18.3《磁场对通电导线的作用》课时作业设计 -2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

该初中物理作业设计方案针对《磁场对通电导线的作用》，结合学生易混淆电磁现象等学情，采用“基础巩固+能力提升+拓展挑战+实践制作”分层结构，A、B组必做控制时长，C、D组选做供自主选择，符合九年级学生认知需求。 通过多样化练习提升学习效果，A1辨析电磁现象强化物理观念，B1实验探究运用控制变量法培养科学探究能力，D1制作简易电动机落实科学态度与责任。评价采用分层水平量表和实践评价量表，科学反馈学习成效，体现学科特色。

《磁场对通电导线的作用》课时作业设计 沪科版《物理》九年级全一册·第十八章 磁及其相互作用·第三节 设计者：邱乃英 学校：福州树德学校 日期：2026年9月 一、作业基本信息 作业名称 《磁场对通电导线的作用》课时作业 年级 初中物理（九年级） 教材版本 （2024年新教材）沪科版《物理》九年级全一册 章节 第十八章《磁及其相互作用》第三节《磁场对通电导线的作用》 作业类型 课时作业（分层书面作业）+制作简易电动机 融合学科 物理（主）＋数学、语文、、劳动技术、信息技术、道德与法治 作业时长 书面必做约22分钟（A组约7分钟＋B组约15分钟）；C组选做约8分钟；D组约两天 作业结构 A组基础巩固（必做）＋B组能力提升（必做）＋C组拓展挑战（选做）+D组实践（选做） 二、设计意图 （一）教材与学情分析 本节内容处在初中电磁学承上启下的位置。前面学生已经学习了磁场的基本概念和电流的磁效应，本节进一步研究磁场对通电导线的作用；后续学习电磁感应和发电机时，还要把“电能转化为机械能”和“机械能转化为电能”进行比较。就本节本身而言，教学内容可以分为三个层次：先认识通电导线在磁场中会受力，并明确受力方向与电流方向、磁场方向有关；再分析通电线圈为什么会转动，以及换向器怎样保证线圈继续转动；最后落到直流电动机的工作原理和能量转化。课标在2.4.4后列出的例5“了解直流电动机的工作原理”，也说明电动机是本节学习的重点。 从作业反馈和课堂观察看，学生通常已经知道磁体在磁场中会受到力，也知道电流周围存在磁场，并接触过控制变量法。但在学习本节时，仍有几个问题比较集中：容易混淆电流的磁效应、磁场对通电导线的作用和电磁感应；表述受力方向的影响因素时常漏掉其中一个方向；对换向器的作用往往只停留在“改变电流方向”这一结论，不能说明它与线圈持续转动之间的关系。因此，本作业安排了概念辨析、实验分析、情境解释和动手制作，分别对应这些易错点。 本作业的安排遵循“先辨清概念，再用实验说明规律，随后分析电动机模型，最后联系实际并动手验证”的顺序。A组先检查基础概念，B组重点处理受力方向和电动机原理，C组把规律用于正反转电路设计，D项通过制作简易电动机。 （二）课标依据 1.依据《义务教育物理课程标准（2022年版）》“运动和相互作用”主题中“电和磁”内容要求2.4.4，作业中的A2、A4和B1直接考查通电导线在磁场中受力及其方向变化，B3用于检查学生能否把规律用于实际情境。 2.课标例5要求学生了解直流电动机的工作原理，B2围绕线圈受力、平衡位置和换向器展开；C1进一步把电流方向的改变落实到正反转控制。课标例4涉及动圈式扬声器，相关情境可作为后续变式使用。 3.2.4.3和2.4.5分别涉及电流的磁效应和电磁感应。A1把这三类现象放在同一题中辨析，目的不是增加难度，而是先检查学生能否把“电生磁、磁对电、磁生电”分开。 4.C1和D1承担跨学科实践任务。书面必做部分预计用时约22分钟，C组和D项由学生根据实际情况选做，既控制课时作业的总量，也给有兴趣、有条件的学生留下实践空间。 从课标要求看，本作业主要覆盖“认识规律—解释原理—解决问题—动手验证”四个方面。A1补充三类电磁现象的辨析，C1和D1则把本节知识延伸到电路设计和简易制作，内容范围与本节教学重点基本对应。 （三）素养立意 1.