资源简介

18.3 磁场对通电导线的作用
第十八章 磁及其相互作用
沪科版2024版物理九年级全册
18.3 磁场对通电导线的作用教案
一、教学目标
（一）知识与技能目标
学生能够清晰阐述磁场对通电导线有力的作用，准确说出通电导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关，并熟练掌握左手定则判断受力方向。
深入理解电动机的工作原理，全面掌握其基本构造，包括定子、转子等主要部件，能够准确分析电动机将电能转化为机械能的过程。
能够识别生活和生产中常见的电动机应用实例，如电风扇、洗衣机、电动车等，并运用所学知识解释这些设备的工作过程和原理。
（二）过程与方法目标
通过观察磁场对通电导线作用的实验现象，培养学生的观察能力和发现问题的能力，引导学生从实验现象中提出有价值的物理问题。
在探究通电导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向关系的实验过程中，引导学生运用控制变量法设计实验方案，学会选择合适的实验器材进行操作，提高学生的实验设计和操作能力，以及分析和处理实验数据的能力。
组织学生进行小组合作学习，分析电动机的工作过程和原理，培养学生的团队协作能力和逻辑思维能力，使学生能够从复杂的物理现象中归纳总结出科学规律。
通过对生活中电动机应用实例的分析，培养学生将物理知识与实际生活相联系的能力，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。
（三）情感态度与价值观目标
以生活中丰富多样的电动机应用为切入点，激发学生对物理学科的学习兴趣和探索欲望，让学生体会物理知识在日常生活和工业生产中的重要价值。
在实验探究过程中，培养学生严谨认真、实事求是的科学态度，使学生养成规范操作实验仪器、仔细观察实验现象、如实记录实验数据的良好习惯。
通过了解电动机的发明和发展历程，以及其对人类社会进步的巨大推动作用，培养学生的创新意识和社会责任感，激励学生努力学习科学知识，为未来的科技创新贡献力量。
二、教学重难点
（一）教学重点
深刻理解磁场对通电导线有力的作用，熟练掌握通电导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向的关系，能够准确运用左手定则判断受力方向，这是学习本节内容的核心知识。
全面掌握电动机的工作原理和基本构造，理解电动机实现电能向机械能转化的过程，这是将物理知识应用于实际的关键。
能够分析和解释生活中常见的电动机应用实例，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
（二）教学难点
从微观角度理解磁场对通电导线产生力的作用的本质原因，这涉及到电磁学的深层次知识，较为抽象，学生理解起来具有一定难度。
灵活运用左手定则判断在各种复杂磁场环境下通电导线的受力方向，特别是在立体空间磁场或非均匀磁场中，需要学生具备较强的空间想象能力和逻辑思维能力。
理解电动机工作过程中能量转化的具体细节和效率问题，如电能在转化为机械能过程中的能量损耗原因及如何提高能量转化效率等，对学生的综合分析能力要求较高。
三、教学方法
讲授法、实验探究法、演示法、讨论法、多媒体辅助教学法
四、教学过程
（一）趣味实验导入（5 分钟）
教师展示一个装有 U 形磁铁和轻质铝棒的实验装置，将铝棒用柔软的导线悬挂在 U 形磁铁的磁场中。
连接电源，学生观察到原本静止的铝棒突然发生运动。教师提问：“铝棒为什么会动起来呢？是什么力让它产生了这样的运动？” 引导学生思考，激发学生的好奇心和探究欲望，从而引入本节课课题 —— 磁场对通电导线的作用。
（二）新课讲授
磁场对通电导线的作用（15 分钟）
实验演示与现象观察：教师再次演示上述实验，让学生仔细观察铝棒的运动方向。然后，改变电流方向，再次接通电源，引导学生观察铝棒运动方向的变化；接着，保持电流方向不变，改变磁场方向（将 U 形磁铁的磁极对调），观察铝棒运动方向的改变。
分析总结：组织学生讨论实验现象，引导学生得出结论：磁场对通电导线有力的作用，且通电导线在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向有关。当电流方向或磁场方向改变时，通电导线受力方向也会改变。
左手定则讲解：介绍左手定则的内容：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。教师通过多媒体动画演示左手定则的使用方法，同时在黑板上画出不同的磁场方向和电流方向，亲自示范如何运用左手定则判断受力方向，让学生跟着练习。
