资源简介

20.4 电动机
【学习目标】
1．了解磁场对通电导线的作用。
2．知道换向器在直流电动机中的作用。
3．知道电动机的构造和工作原理。
4．初步认识科学与技术之间的关系。
【教学重难点】
重点：磁场对通电导线的作用，电动机的构造和工作原理。
难点：电动机的工作原理；换向器的作用。
【教学方法】实验法、启发法、演示法。
【教学过程】
一、新课导入：
教师提出问题：电动汽车、遥控飞机是在什么装置的驱动下运动起来的呢？学生看课本内容，思考问题答案。大家有没有想过电动机为什么通电后会转动，它大部分的构造又是怎样的呢？让我们一起学习关于电动机的知识。
二、新课讲授：
(一)磁场对通电导体的作用
1．通电导体在磁场中受力的作用
在研究电动机工作原理之前，我们一起来研究磁场对通电导线的作用。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，那么通电导线会不会也受到磁场的作用呢？
演示实验一：磁场对通电导体的作用
实验步骤：
(1)把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，引导学生注意观察现象。
(2)把电源正负极对调后接入电路，使通过导线ab的电流方向与原来相反，引导学生观察现象。
(3)保持导线ab中的电流方向不变，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，引导学生观察现象。
(4)同时把电源正负极、蹄形磁体的上下磁极对调后重复引导学生观察现象。
学生认真观察实验现象
(1)导线ab向蹄形磁体的外侧运动。
(2)导线ab向蹄形磁体的内侧运动。
(3)导线ab向蹄形磁体的内侧运动。
(4)导线ab向蹄形磁体的外侧运动。
学生积极思考电流的方向，磁体的磁场方向，磁体的磁场方向与导线的受力方向的关系，师生共同总结，归纳实验结论。
实验结论：通电直导线在磁场中会受到力的作用，力的方向跟电流方向、磁场方向都有关系。当电流方向或者磁场方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。
(设计意图：让学生感知磁场对电流有力的作用，并认识到通电导体在磁场中受力方向与电流的方向、磁感线的方向有关，培养学生的实验观察能力和分析归纳能力。)
2．通电线圈在磁场中受力分析
教师提出过渡问题：把一根直导线折成一个线框，通电后它会怎样运动呢？
学生以小组为单位进行讨论并提出各种猜想。
演示实验二：
把线框放在磁场里接通电源，让电流通过，让学生观察所看到的现象。
教师引导学生观察并提出问题：为什么线圈是转动而不是直线运动呢？
学生讨论后，师生共同总结：由于导线两边的电流方向是不一样的，那么它们受到的力也就不一样，就像一个框被相反的力扭动一样，所以只能是转动的。
让学生自主学习“想想做做”的内容，并亲自动手操作，观察实验。
(二)电动机
1．电动机的基本构造
学生学习相关内容，教师出示电动机模型。请学生认真观察，发现：电动机由能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成。
2．电动机的工作原理
教师结合“想想做做”中的自制电动机的转动，提出问题：线圈为什么能不停地转动呢？
教师利用多媒体演示：
甲　线圈受到的力使
它顺时针转动　　 乙　线圈由于惯性会
越过平衡位置
丙　线圈受到的力使
它逆时针转动
教师提出问题：
(1)线圈会在什么位置停下来？为什么？
(2)要使线圈持续转动下去，应采用什么措施？
学生认真思考交流，与老师共同分析，明确平衡位置的概念，共同归纳得出：线圈不能连续转动是因为线圈越过了平衡位置后，它受到的平衡力阻碍了线圈的转动。
若线圈要连续地转动可以改变电流方向或改变磁场方向就可以获得动力。
教师利用多媒体介绍换向器的构造、原理和作用。
3．电动机的工作过程
学生自主学习电动机的工作过程，并结合教师播放的动画视频共同分析电动机的工作过程，明确换向器的作用：每当线圈转动通过平衡位置后，换向器就自动改变线圈中电流的方向，使线圈持续转动。
学生自主分析：电动机工作过程中，电能转化为机械能。
(设计意图：让学生充分认识直流电动机的工作过程及换向器的作用。)
4．电动机的应用
学生结合生活实际，列举电动机的应用，比如：汽车、洗衣机、电扇等等。
教师利用课件展示：生活中实际的直流电动机的转子。
实际电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动，有的大型电动机由于线圈很庞大，往往让磁场转动，即线圈作为定子，磁场作为转子，一些电动机的磁场使用的是电磁铁产生的强磁场。
[知识拓展]　扬声器
教师提问：声音是怎样产生的？
学生思考回答：声音是由物体振动产生的。
教师利用多媒体展示扬声器构造的示意图。
师生共同总结归纳扬声器的结构和工作原理：
扬声器的结构：由固定的永久磁铁、线圈、锥形纸盆构成。
工作原理：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。当线圈中通过图中所示的电流时，线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。
（三）课堂练习：
1．关于电动机的工作原理，下列说法正确的是(　　)
A．电动机是根据电磁感应原理工作的
B．电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的工作原理工作的
C．电动机是根据电流的磁效应工作的
D．电动机是根据电流的热效应工作的
2．有关直流电动机的换向器的作用，以下说法正确的是(　　)
A．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变电流方向
B．当线圈平面与磁感线垂直时，自动改变电流方向
C．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变磁感线的方向
D．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变线圈转动方向
3．要改变直流电动机的转向，以下方法不能做到的是(　　)
A．改变线圈中的电流方向
B．改变磁感线的方向
C．将电源的正、负极和两个磁极同时对调
D．将电源的正、负极和两个磁极不同时对调
4.一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后电动机不转。用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来。则该直流电动机模型开始时不转的原因是(　　)
A．线圈正好处于平衡位置
B．线圈中的电流太小
C．换向器与电刷接触不良
D．线圈内部断路
【答案】1.B　2.B　3.C 4.A
（四）课堂小结：
学生回顾本节课的学习内容，讨论本节课有哪些收获，还有哪些疑惑。教师引导学生总结：
1．磁场对通电导线有力的作用，力的方向跟什么因素有关？
2．电动机的工作原理是什么？由几部分组成？
3．换向器的作用是什么？
4．电动机的能量转化是什么？
（五）作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
第4节　电动机
(一)磁场对通电导线的作用
1．通电导线在磁场中受到力的作用
2．通电导体所受力的方向跟电流方向、磁场方向有关
(二)电动机
1．结构：定子、转子
2．工作原理：通电线圈在磁场中受力转动
3．换向器：当线圈转过平衡位置时，能够自动改变线圈中的电流方向，使线圈继续转动
4．电动机工作时，电能转化为机械能
【课后反思】
本节课通过展示学生熟悉的电动汽车、遥控飞机，引导学生思考驱动装置的电动机的工作原理，充分调动了学生的学习兴趣。在学习电动机的构造及工作原理时，让学生自己动手制作小电动机，从根本上调动了学生的学习积极性，并且培养学生的实验能力和动手能力。
换向器的结构及工作原理部分学生理解起来较困难，通过多媒体展示，让学生形象化地了解换向器的结构和原理，降低了学习难度。

展开更多......

收起↑