资源简介

　　 电动机与发电机
17．1　关于电动机转动的猜想
九年级·HY版
17．2　探究电动机转动的原理 (
2
)
【知识与技能】
1．了解电动机结构中的主要部件有定子(磁铁或通电产生磁场的线圈)和转子(通电线圈)。
2．通过观察电动机的结构和转动情况，猜想电动机转动的原因，并用简化的方法设计探究性实验。
3．了解通电导体在磁场中受到力的作用，知道力的方向与电流方向及磁场方向有关，了解直流电动机的工作原理。
【教学重难点】
1．了解通电导线在磁场中受到力的作用，知道受力方向跟电流方向和磁场方向都有关。
2．了解直流电动机的能量转化。
3．知道电动机能够持续转动的原因。
【教学准备】
模型电动机、蹄形磁体、导线、电池、开关、光滑小导轨
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
教师提问：你玩过电动玩具汽车吗？把它拆开后，会发现里面装有一个什么部件？
学生回答：玩过，里面装有一个小电动机。
教师启发学生猜想：接通电源后，电动机为什么能够转动呢？
一、了解电动机的结构
教师引导学生观察电动机的内部结构。
教师提问：电动机的主要部件有哪些？
学生回答：主要是磁体和线圈。
教师归纳总结：电动机的主要部件是定子(磁体)和转子(线圈)。
二、电动机转动原因的猜想
电动机内磁铁与线圈之间并无接触，但线圈通电就会转动，这说明磁铁的磁场对通电线圈有力的作用。
所以，电动机的转动，可能跟磁场和电流有关。
1．电动机转动原因的猜想：由于磁场对通电线圈产生力的作用，电动机才会转动起来。
2．“简化”是科学探究中常用的一种方法。它是指把影响事物发展但变化不大的因素(次要因素)忽略掉，而将影响事物发展且变化较大的因素(主要因素)抽取出来的做法。
例题讲解：
【例1】在“让电动机转起来”的实验中，下列现象可能发生的是　　　　(　　)
A．将电源两极对调一下，线圈转动方向不改变
B．将磁铁两极对调一下，线圈转动方向不改变
C．将电源两极和磁铁两极同时对调，线圈转动方向不改变
D．将电源两极和磁铁两极同时对调，线圈转动方向改变
【解析】在“让电动机转起来”的实验中，将磁铁两极对调一下，电流方向未改变，发现线圈转动方向改变；接着在磁场方向不改变的情况下，将电源两极对调一下，线圈转动方向改变；最后将电源两极和磁铁两极同时对调，发现线圈转动方向没有改变，因此可知，只有C选项说法正确。
【答案】C
三、探究磁场对电流的作用
对电动机转动的原因，我们只是作了猜想，但猜想还需要通过实验来进行验证。
教师演示：探究磁场对电流的作用。
教师提问：电路闭合时，蹄形磁铁中的金属棒AB是否会动起来呢？使金属棒AB动起来的原因是什么？
学生回答：会动起来，原因是金属棒受到了力的作用。
教师提问：如果将蹄形磁铁移开，通电金属棒AB还会动吗？这个现象说明什么？
学生回答：不会动，说明磁场对金属棒产生了力的作用。
教师提问：改变电流方向，金属棒AB的运动方向是否改变？
学生回答：改变。
教师提问：保持电流方向不变，改变磁场方向，金属棒AB运动的方向是否改变？
学生回答：改变。
教师归纳总结：通电导体在磁场中会受到力的作用，力的方向跟电流方向和磁场方向都有关系。
例题讲解：
【例2】关于通电直导线在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法错误的是　　　　　　(　　)
A．若只有磁感线方向变为和原来相反，则导线受力方向和原来相反
B．若只有电流方向变为和原来相反，则导线受力方向和原来相反
C．若电流方向和磁感线方向同时变为和原来相反，则导线受力方向和原来相反
D．若电流方向和磁感线方向同时变为和原来相反，则导线受力方向和原来相同
【解析】通电直导线放置在磁场中时会受到力的作用，其受力方向跟电流方向和磁感线方向有关。当只改变电流方向或磁感线方向时，导线的受力方向发生改变；若同时改变电流方向和磁感线方向，导线的受力方向不发生改变。故C错误。
【答案】C
四、换向器的作用
教师引导学生思考：能用上述结论来说明通电线圈在磁场中是怎样运动的吗？
分析课本p.27图17 8可发现，通电线圈在磁场中转动到平衡位置时就会停下来。那么，怎样才能使通电线圈在磁场中持续地转动呢？
1．当线圈由于惯性刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中的电流方向，使线圈继续转动。
【温馨提示】换向器的作用是本节课的一个难点，教师若能结合PPT第22页动画进行讲解，则效果可能会更佳。
2．最简单的换向器是由两个彼此绝缘的金属半圆环组成的。
例题讲解：
【例3】如图所示，闭合开关，线圈转动，当线圈转过平衡位置时，如果不改变电流方向，则线圈　　　　　　　　　(　　)
A．按原方向一直转下去
B．立即反转
C．立即停止转动
D．转过一个角度后再反转，回到平衡位置
【解析】当线圈转过平衡位置时，由于电流和磁场的方向都没有改变，因此线圈两边受力的方向不变，即ab边仍然受向上的力，cd边仍然受向下的力，因此线圈转过一个角度后会反转，最后回到平衡位置。故D符合题意。
【答案】D
五、电动机的工作原理
电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
1．直流电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动。
2．动圈式扬声器的原理：随声音强弱变化的电流进入扬声器磁场中的线圈，线圈受到的力的大小发生变化，使线圈产生振动，发出声音。
例题讲解：
【例4】如图所示是直流电动机的示意图。下列说法正确的是　　　　　　(　　)
A．只改变电流的方向，不能改变其转动方向
B．只改变磁场的方向，不能改变其转动方向
C．同时改变磁场和电流的方向，不能改变其转动方向
D．同时改变磁场和电流的方向，可以改变其转动方向
【解析】电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关，二者只改变一个时，导体的受力方向改变；二者同时改变时，导体的受力方向不变。所以，要改变电动机线圈的转动方向，可采取的措施是只改变电流方向或只改变磁场方向。故C正确。
【答案】C
【迷津指点】电动机的转动方向与其线圈的受力方向有关，而线圈受力的方向与线圈中电流的方向以及磁场的方向都有关。要改变电动机的转动方向，需要从影响通电线圈受力方向的电流方向和磁场方向进行分析。
17．1　关于电动机转动的猜想
17．2　探究电动机转动的原理
这节课在设计上把演示实验都换成了学生分组实验，这样可让学生想方设法参与到科学探究活动中。使学生带着问题去观察、思考，在获得大量信息的基础上进行交流、归纳、总结形成一定的认识，主动获取新的知识。在教学过程中，磁场对通电导体能够产生力的作用以及电动机的转动，都能激发学生的学习兴趣和探究欲望。在猜想、实验的过程中，循序渐进地提高了学生的学科素养。直流电动机中换向器的工作原理，是本节课的难点，利用多媒体教学可取得事半功倍的效果。

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