练习巩固：展示一些磁场方向、电流方向不同组合的示意图，让学生运用左手定则判断通电导线的受力方向。组织学生进行小组讨论和交流，互相检查和纠正，确保学生熟练掌握左手定则的应用。
电动机的工作原理与构造（20 分钟）
电动机模型展示与工作过程演示：教师拿出一个电动机模型，向学生展示其外观，并通过拆解部分外壳，让学生观察内部结构，介绍电动机的主要组成部分：定子（固定的磁体）和转子（线圈）。然后，连接电源，让电动机模型运转起来，引导学生观察转子的转动。
工作原理讲解：结合电动机模型的运转，详细讲解电动机的工作原理：当电动机的线圈通电后，线圈处于磁场中，根据磁场对通电导线有力的作用，线圈会受到力的作用而转动。由于换向器的作用，当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动下去。教师通过多媒体动画，更加直观地展示电动机工作过程中电流方向的变化、线圈的受力和转动情况，帮助学生理解。
能量转化分析：引导学生分析电动机工作过程中的能量转化情况，明确电动机是将电能转化为机械能的装置。同时，简单介绍在能量转化过程中，由于电流的热效应等原因会存在一定的能量损耗，让学生对能量转化有更全面的认识。
生活实例分析：展示图片、视频等资料，介绍生活和生产中常见的电动机应用实例，如电风扇、洗衣机、电动车、电梯等。以电风扇为例，引导学生分析其工作过程：通电后，电动机的转子转动，通过传动装置带动扇叶旋转，将电能转化为扇叶的机械能，从而产生风。组织学生进行小组讨论，分析其他实例中电动机的工作过程和原理，每个小组推选一名代表进行发言，分享小组讨论的结果，教师进行总结和补充。
拓展延伸：电动机的发展与应用（10 分钟）
发展历程介绍：通过多媒体展示图片和视频，简要介绍电动机的发展历程，从早期的简单电动机到现代各种高性能、高效率的电动机，如交流电动机、直流电动机、伺服电动机等，让学生了解科学技术的不断进步。
前沿应用展示：介绍电动机在现代科技前沿领域的应用，如在机器人技术中的高精度伺服电动机，能够实现精确的位置控制和运动控制；在新能源汽车领域，高性能电动机作为驱动系统的核心部件，决定了汽车的动力性能和续航能力。激发学生对科学技术的探索热情，拓宽学生的知识面。
（三）课堂小结（5 分钟）
引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括磁场对通电导线的作用、左手定则、电动机的工作原理和构造以及电动机在生活中的应用等。请学生代表发言，总结本节课的重点知识，其他学生进行补充和完善。
教师对学生的总结进行梳理和强调，再次突出本节课的重点和难点，如左手定则的正确运用、电动机的能量转化过程等。同时，鼓励学生在课后继续观察生活中的电动机应用实例，思考如何进一步提高电动机的性能和效率。
（四）课堂练习（5 分钟）
展示一些练习题，包括选择题、填空题、作图题和简答题，涵盖本节课所学的重点知识。例如：
选择题：通电导线在磁场中受力的方向（ ）
A. 只与电流方向有关
B. 只与磁场方向有关
C. 与电流方向和磁场方向都有关
D. 与电流方向和磁场方向都无关
填空题：电动机是将______能转化为______能的装置，其工作原理是______。
作图题：根据图中给定的磁场方向和电流方向，用左手定则画出通电导线的受力方向。
简答题：简述电动机中换向器的作用。
让学生在课堂上独立完成练习题，教师巡视检查学生的答题情况，及时发现学生存在的问题。练习结束后，对学生的答案进行讲解和点评，针对学生普遍存在的错误和疑问进行详细分析和解答，帮助学生巩固所学知识，提高解题能力。
（五）布置作业（课后完成）
书面作业：布置教材课后相关习题，包括对磁场对通电导线作用、电动机知识的巩固练习，以及一些综合性的分析和计算题目，帮助学生进一步理解和掌握本节课的内容。
实践作业：让学生回家后，观察家中的一种电动设备（如电风扇、吹风机等），尝试了解其电动机的基本结构，记录观察过程和发现的问题，下节课与同学们进行交流分享。
拓展作业：查阅资料，了解一种新型电动机（如无刷直流电动机、直线电动机等）的工作原理、特点和应用领域，写一篇简短的科普报告，拓宽学生的知识面，激发学生对科学技术的探索热情。
五、教学资源
多媒体课件，包含磁场对通电导线作用的实验视频、左手定则演示动画、电动机结构和工作原理的示意图及动画、电动机应用实例的图片和视频等，用于辅助教学，增强教学的直观性和趣味性。
实验器材，如电源、开关、导线、U 形磁铁、轻质铝棒、电动机模型、换向器模型等，用于学生进行实验操作和观察。
科普书籍、相关网站资源，供学生课后查阅和拓展学习，丰富学生的知识储备。
六、教学反思
