文具刀 硬纸板 或 硬质泡沫塑料板 把一段粗漆包线绕成约3cmx2cm的矩形线圈(如右图),作为电动机的转子。 从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。 转轴 转轴 这是某个小组的全部器材 用硬金属丝做两个支架,固定在硬纸板或电池盒上。 两个支架分别与电池的两极相连。最后把线圈放在支架上,线圈下放一块强磁体作为定子。 在上节的学习中,我们知道,如果没有换向器,通电线圈在转到下半周时受到的力使线圈反向转动,线圈将不会持续转动。 如果把这个反向转动的力去掉,也就是在线圈转动的上半周通电,下半周断电,线圈依靠惯性能否连续转动呢? 我们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。组装好电动机,给线圈通电并用手轻轻推动一下,线圈就会不停地转动了(右图)。 调试自己制作的简易电动机,让它更好地工作起来。 制作简易直流电动机的视频 (6)制作完毕,整理器材,保证桌面整洁干净。 注意事项: (1)在制作过程中,务必遵守实验室安全规定,确保人身安全和设备安全。 (2)确保电路连接正确且牢固,以避免短路或断路。 (3)在调试和测试时,要观察电动机的旋转情况并及时调整。 (4)如果电动机无法正常工作,可以检查电路连接、磁体位置或线圈绕制情况是否有问题。 (5)积极参与项目式学习,发挥团队合作精神,共同完成任务。 展示交流 1.请大家展示自己制作的简易直流电动机,并介绍制作过程和性能特点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? 4.评价交流:教师和其他小组对展示的作品进行评价和交流,提出改进建议。 简易直流电动机制作评价项目表 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 A. 能精准分析电动机的工作原理,逻辑严谨 B. 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 A. 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 B. 熟练掌握制作工具和材料的使用,操作规范,制作工艺精细 C. 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 交流与合作 A. 小组内沟通顺畅,互相分享想法和经验 B. 积极倾听他人意见,尊重不同观点,共同解决问题 C. 成员分工明确,各司其职,高效完成任务 创新与实践 A. 在电动机的设计和制作中,提出独特的创意和方法 B. 勇于尝试新的材料、结构或制作工艺,效果良好 C. 能将理论知识灵活应用于实践,制作出性能优良的电动机 5.拓展:如何提高电动机的转速(例如不同挡位的电风扇)。 问题(1)导体在磁场中受力的大小与哪些因素有关? 电流的大小和磁场的强弱。 问题(2)如何改变你们组的电动机的转速? 使用变阻器就可以制作挡位不同的电动机。 6.生活中使用电动机的用电器非常多,例如新能源电动汽车。如何提高电动机的效率也是制作电动机需要考虑的很重要的一个方面。 思考:制作好的简易直流电动机的额外功主要来自哪些方面?如何减小它的额外功以提高它的效率呢? 线圈与其他部件的接触处存在摩擦。 使线圈与其他部件的接触处尽可能光滑,线圈的匝数要适量。 1.在安装直流电动机模型的实验中,为了减小电动机的转速,正确的是( ) A.调换磁铁的极性 B.减小线圈中的电流 C.增大电源电压 D.改变线圈中的电流方向 调换磁铁的极性只能改变电动机的转动方向,不能改变电动机的转速,A错误; 减小线圈中的电流可以减小电动机的转速,B正确; 增大电源电压可以增大线圈中的电流,从而增大电动机的转速,C错误; 改变线圈中的电流方向只能改变电动机的转动方向,不能改变电动机的转速,D错误。 B 2.在直流电动机模型的安装实验中,下列现象可能发生的是( ) A.将电源两极对调,线圈转动方向不变 B.将磁铁两极对调,线圈转动方向不变 C.将电源和磁铁两极同时对调,线圈转动方向不变 D.将电源和磁铁两极同时对调,线圈会反方向转动 将电源两极对调,电流方向就改变,线圈转动方向也改变,A错误; 将磁铁两极对调,线圈转动方向也改变,B错误; 将电源和磁铁两极同时对调,线圈转动方向不变,C正确; 将电源两极或磁铁两极对调,线圈会反方向转动;将电源两极和磁铁两极同时对调,线圈转动方向不会变化。D错误。 C 3.某实验小组组装了一个直流电动机模型,接通电源后电动机不转,用手拨动一下线圈(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转的原因可能是( ) A.线圈内部断路 B.电刷与换向器接触不良 C.