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第二十章 电和磁
20.4 电动机
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解电流在磁场中要受到力的作用，且力的方向与磁场的方向和电流的方向有关。
（2）知道电动机的工作原理，知道电动机在工作时能量如何转化。
（3）知道电动机在现代生产、生活中的广泛应用。
2.科学思维：
通过探究“磁场对通电导线的作用”，培养学生观察能力和概括能力。
3.科学探究：
（1）磁场对通电导线的作用力。
（2）通过“想想做做”培养学生的动手实践能力，鼓励学生积极开展小发明、小制作活动。
4.科学态度与责任：
通过电动机发展历程和应用，使学生了解科技进步是人类社会进步的巨大推动力，培养学生学习科学、热爱科学、关注科技进步的良好素养。
教学重点：探究磁场对通电导线的作用规律。
教学难点：解决电动机在工作过程中的转向问题和制作小电动机。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、U型磁体、导轨、导线、电源、开关、漆包线、电动机模型。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活的各个方面。给电动机通电，它就会转动，这是为什么？下面来研究电动机的工作原理。
二、新课讲授，师生互动
（一）磁场对通电导线的作用
思考：磁体周围存在什么？通电导线周围存在什么？磁体间的作用是通过磁场发生的，那磁体对通电导线是否有力的作用？
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，通电导体周围有磁场。
演示
（1）如图所示，把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线a b，观察它的运动。
（2） 把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线ab的电流方向相反，观察导线ab的运动方向。
（3）保持导线ab中的电流方向不变，把蹄形磁体的磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导线ab的运动方向。
实验表明，通电导线在磁场中要受到力的作用。力的方向与电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力方向也变得相反。
实验表明，如果电流的方向和磁感线的方向都变得相反，通电导线受力方向不变。（负负得正，两个向后转，回到原来方向）
如果把一个通电线圈放到磁场中，它会怎样运动？
演示 如图，把线框放在磁场里，接通电源，让电流通过，观察它的转动，并分析线框的受力情况。
结论 左侧线圈受到垂直纸面向外的力的作用；
右侧线圈收到垂直纸面向内的力的作用。
线圈逆时针方向转动一定角度。
可以看到，通电线框在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。我们可以想办法让线圈在磁场中转起来，试试看！
想想做做 让线圈转起来
把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm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，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周。
用硬金属丝做成两个支架，固定在硬纸板上。两个支架分别与电池的两极相连。
把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转动下去。
这就是一台小电动机。
（二）电动机的基本构造
电动机由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子。电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。
在上面的“想想做做”中，我们使线圈转起来了。那么，线圈为什么能不停地转起来呢？
如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。
如图甲所示， 线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
1.线圈静止如图乙的位置上，闭合开关，发现线圈并没有运动。这是由于线圈上下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。
2. 使线圈静止在如图甲的位置上，闭合开关，线圈受力顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能持续转动下去，最后返回平衡位置。想一想为什么会返回呢？
3.使线圈静止在如图丙位置上，这时刚才线圈冲过平衡位置以后所达到的地方。闭合开关，线圈逆时针转动，说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针转动。
线圈不能连续转动，是因为线圈越过平衡位置以后，受到的力要阻碍它的转动。如果在越过平衡位置后停止供电，由于惯性，线圈不是就能继续转下去了吗？那么用什么方法停止对线圈供电呢？
我们前面采用刮去引线漆皮的办法来控制电路的通断，即一端的漆皮只刮上半周或下半周，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，在另半周线圈要受到阻碍它转动的力时没有电流通过，线圈不受力。
当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到同方向转动的力，以保证线圈继续转动下去。如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周电流的方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈将更平稳、更有力地转下去。
如何使线圈在后半周也能获得同方向转动的力呢？
实际的电动机通过换向器来实现这一目的的。
换向器的构造如图所示，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两个铜半环中断开，彼此绝缘。
A和B是电刷，它分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。这样无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体的S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这是它的受力方向总是相同的，线圈可以不停地转动下去。
换向器：两个铜半环E、F
作用： 可以使线圈中电流方向每半周改变一次。
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过程中受力都能使它朝同一方向转动。
科学世界 扬声器是怎样发声的
学校的操场上挂着扬声器（喇叭），收音机、电视机、音响中都有扬声器。每天我们都能听到扬声器发出的悠扬声音。那么，扬声器是怎样发出的声音的呢？
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。如图是扬声器的构造示意图。它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆构成。
扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流，使它在一个瞬间和下一个瞬间受到不同的力，于是带动纸盆振动，发出声音。
当线圈中通有电流时，线圈受到磁铁的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。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，带动纸盆来回振动，于是扬声器就发出了声音。
三、总结反思，超越自我
1.通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向、磁感线的方向有关。
2.电动机由转子和定子两部分组成。
电动机工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动。
换向器：改变电流方向。
能量转化：电能转化为机械能
四、板书设计，整合提升
1.通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向、磁感线的方向有关。
2.电动机由转子和定子两部分组成。
电动机工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动。
换向器：改变电流方向。
能量转化：电能转化为机械能
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 磁场对通电导线有力的作用
B. 磁场对通电导线力的作用方向与电流方向和磁感线的方向有关
C.磁场对通电导线的作用力的方向与电流的大小有关
D. 磁场方向不变，改变电流方向，磁场对通电导线的作用力的方向也改变
2．下列不是利用电动机工作的用电器的是（ ）
3．下列关于电动机说法不正确的是（ 　）
　A.电动机由定子和转子两部分组成
　B.电动机利用通电线圈在磁场中转动原理工作的
　C.换向器改变电流的方向
　D.电动机将机械能转化为电能
4．关于换向器说法不正确的是（ ）
A.由两个铜整环构成
B.由两个铜半环构成
C.换向器改变输入线圈中的电流方向
D.换向器与线圈的两端相连，可随线圈一起转动
5．下列用电器不是利用磁场对通电导体产生力的是（ ）
参考答案1.C；2.D；3.D；4.A；5.B。
六、作业：P137.T1
课外作业P137.T2、T3、T4 。
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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