(人教版)九年级物理 +电动机(教学设计

2024年2月2314:56:29发布者:开心的马骝 21 views 举报
总字数:约9561字
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20.4 电动机(教学设计)

教学过程

教师活动

学生活动

导入新课

【演示实验或播放视频】

1 )把一个磁铁靠近正在发光的灯泡的灯丝,看看会发生什么现象?

2 )观看小视频《电动机模型》。

3 )在生活、生产、科学技术中应用电动机的实例。

观看实验现象

或视频,思考问

题,进入情景。

年级

九年级

授课时间

课题

20.4 电动机

教学

目标

1. 通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,知道力的方向与电流方

向和磁场方向有关 .

2. 了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化 .

教材

分析

电动机是一种常见的电气设备,它将电能转化为机械能。在生产、生活中应用

非常广泛。本节内容由“磁场对通电导线的作用”和“电动机的基本构造”两部分

构成。教学的重点是磁场对通电导线的作用。突出教学重点的关键环节是做好“通

电导线在磁场中受到力”的实验,引导学生认真观察实验,分析实验现象,得出“通

电导线在磁场中受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系”

的结论。教学难点是直流电动机的构造和工作原理。突破难点的关键是做好“让线

圈转起来”的实验,然后通过演示“线圈不能连续转动”的实验,分析原因,进而

寻找解决办法。换向器的引入使线圈连续转动成为可能,这样直流电动机的构造及

工作原理也就全部展现出来了。在设计上述教学过程时,应以充分调动学生的思维

为核心,以培养他们分析问题、解决问题的能力为目的,让学生主动获取知识,并

使他们从中体验获取知识、探究新事物的方法。

教学

器材

蹄形磁铁、电源、导线、开关、铜棒(导体)、金属支架、导轨、线圈、电动

机模型、能够发光的灯泡、 5 号电池( 2 节)、硬漆包线、小刀、圆形强磁铁、羊眼

钉、硬底板、木块、导线。

多媒体 ppt ,包含视频《通电导体在磁场中受到力的作用》、《让线圈转起来》、

《通电线圈在磁场中扭转》、《电动机转动的原理》等。

【提问】把磁铁靠近正在发光的灯泡的灯丝,灯丝为什么会振动?电动机

通电后,为什么它就能够转动呢?今天学习第 4 节——《电动机》。

学习新课

一、磁场对通电导线的作用

【提问】我们知道,磁体在磁场中会受到力的作用,磁体间通过磁场相互

作用。通电导线周围有磁场,那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢?

1. 探究磁场对通电导线的作用

1 )提出问题:通电导线在磁场中是否受到力的作用?如果受到力的作用,

力的方向与什么因素有关?

2 )猜想与假设:通电导线在磁场中受到力的作用,力的方向可能与磁场

的方向、导体中电流的方向有关。

3 )设计并进行实验

(人教版)九年级物理 +电动机(教学设计

①把导线 ab 放在磁场里,接通电源,让电流通过导线 ab ,观察它的运动,

记录实验现象。

②在实验①中,去掉蹄形磁体,接通电源,观察记录现象。

③保持磁体 N 极、 S 极位置不变,把电源的正、负极对调后接入电路,使

通过直导线 ab 的电流方向与原来相反,接通电源,观察记录现象。

④保持直导线 ab 中的电流方向与实验①中相同,把磁体的两个磁极对调,

让磁感线方向与原来方向相反,接通电源,观察现象。

⑤在实验①中,同时改变直导线 ab 中的电流方向和磁感线方向,接通电源,

观察现象。

【分析论证】

1 )分析实验①和②:在实验①中,闭合开关,导线 ab 向左运动。在实

验②中,去掉蹄形磁体,接通电源,直导线 ab 不运动。说明通电导体在磁场中

才会受到力的作用。

2 )分析实验①和③:只改变导线中的电流方向时,导线 ab 向右运动,

进行实验或观

察实验。

分析实验现

象,归纳结论,

知道通电导线

在磁场中受到

力的作用,力

的方向跟电

流、磁场的方

向有关。

与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟电流的方向有关。

3 )分析实验①和④:只改变磁感线方向,导线 ab 向右运动,与①运动

方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟磁场的方向有关。

4 )分析实验①和⑤:同时改变直导线 ab 中的电流方向和磁感线方向,

通电导线受力的方向不变。

【实验结论】

通电导线在磁场中受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁感线(磁场)

的方向都有关系。

【播放视频】 —— 《磁场对通电导体的作用》

2. 探究磁场对通电线圈的作用

【提问】实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场,很难持续地运动。

如果把一个通电线圈放在磁场中,它又会怎样运动呢?