物理观念：知道通电导线在磁场中会受到力，能说清受力方向与电流方向、磁场方向的关系；知道直流电动机把电能转化为机械能，并能与发电机的能量转化方向进行区分。 2.科学思维：根据“改变电流方向”或“改变磁场方向”的条件，判断受力方向和运动方向如何变化；结合线圈模型说明线圈转动、到达平衡位置以及换向器工作的原因。 3.科学探究：能说出实验中怎样利用导线摆动显示受力方向，怎样通过一次只改变一个因素来比较结果，并能判断补充实验是否有助于提高结论的可信度。 4.科学态度与责任：在简易电动机制作中按要求操作、如实记录现象；了解电动机在交通和家庭电器中的使用，认识物理知识与技术应用之间的联系。 这些目标分别落实到具体任务中：B1检查实验方法和结论归纳，A4、B3检查条件变化后的推理，B4联系功率和效率，C1、D1则让学生尝试设计和制作。这样安排，便于教师根据学生的答题情况判断问题出在概念、推理、计算还是操作环节。 （四）总体设计思路 本作业采用“基础题—探究题—设计题—实践题”的分层安排。A组解决基本概念和基本规律，B组处理实验分析、电动机原理及综合计算，C组面向学有余力的学生进行电路设计，D项作为课外实践。 A组：辨认和回忆；B组：观察、分析和解释；C组：设计和预测；D项：制作、记录和反思。 设计时主要考虑四点：题目要对应本节教学内容；必做量要适中；情境尽量来自学生熟悉的电器、玩具车和电动自行车；评价标准要能让学生知道自己错在什么地方、下一步怎样改。 三、作业目标 （一）物理学科目标（核心素养四维度） 1.物理观念：能说出通电导线在磁场中受力的规律，知道受力方向与电流方向、磁场方向有关；能说明直流电动机的工作原理和能量转化，并能区别电动机与发电机。 2.科学思维：在改变电流方向或磁场方向后，能根据已知规律判断受力方向和运动方向的变化；能用线圈模型说明换向器为什么能使线圈继续转动。 3.科学探究：能说明探究受力方向时采用的转换法和控制变量法，能根据实验现象写出结论，并对补充实验的必要性作出判断。 4.科学态度与责任：完成简易电动机制作，按要求使用器材并记录现象；结合交通工具和生活电器，认识电动机技术的实际作用。 （二）跨学科融合目标 表1 跨学科融合目标一览 学科 融合内容 素养指向 数学 电动机电功率、机械功率与发热功率的计算（效率） 运算能力、数据分析 劳动技术 正反转电路设计、简易电动机的绕制与调试 劳动技能 语文 现象解释的规范表述 语言建构与表达 信息技术 查阅电动机与扬声器资料、录制制作过程视频 信息素养 道德与法治 我国电动汽车、高铁牵引电动机等科技成就 民族自豪感、科技报国志向 四、作业内容设计 本作业共10个任务。A组4题、B组4题为必做，C组1题和D项实践制作供学生选做。每道题后附简要说明，题目的考点、预计用时和难度见表2。 A组 识动——基础巩固（必做·4题·约7分钟） A1.下列电器或设备中，工作原理为“磁场对通电导线的作用”的是（ ） A. 电磁起重机 B. 电风扇 C. 手摇发电机 D. 电熨斗 本题把电磁起重机、电风扇、手摇发电机和电熨斗放在一起，检查学生能否根据工作原理区分电流的磁效应、磁场对通电导线的作用、电磁感应和电流的热效应。它既是本节内容的基础检查，也能暴露学生把电动机和发电机混为一谈的问题。 A2.实验表明：通电导线在磁场中会受到 的作用；这个力的方向跟 方向和 方向都有关。若只改变电流方向，受力方向 ；若同时改变电流方向和磁场方向，受力方向________（后两空填“改变”或“不变”）。 本题要求学生完整写出受力方向的影响因素，并判断只改变一个方向和同时改变两个方向时的结果，重点看学生是否真正理解“两个因素共同决定受力方向”。 A3.电动机工作时，主要把 能转化为 能；请写出两个家中使用电动机的电器： 、 。 本题检查电动机的能量转化和生活中的应用，答案不要求统一，关键是学生能判断所举电器中确实包含电动机。 A4.如图在探究实验中，直导线ab水平置于磁场中（ab与磁感线垂直），闭合开关后，导线向左摆动。 (1) 这说明通电导线在磁场中受到 的作用； (2) 若只将电池正负极对调后再闭合开关（磁场方向不变），导线ab将向 摆动； (3) 你的判断依据是： 。 本题要求学生把“电源正负极对调”与“导线摆动方向改变”联系起来。第(3)问不只看结论，还要看学生能否写出“电流方向改变—受力方向改变—摆动方向改变”的理由。 B组 探动——能力提升（必做·4题·约15分钟） B1.（实验探究）为探究“通电导线在磁场中受力方向与哪些因素有关”，小组将一根直导线用两根细软导线悬挂，水平置于蹄形磁体的磁场中（导线与磁感线垂直）。闭合开关后，观察到导线向左摆动。 (1)实验通过观察 来反映导线的受力方向，运用的科学方法是 法； (2)只将磁体两极对调（电流方向不变），发现导线向右摆动，说明 ； (3)只将电池正负极对调（磁场方向不变），发现导线也向右摆动，说明________________________； (4)综合可得结论：通电导线在磁场中受力方向与 都有关； (5)[评估] 有同学提出：还应“同时改变电流方向和磁场方向，再看摆动方向是否改变”。请判断这一步是否值得做，并说明它对得出可靠结论有什么价值。 B1是本作业中对实验探究要求最集中的一道题。第(1)问检查学生是否知道用摆动方向间接表示受力方向；第(2)、(3)问要求一次只改变一个因素；第(4)问要求写出完整结论；第(5)问则让学生判断补充实验的作用。这样的安排能够看出学生是记住了结论，还是理解了结论是怎样得到的。 B2.（电动机原理）关于直流电动机，完成下列各题： (1)电动机的线圈能转动，原因是通电线圈的ab、cd两条边在磁场中受到 的作用，且两边受力方向 ，使线圈发生转动； (2)当线圈转到平衡位置（线圈平面与磁感线垂直）时，线圈两边受到的两个力大小 、方向 、且作用在同一直线上，相互 ，因此线圈在该位置无法继续转动； (3)换向器的作用是：每当线圈刚转过平衡位置，换向器就自动改变 ，使线圈能够 ； (4)要提高电动机的转速，可以采取的措施是 （写出一条即可）。 本题按“线圈为什么转—为什么会停—怎样继续转—怎样提高转速”的顺序设置问题。学生需要先说明通电线圈两边受力方向相反，再理解平衡位置时两个力仍然存在但相互平衡，最后说明换向器改变电流方向后，线圈重新获得转动效果。 B3.（情境推理）某电动玩具车只能前进、不能后退，检修发现是“正反转开关”损坏。修理师傅临时把接电动机的两根电源线对调（电池正负极互换接入电动机），玩具车立即可以倒车。请运用本节知识解释其中的道理。 本题把生活中的维修情境转化为物理解释题，要求学生说明接线对调后电流方向发生变化，进而导致电动机转动方向改变。它既检查规律的应用，也为C1的正反转电路设计作铺垫。 B4.（综合计算）某电动自行车匀速行驶时，电动机两端电压为36V，通过线圈的电流为4A。 (1)该电动机的电功率是多大？ (2)若该电动机把电能转化为机械能的效率为75%，输出的机械功率是多大？ (3)其余的电能主要在线圈电阻上转化为内能，其发热功率是多大？由此说明电动机在设计上为什么要尽量减小线圈电阻。 本题把本节知识与前面学过的电功率、焦耳定律联系起来。计算部分依次求输入功率、机械功率和发热功率，最后要求学生根据结果说明为什么要减小线圈电阻，避免计算与解释脱节。 C组 思动——拓展挑战（选做·1题·约8分钟） C1.（电路设计）某兴趣小组想为模型小车增加“前进／后退”和“走／停”两种控制功能。现提供：电源一个、小电动机一个（M）、单刀双掷开关一个（S1）、普通开关一个（S2）、导线若干。 (1) 请设计电路并说明：两个开关各起什么作用？如何实现两种功能的控制？（可画电路图，也可用文字说明连接方式） (2) 闭合S2后，将S1由触点“1”掷向触点“2”，电动机中的电流方向如何变化？小车的运动状态会发生怎样的变化？请说明理由。 本题要求学生把“改变电流方向会改变电动机转动方向”落实到一个具体的控制电路中。除说明两个开关的作用外，还要交代电流方向怎样改变以及小车运动状态怎样变化，适合用于检查学生能否把电路知识和磁场受力规律结合起来。 