在教学过程中，密切关注学生对磁场对通电导线作用及电动机相关知识的理解和掌握情况，尤其是在实验探究环节和原理分析环节。对于学生在理解抽象概念和运用左手定则时遇到的困难，及时给予指导和帮助。通过学生的课堂表现、作业完成情况以及实践反馈，总结教学中的不足之处，不断改进教学方法和教学内容，提高教学质量，确保学生能够熟练掌握相关知识，培养学生的科学探究能力和物理学科素养。
此教案涵盖了磁场对通电导线作用的核心知识与教学活动。若你对实验环节、案例选取、练习难度等方面有调整需求，欢迎随时告诉我，我会进一步优化。
5
课堂检测
4
新知讲解
6
变式训练
7
中考考法
8
小结梳理
学习目录
1
复习引入
2
新知讲解
3
典例讲解
物理观念
了解通电导线在磁场中受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。
科学思维
分析直流电动机的主要结构和工作原理，理解换向器的作用。
科学探究
通过实验和现象分析，探究磁场力的产生条件和方向的影响因素。
科学态度与责任
1.让学生通过亲自的实验探究,体验科学的研究基本方法,培养学生科学探究的意识。
2.通过了解物理知识转化成为实际技术的过程,进一步提高学习科学技术知识的兴趣。
难点
重点
复习：奥斯特实验
回顾知识，猜想磁体是否对通电导体产生力的作用？
观看图片：将电风扇拆掉外壳，发现里面有磁铁，猜想电风扇通电能转动是因为通电线圈在磁场中会受到力的作用。
实验器材：电源、开关、蹄形磁铁（不选用条形磁铁，因为蹄形磁铁的磁场较集中）、导线、滑动导轨（减小阻力）。
实验图：
观察：当我们闭合开关后，你会观察到什么现象？
磁场对通电导体的作用
实验方法：因为通电导线的受力方向可能与多个因素有关，因此我们采取控制变量法。
实验方案：
1.只改变电流的方向，观察导线的运动方向是否改变。
2.只改变磁场的方向，观察导线的运动方向是否改变。
3.同时改变电流和磁场的方向，观察导线的运动方向是否改变。
实验结论：磁场对通电导体具有力的作用，其作用的方向与磁感线的方向和电流的方向有关。
电动机由四部分组成：磁铁、线圈、换向器和电刷.能够转动的线圈（转子），固定不变的磁体（定子）
可以观察到甲图和丙图中，线圈左右两边所受到的力的方向相反，因此，线圈不会连续转动，而是左右摆动。
线圈不能连续转动
线圈不能连续转动
在乙图中，线圈受到的两个力是二力平衡，所以线圈不能转动，这个位置称为平衡位置，线圈依靠惯性越过平衡位置。
怎样才能让线圈连续不断地转下去呢？请分析下图：仔细分析各图线圈的受力方向，你会发现什么？
电动机的转动原理
电动机转动的原理：
通电线圈在磁场中受力转动
电能转化为机械能
通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁感线方向有关
磁场对通电体的作用
①通电导体在磁场中受到力的作用
自动控制电路
电动机
电动机
①原理：通电线圈在磁场中受力而转动
②基本组成：转子、定子
③换向器作用：线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向
②影响力的方向
电流的方向
磁场的方向
1.下列电器中，利用磁场对电流作用的原理来工作的是 ( )
A. 电风扇
B. 电热毯
C. 白炽灯
D. 电饭煲
随堂检测
A
2.要改变通电导体在磁场中受力的方向，下列方法中可行的是
( )
A. 增大通电导体中的电流
B. 减小通电导体两端的电压
C.改变通电导体中的电流方向
D. 同时改变导体中电流方向和磁场方向
随堂检测
C
3.如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确
的是 ( )
A. 电动机是利用电流的磁效应原理工作的
B.电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
C. 使线圈连续不断地转动下去是靠换向器来实现的
D.ab 边和cd 边受到磁场力的方向相同
随堂检测
C
4.如图为我们实验室所用电流表的内部结构示意图。当接入电路，有电流通
过线圈时，线圈带动指针偏转。
随堂检测
（1）该电流表的工作原理是________对通电导体会产生力
的作用，该电流表工作时将________能转化为
________能。
（2）若电流从负接线柱流入，指针会反方向偏转，
可知通电导体受力的方向跟________________有关。
磁场
机械
电
电流方向
知识点1 通电导线在磁场中的受力情况
（第1题）
1. 如图所示，在“探究磁场对通
电导体的作用”的实验中：
（1）将一根导体ab 置于蹄形磁体的两极之
间，未闭合开关S 前，导体______，闭合开
?