磁体的磁性不强,或线圈中电流不够大 D.线圈正好处于平衡位置 如果线圈内部断路,那么线圈转子就不会转动起来,A错误; 如果电刷与换向器接触不良,实际也是断路,那么线圈转子就不会转动起来,B错误; 如果磁体的磁性不强,或线圈中电流不够大,那么,只有刚开始时线圈正好处于平衡位置线圈不转,线圈在其他位置也不会正常转动,C错误; 刚开始时线圈正好处于平衡位置,电路为断路,线圈不转,靠外力转过这个位置,线圈转子就正常转动起来,D正确。 D 4.小明学习电动机原理后,制作小小电动机。把一段粗漆包线绕成如图甲所示的约3cmX2cm的矩形线圈。漆包线在线圈的两端各伸出约3cm。然后,用小刀刮两端引线的漆皮,一端全部刮掉,另一端只刮半周。用硬金属丝做两个支架,固定在硬纸板上。两个 (1)电动机工作原理是:通电线圈在 中受 力转动。 (2)只将磁体的N、S极对调,线圈转动方向与原来 (选填“相同”或“相反”) 支架分别与电池的两极相连。把线圈放在支架上,线圈下放一块磁体,如图乙所示。给线圈通电并用手轻推一下,线圈就会不停地转下去,小小电动机就制作好了。 (3)线圈在转动过程中 能转化为 能。 磁场 磁场 相反 电 机械 小结 跨学科实践:制作简易直流电动机 项目提出:生活中有许多地方会用到直流电动机,它是如何工作的呢?利用已有知识开展多角度探究 项目分析:电动机主要由线圈和磁体组成,要制作直流电动机,需要考虑哪些问题 项目实施:根据设计方案选择材料 (漆包线、强磁体、电池等) 制作直流电动机 展示交流 1. 学生展示作品,介绍制作方案,分享收获 2. 相互交流,总结经验并进行反思,尝试对制作的直流电动机模型进行改进 B.要使图乙中的线圈持续转动,应在其外部加装 ,自动改变线 圈中电流方向。 1.在研究“磁场对通电导体的作用"实验中。 (1)利用图甲所示的装置研究"磁场对电流的作用"时,应在a、b之间接入 ,根据该原理可制成 。 (2)A.在图乙中,通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下,此时,ab段导线所受磁场力F2的方向是 , F1与F2 (选填"是”或“不是”)一对平衡力。 练习与应用 电源 电动机 (2)1在乙图中,通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下,此时,ab段导线通过的电流方向与cd段相反,故 ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上的;这两个力不作用在一条直线上,故这两个力不是一对平衡力。2要使图乙中的线圈可以持续转动,应在其外部加装换向器,当通电线圈所在平面与磁感线垂直时,它能自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动。 详解:(1)利用如图所示的装置研究“磁场对电流的作用”时,即必须有电源,所以在a、b间应接电源;利用该原理制成了电动机。 B.要使图乙中的线圈持续转动,应在其外部加装 ,自动改变线 圈中电流方向。 1.在研究“磁场对通电导体的作用"实验中。 (1)利用图甲所示的装置研究"磁场对电流的作用"时,应在a、b之间接入 ,根据该原理可制成 。 (2)A.在图乙中,通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下,此时,ab段导线所受磁场力F2的方向是 , F1与F2 (选填"是”或“不是”)一对平衡力。 电源 电动机 竖直向上 不是 (2)A.在乙图中,通电后cd段导线受磁场力的方向为竖直向下,此时,ab段导线通过的电流方向与cd段相反,故 ab段导线所受磁场力的方向是竖直向上的;这两个力不作用在一条直线上,故这两个力不是一对平衡力。 B.要使图乙中的线圈持续转动,应在其外部加装 ,自动改变线 圈中电流方向。 1.在研究“磁场对通电导体的作用"实验中。 (1)利用图甲所示的装置研究"磁场对电流的作用"时,应在a、b之间接入 ,根据该原理可制成 。 (2)A.在图乙中,通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下,此时,ab段导线所受磁场力F2的方向是 , F1与F2 (选填"是”或“不是”)一对平衡力。 电源 电动机 竖直向上 不是 换向器 (2)B.要使图乙中的线圈可以持续转动,应在其外部加装换向器,当通电线圈所在平面与磁感线垂直时,它能自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动。 对课上制作简易直流电动机的方案进行改进,制作一个可以改变挡位且效率更高的直流电动机。 2.跨学科实践活动 谢谢观看 Lavf61.7.100 Lavf61.7.100 Lavf61.7.100 $