D项 用动——实践制作（选做·两天内完成） D1.（自制简易电动机）器材：干电池1节、圆柱形强磁体1块、漆包线约0.5m、裸铜丝或曲别针（做支架）。 步骤：①用漆包线绕成约10匝的小线圈，两端各拉出一段直引线作为转轴；②将一端引线的漆皮全部刮净，另一端引线只刮去半周漆皮；③用裸铜丝做两个支架固定在电池两端，把线圈架在支架上，强磁体吸附在线圈下方的电池上；④轻推线圈，观察它能否持续转动。 任务：① 动手制作并让线圈转起来，拍照或录像记录过程；② 说明“只刮半周漆皮”的作用是什么；③ 尝试只对调电池正负极（或只翻转磁体），观察线圈转动方向是否改变，并解释原因；④ 写一段约100字的小结，比较你的简易电动机与课本直流电动机模型的异同（如支架相当于什么？“半刮漆皮”相当于什么？）。 本项实践的重点不是把线圈做得漂亮，而是让学生观察到线圈能够转动，并能解释“半刮漆皮”所起的作用。学生还要把简易装置与课本中的直流电动机模型进行对照，说明支架、漆包线处理方式等分别对应哪些部件或作用。器材简单，便于学生在家中完成，但要提醒学生避免电池长时间短路。 五、作业分层结构一览 表2 作业分层结构一览表 题号 层级 核心考点 素养指向 预估时间 难度系数 A1 必做 三大电磁现象的辨识 物理观念 1分钟 0.85 A2 必做 受力方向的规律表述 物理观念 1分钟 0.8 A3 必做 电动机能量转化与生活应用 物理观念、态度与责任 2分钟 0.85 A4 必做 受力方向变化的链式推理 科学思维 3分钟 0.75 B1 必做 实验探究（转换法、控制变量、评估） 科学探究 6分钟 0.7 B2 必做 电动机原理、平衡位置与换向器 物理观念、科学思维 4分钟 0.6 B3 必做 真实情境中的受力方向推理 科学思维 2分钟 0.7 B4 必做 电功率与效率综合计算 物理观念、科学思维 4分钟 0.6 C1 选做 正反转控制电路的设计 工程思维、态度与责任 8分钟 0.5 D1 选做 自制简易电动机（跨学科实践） 跨学科综合素养 课外分散 实践性 表2用于说明每道题在作业中的位置和作用。A、B组覆盖本节的基本规律、模型分析和计算，C、D项提供设计和实践的选择。教师批改时可结合表2判断学生在哪一层出现困难。 六、评价设计 （一）评价原则 评价时，书面题按步骤给分，不能只看最后答案；C组和D项重点看设计是否合理、解释是否有依据、记录是否真实。教师批改后应把错误归到概念、规律、推理、计算或操作中的相应类别，再安排针对性讲评和订正。 （二）分层水平量表（学生自评与教师评定通用） 表3 作业完成水平分层量表 水平 表现描述 水平1 在他人的帮助下能完成A组基础题。 水平2 能独立完成A组全部题目。 水平3 能独立完成A、B组题目，推理与计算书写规范、结论表述完整。 水平4 A、B组全部正确，并能完成C组设计题且设计合理、说理充分。 水平5 在水平4基础上完成D项制作，线圈成功转动，原理说明与比较分析准确。 （三）实践作业（D项）评价量表 表4 《自制简易电动机》评价量表（总分100分，自评/家长评/师评权重2:3:5） 评价维度（分值） 优秀标准 良好标准 权重说明 制作成功（30分） 线圈持续转动，过程照片或视频记录完整 线圈能转动但不稳定，记录不够完整 原理说明（25分） 能正确说明“半刮漆皮”相当于换向器的作用 能描述现象但原理说明不完整 实验验证（20分） 完成对调极性（或翻磁体）实验且解释正确 完成实验但解释不完整 比较分析（15分） 能准确指出简易电动机与课本模型的对应关系 能指出部分对应关系 表达规范（10分） 小结通顺，体现真实收获与反思 小结较简单 表3关注学生能否独立完成任务以及能否把规律用于新情境。表4则从制作结果、原理说明、实验验证、比较分析和文字表达五个方面评价D项，避免实践作业只停留在“做出来”而没有进一步说明。家长评价主要记录过程参与情况，教师评价重点放在物理解释是否准确。 七、参考答案与解析 A1.B。