静止
运动
通电
关后，导体______（以上两空均填“静止” 或“运动”），说明
磁场对______导体有力的作用。
（2）①小华进行“探究通电导体在磁场中受力的方向跟磁场
的方向是否有关”实验的思维导图应该是
自变量__________
控制变量__________
导体受力的方向
磁场方向
电流方向
因变量________________
②实验时，小华同时改变了磁场和电流的方向，发现导体运
动的方向没有改变，则
自变量是否改变____
因变量是否改变____
控制变量是否控制不变____
是
否
否
小华实验中
③小华在实验中出现的问题是
___________________________________________________。
没有控制单一变量，磁场方向和电流的方向同时改变了
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2. 当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，
线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。
下列说法中错误的是( )
D
（第2题）
A. 扬声器工作时是将电能转化为机械
能
B. 扬声器的工作原理是通电线圈在磁
场中受力运动
C. 扬声器中的永久磁体周围存在磁场
D. 扬声器工作时线圈中的电流不变
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知识点2 直流电动机是如何工作的
3.小明用自己安装好的直流电动机模型（如图甲）来研究电
动机的工作过程。
（1）电动机的工作原理是磁场对__________有力的作用；
图乙是直流电动机工作原理图，其中C、D 叫做________。
?
通电线圈
换向器
（2）如图所示，线圈abcd在磁场中受力转动，经过(a)、(b)
两位置：
?
【点拨】图（b）中ab段导线中的电流方向依然是由a到b ，
磁场方向也没有变化，故所受磁场力的方向和图（a）中相同，
方向向上。再向下转动，磁场力会阻碍线圈运动，故不能靠
磁场力继续顺时针转动至少半圈。
?
①图（a）中ab段导线的电流方向是________（填“由a到b ”
或“由b到a ”）。
②线圈由图（a）的位置转到图（b）的位置后，______
（填“能”或“不能”）靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。
?
由a到b
?
不能
③小明将装置换成图（c），绕圈经过图（c）、图（d）的位
置，导线ab 所受磁场力的方向______（填“相同”或“相反”），
你判断的依据是______________________________________
___。
?
相反
磁场方向不变，导线ab中的电流方向改变了
?
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4. 为了点燃孩子们的航天梦，学校开设了航模班。小伟参加
航模班时制作的滑翔机模型内部电路由电源、线圈、磁铁、
开关等组成。当把开关闭合时，滑翔机便会跑起来。下列说
法中正确的是( )
C
A. 滑翔机工作时将电能转化为化学能
B. 滑翔机产生动力的原理是电流的磁效应
C. 通过增加线圈匝数可增加滑翔机动力
D. 同时改变电流方向和磁场方向可以改变滑翔机螺旋桨转
动方向
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5.如图所示，一束电子自右向左从
狭缝里射出，穿过磁场时受到磁场
力的作用，而向纸面内偏转。
（1）若将两个磁极对调后，电子
束将________偏转。
向纸外
【点拨】若将两个磁极对调后，电流方向不变，磁场方向与
原来相反，电子束受力方向与原来相反，故偏转方向与原来
相反，电子束将向外偏转。
（2）若磁极不变，把电子束换成
带正电的粒子束，则此粒子束将
________偏转。
向纸外
【点拨】若磁极不变，把电子束换
成带正电的粒子束，电流的方向与
原来相反，故偏转方向与原来相反，粒子束将向纸外偏转。
（3）若换成不带电的粒子束，则
此粒子束将________（填“发生”或
“不发生”）偏转。
不发生
【点拨】若换成不带电的粒子束，
可认为无电流通过磁场，故此粒子
束不发生偏转。
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6.如图所示，这是自制简易电动机模型。
（1）绕制线圈的铜丝外表有漆
皮，必须对线圈引出线的两端
（搁置于铜质弯钩的部位）进行
刮漆处理，其中一端的漆皮全部
刮去，另一端的漆皮刮半周留半
持续转动
周。按这种方法刮漆的目的是使线圈能够__________。
（2）如果整个制作没有问题，
但接上电源后线圈不动，这时应
做哪些尝试？（说出两点即可）
①______________；
②______________________。
增大电源电压
换一块磁性更强的磁体
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