1 )设计并进行实验

①如图甲所示,把矩形线圈放入磁场中并通电,其电流方向为 a→b → c →

d ,观察线圈的转动情况。

【现象】线圈沿顺时针方向转过一定角度,但不能持续转动。

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②如图乙所示,改变电流方向,其电流方向为 d→c → b → a ,观察线圈的

转动情况。

【现象】线圈沿逆时针方向转过一定角度,但不能持续转动。

③如图丙所示,保持电流方向不变 a→b → c → d ,对调磁极(改变磁感线

的方向),观察线圈的转动情况。

【现象】线圈沿逆时针方向转过一定角度,但不能持续转动。

2 )分析论证

分析实验①与②现象,磁场的方向不变,当电流的方向发生改变时,线圈

观看视频,了

解探究的过

程。

观察实验,记

录实验现象。

的转动方向发生改变,但不能持续转动。

分析实验①与③现象,电流的方向不变,当改变磁场的方向时,线圈的转

动方向发生改变,但不能持续转动。

3 )实验结论

①通电线圈在磁场中的转动方向跟电流的方向、磁场方向都有关系。

②通电线圈在磁场中会受力而转动,但不能持续转动。

【播放视频】 —— 《通电线圈在磁场中扭转》

3. 探究通电矩形线圈在磁场中不能连续转动的原因

1 )在如图甲所示位置时,通电线圈的两边在磁场中都受力, ab 边受力

方向竖直向上, cd 边受力方向竖直向下,方向相反,发生顺时针转动。

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2 )当线圈的平面与磁场垂直时(图乙),通电线圈 ab 边与 cd 边受平衡

力作用,达到平衡位置。这时由于惯性,线圈还会继续转动。

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3 )如图丙所示,线圈靠惯性越过平衡位置后, ab 边受力方向竖直向上,

cd 边受力方向竖直向下,方向相反,磁场力作用的结果使线圈又逆时针旋转。

4 )通电线圈最后静止在平衡位置(图丁)。

4. 让线圈转起来 —— 电动机模型

【提问】通电线圈在磁场中可以转过一个角度,但不能持续转动。如何使

进行分析论

证,归纳出实

验结论:影响

通电线圈在磁

场中转动方向

的因素。

与老师一起分

析通电矩形线

圈在磁场中不

能连续转动的

原因。

线圈持续地转动下去?

如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电,由于惯性,线圈继续转动。

转动半周后再继续供电,线圈不就可以持续转下去了吗?

【实验】制作电动机模型

1 )实验器材:漆包线、小刀、干电池、圆形强磁铁、羊眼钉、硬底板、

木块、导线等。

2 )制作线圈:将粗漆包线制成一个线圈,把一端的绝缘漆全部刮掉,另

一端只刮半周。

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3 )组装器材:如图所示,将线圈的两端放在羊眼钉上,在线圈的下方置于

圆形强磁铁,然后接上电源,这样就制成了一个小小的电动机。通电后,看看线圈

能否转动?

4 )小电动机的转动原理

实验中,将线圈一端的漆皮全部刮掉,另一端的漆皮只刮掉半周,线圈就

能持续地转动起来。

【提问】把一端线圈的绝缘漆只刮掉半周的目的是什么?

【分析】将线圈一端的漆皮全部刮掉,另一端的漆皮只刮掉半周,从而保

证给线圈适时供电或停电。

这种设计,线圈每转一周,只有半周获得动力,在另半周线圈没有电流通

过,线圈不受力,但由于惯性继续转动,当转过这半周后,又回到原来的状态,

线圈又受到向同方向转动的力,线圈就可以持续转动下去。

【播放视频】 —— 《让线圈转起来》

【例题 1 】如图所示,闭合开关,铜棒向左运动,为使铜棒向右运动,下

列操作不可行的是(

D

思考问题,进

入情景。

制作电动机模

型,通过电动

机模型了解电

动机转动的原

理。为下面学

习电动机原理

做铺垫。

观看视频,了

解电动机模型

的制作过程。

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A .只对调电源的正、负极

B .只对调磁体的 N S

C .导线①接 A C 接线柱,导线②接 B D 接线柱

D .同时对调电源正、负极和磁体 N S

【解析】 A .只对调电源的正、负极,电路中电流方向改变,则通电导体

的受力方向改变,铜棒向右运动,故 A 不符合题意;

B .将磁体的 N S 极对调,磁场方向改变,则通电导体的受力方向改变,

铜棒向右运动,故 B 不符合题意;

C .导线①接 A C 接线柱,导线②接 B D 接线柱,改变了电路中电流的

方向,则通电导体的受力方向改变,铜棒向右运动,故 C 不符合题意;

D .将电源正、负极对调,同时将磁体 N S 极对调,影响磁场力方向的两

个因素同时改变,则通电导体的受力方向不变,铜棒仍然向左运动,故 D 符合

题意。所以选 D

【例题 2 】小明为观察磁场对通电线圈的作用。用漆包线做成线圈,线圈

两端的漆全部刮去,放在接有电源的金属支架上并放入磁体中(如图所示)。

闭合开关后,看到线圈 ______ (“持续转动”、“左右摆动”或“静止不动”)。

为了使线圈能持续转动,正确的刮漆方法应该是下列哪两种 ____

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A .两侧全刮

B .一侧全刮,另一侧刮半周

C .两侧均刮上半周

D .一侧刮上半周,一侧刮下半周

【答案】左右摆动; BC

做例题 1,进一

步理解掌握知

识:磁场对通

电导线有力的

作用、影响力

的方向因素。

做例题 2,掌握

电动机模型的

制作与原理。

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