电风扇由电动机带动，利用的是磁场对通电线圈的作用；电磁起重机利用电流的磁效应；手摇发电机利用电磁感应；电熨斗利用电流的热效应。讲评时可让学生从“输入什么、产生什么作用、典型设备是什么”三个角度进行区分。 A2.力；电流；磁场；改变；不变。这里要注意两点：一是受力方向与电流方向、磁场方向都有关；二是两个方向同时改变时，受力方向不变。 A3.电；机械；示例：电风扇、洗衣机、吸尘器、电动自行车、剃须刀等（任写两个）。 A4.(1) 力。(2) 右。(3) 电源正负极对调后，导线中的电流方向改变，磁场方向没有改变。因为受力方向与电流方向有关，所以受力方向改变，导线向相反方向摆动。〔评分标准〕(1)(2)各1分；(3)写出“电流方向改变”和“受力方向与电流方向有关”各得1分。 B1.(1) 导线摆动（运动）的方向；转换。(2) 受力方向与磁场方向有关。(3) 受力方向与电流方向有关。(4) 电流方向和磁场方向。(5) 值得做。同时改变两个方向后，导线摆动方向不变，说明前面的结论能够得到进一步检验，也可以减少由一次实验现象造成的偶然判断。〔评分标准〕(1)~(4)每问2分；(5)判断1分，说明价值2分。 B2.(1) 力；相反。(2) 相等；相反；平衡。(3) 线圈中的电流方向；持续转动。(4) 增大电流（或增强磁场、增加线圈匝数）。讲评时要强调：平衡位置并不是“不受力”，而是两个力大小相等、方向相反且作用在同一直线上；换向器改变的是电流方向，不是磁场方向。〔评分标准〕每小问2分；(3)答“改变磁场方向”不得分。 B3.接电动机的两根电源线对调后，线圈中的电流方向改变，而磁场方向不变。根据通电导线在磁场中的受力规律，线圈两边受力方向随之改变，电动机转动方向改变，所以玩具车能够倒车。〔评分标准〕指出“电流方向改变”1分；说明“受力方向改变”2分；得出“电动机反转、玩具车倒车”1分。 B4.解：(1) P=UI=36V×4A=144W；(2) P机械=ηP=75%×144W=108W；(3) P热=P−P机械=144W−108W=36W。在线圈电流一定时，电阻越大，发热损耗越大，因此应尽量减小线圈电阻，以减少发热、提高能量利用率。〔评分标准〕每小问3分，公式、代入和结果各1分；第(3)问能结合焦耳定律说明原因的，另给2分（本题共11分，可按需要折算）。 C1.参考答案：(1) S2串联在电路中，负责控制通断，实现“走／停”；S1为单刀双掷开关，通过换接使电动机两端的极性相反，从而实现“前进／后退”。(2) 将S1由“1”掷向“2”后，电流方向反向，磁场方向不变，线圈受力方向反向，电动机反转，小车由前进变为后退（或由后退变为前进）。〔评分标准〕(1)两个开关的作用各2分，连接方式描述或电路图正确2分；(2)推理链完整3分。 D1.本项没有唯一答案，按表4评价。讲评时可提示：线圈一端刮去半周漆皮后，线圈转动到不同位置时会出现导通和断电的交替，作用类似简易换向器，使线圈能够借助惯性继续转动。对调电池正负极或翻转磁体后，电流方向或磁场方向改变，线圈受力方向随之改变，转动方向也会改变。简易装置中，支架兼有支撑、电刷和转轴的作用，“半刮漆皮”相当于换向器，电池和磁体分别提供电源和磁场。 八、作业特色说明 1.课标要求与作业内容对应。A1先处理三类电磁现象的区分，A2、A4和B1围绕受力方向规律展开，B2、C1和D1再把规律用于电动机原理、控制电路和简易制作。 2.作业分为基础、提升、设计和实践四个层次。A、B组为必做，控制在约22分钟；C组和D项供学生根据学习情况和条件选择。 3.实验探究和模型分析是本作业的重点。B1要求学生说明实验方法、控制变量和结论，B2按电动机的工作过程逐步追问，D1则让学生通过制作观察换向器的作用。 4.题目与前面学过的电功率、焦耳定律相联系，也为后续学习发电机和电磁感应留下比较的入口。 5.题目情境尽量取自学生熟悉的生活，如玩具车、电动自行车和家用电器；C1、D1还要求学生进行简单设计和制作，使作业不只停留在书面回答。 1 学科网（北京）股份有限公司 $