人教版九年级物理 第二十章电与磁第5节跨学科实践:制作简易直流电动机(教学设计)

资源下载
  1. 二一教育资源

人教版九年级物理 第二十章电与磁第5节跨学科实践:制作简易直流电动机(教学设计)

资源简介

人教版九年级物理 第二十章 电与磁
第5节 跨学科实践:制作简易直流电动机(教学设计)
【课题】第5节 跨学科实践:制作简易直流电动机
【学习目标】
1. 了解直流电动机的结构。
2. 了解直流电动机的原理。
3. 了解直流电动机的能量转化。
4. 学会选择材料制作简易直流电动机。
【学习重点】
通过动手制作简易直流电动机理解直流电动机的工作原理。
【学习难点】
选择材料制作简易直流电动机。
【教学器材】
电源、开关、蹄型磁铁、铜芯漆包线、柱形磁体、小刀、钳子、曲别针等(演示实验用)
【板书课题】第5节 跨学科实践:制作简易直流电动机
复习:直流电动机
1.工作原理:通电线圈在磁场中受力转动
2.工作过程中将消耗的电能转化为机械能。
3.直流电动机主要由定子(磁体)、转子(线圈)和换向器组成。
换向器由两个电刷和两个铜半环组成,作用是每当线圈转过平衡位置时,自动改变线圈中电流方向,从而实现了线圈的持续转动。
4.电源提供(线圈外部)的是方向不变的直流电流,线圈中通过的是方向随时间做周期性变化的交流电流。
【项目提出】
生活中有许多地方会用到直流电动机。很多玩具电动车就是用直流电动机来驱动的。利用前面学习过的直流电动机的工作原理,可以尝试制作一台简易的直流电动机。
【项目分析】
电动机主要由线圈和磁体组成,要制作直流电动机,需要考虑以下问题。
1.用什么样的导线绕制线圈?绕制的匝数多少为宜?
用漆包线(在铜线的外面涂一层绝缘漆)绕成约3cm×2cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3cm.一般来说,线圈缠绕20~30圈。
2.哪部分作为转子?哪部分作为定子?
转子是能量转换的关键部件,一般用线圈作为转子,电流通过线圈受磁场力的作用转动,把消耗的电能转化为线圈的动能。定子的作用是产生磁场,一般用永磁体作为定子。
3.如何保证通电线圈能在磁场中持续转动?
线圈伸出的一端绝缘漆全部刮掉,伸出的另一端绝缘漆刮掉半周,将线圈放在金属支架上,闭合开关接通电路后,线圈转动的前半周,线圈受到磁场力的作用转动,转动的后半周由于没有电流通过线圈,线圈不受磁场力的作用,利用线圈的惯性转动,如此循环,线圈就能在磁场中持续转动。
【项目实施】
根据个人的设计制作直流电动机。
【示例1】 简易直流电动机的设计和制作方法
制作材料:漆包线(刷有绝缘漆的铜导线)、强磁体、电池、曲别针、小刀、硬纸板(或泡沫板)等。
制作方法:把一段粗漆包线绕成约 3 cm×2 cm 的矩形线圈,作为转子。从线圈的两端各拉出约2 cm的漆包线作为转轴。用曲别针制作两个支架,固定在硬纸板或泡沫板上。两个支架分别与电池的两极相连。最后把线圈放在支架上,线圈下放一块柱状强磁体作为定子。
用小刀刮去线圈两端引线的绝缘漆,把左端全部刮掉,右端只刮半周。
安装、调试:组装好电动机,给线圈通电并用手轻轻推动一下,线圈就会不停地转动了。调试自己制作的简易电动机,让它更好地工作起来。
【播放视频】制作简易直流电动机
【示例2】 简易直流电动机的设计和制作方法
制作材料:粗铜导线(裸线)、强磁体、五号干电池等。
制作、组装方法:五号干电池负极放在柱状强磁体上,铜导线按照图示形状弯折,下端铜环套在柱状强磁体上,上端和电池正极接触,铜线就绕着电池转动起来。
简易直流电动机持续转动的原理
干电池两侧的铜导线中的电流方向相同,所在处的磁场方向相反,所受磁场力的方向相反,但不在一条直线上,两侧铜导线在不平衡的力的作用下绕电池轴线持续转动起来。
【播放视频】简易直流电动机的制作展示
【展示交流】
完成设计、制作后,同学们将各自制作的简易直流电动机进行展示与交流,对制作的直流电动机进行评估。
展示过程中,接上电源后,如果电动机线圈不动,寻找可能的原因及解决方法。
1. 可能原因:线圈处在电路没有连通的位置。
解决方法:用手拨动一下线圈,看线圈能否转动起来。
2. 可能原因:线圈电流中电流太小。 解决方法:增大电源电压。
3.可能原因:磁体磁性太弱。
解决方法:换一块磁性更强的磁体,以增加线圈受力。
4.可能原因:线圈匝数太少。
解决方法:重新绕制线圈,增加线圈匝数。
5.可能原因:线圈引线受支架的摩擦力太大。
解决方法:调节线圈和支架的相对位置,使摩擦尽可能小。
观察、比较展示的直流电动机转动的快慢,尝试改变电动机的转动速度和转动方向。
(1) 通电后线圈能转动,如要改变转动快慢,可以采取以下做法:
①更换电源,改变电源电压,改变线圈中的电流大小;
②改变线圈的匝数,改变线圈所受磁场力的大小;
③更换磁铁,改变磁场强弱。
(2) 通电后线圈能转动,如要改变转动方向,可以采取以下做法:
①调换电源正、负极的连接,改变线圈中的电流方向;
②调换磁铁N、S极位置,改变磁场方向。

展开更多......

收起↑

资源预览