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《18.3磁场对通电导线的作用》教学设计
课题 3.磁场对通电导线的作用 单元 18 学科 物理 年级 九
教材分析 本节内容是九年级物理“磁及其相互作用”单元的核心部分，承接前一节“通电螺线管外部磁场方向”的探究成果，进一步揭示电与磁之间的深层联系。教材通过实验探究、原理讲解与生活应用相结合的方式，引导学生认识通电导线在磁场中会受到力的作用，并掌握其方向与电流方向、磁场方向的关系。该知识是理解电动机工作原理的基础，也是现代科技中电磁技术广泛应用的理论支撑，在培养学生科学思维、实践能力与创新意识方面具有重要价值。
2022新课标要求 1.通过实验知道通电导线在磁场中会受到力的作用，并能用简单的器材把这一现象展示出来。2.知道这个力的方向既跟电流方向有关，又跟磁场方向有关；3.能把这一规律跟生活中的动圈式扬声器、直流电动机等实例联系起来，说出它们的工作原理就是“通电线圈在磁场中受力转动”，并知道换向器在电动机里起到“自动改变电流方向、让线圈持续转下去”的作用。21世纪教育独家资源
学习目标与核心素养 1.学习目标（1）通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。（2）知道电动机的构造和工作原理及其能量转化。（3）会安装和制作简单的电动机。2.核心素养能体会电与磁的相互联系，能感受电与磁对人类文明进程的强有力推动。
学情分析 九年级学生已具备基本的电学与磁学知识，如电流、磁场、磁感线等概念，能够理解电路连接与简单实验操作。但对“电生磁”与“磁生力”之间的转化机制仍存在认知模糊，尤其难以从抽象的矢量关系中把握受力方向的变化规律。部分学生空间想象能力较弱，对三维磁场中的导体运动方向判断困难。因此，教学需借助直观实验、动态演示与动手制作，帮助学生建立清晰的物理图景，突破思维障碍，提升科学探究素养。
重点 1.通电导线在磁场中会受到力的作用，且力的方向与电流方向和磁场方向有关。2. 理解直流电动机的基本工作原理及换向器的作用。
难点 1.准确判断通电导线在磁场中受力的方向，尤其是当两个因素同时改变时的综合影响。2. 理解换向器如何实现线圈连续转动的机制，突破对“惯性”与“自动切换电流方向”的认知盲区。21世纪教育独家资源
材料准备 金属轨道、磁铁、开关、电池、能够在轨道上滚动的金属杆。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境导入电扇和其内部的电动机电扇是我们生活中常见的用电器，其内部有一个重要的部件——电动机。你知道电动机通电后会转动吗？这就是本节我们将学习的磁场对通电导线的作用。 观察电扇中的电动机 从生活中常见的电扇中的电动机引入本节课题，提升学生学习的兴趣
讲授新课 一、通电导线在磁场中的受力情况（一）实验：探究通电导线在磁场中的受力情况1.实验目的 （1）观察通电导线在磁场中是否受力运动。（2）探究受力方向与电流方向、磁场方向的关系。2.实验器材金属轨道、磁铁、开关、电池、能够在轨道上滚动的金属杆。3.实验步骤（1）将导体棒水平放在磁铁两极之间，接通电路，观察导体棒是否运动。（2）保持磁场方向不变，对调电源正负极，即改变电流方向，再次接通电路，观察运动方向是否改变。（3）恢复原电流方向，对调磁铁 N、S 极即改变磁场方向，再次接通电路，观察运动方向是否改变 。（4）同时改变电流方向和磁场方向，再次接通电路，观察运动方向是否再次改变。视频：探究通电导线在磁场中的受力情况思考讨论：请叙述你观察到的实验现象，并说明以上实验现象说明了什么？参考答案： 闭合开关后，通电导线会向一侧摆动。说明导线受到磁场力；21世纪教育独家资源调换磁铁两极（磁场方向改变），导线摆动方向与之前相反； 调换电池正负极（电流方向改变），导线摆动方向也与之前相反。说明作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关。4.实验结论（1）通电导线在磁场中会受到力的作用。 （2）只改变电流方向或只改变磁场方向，受力方向都会反向；若两者同时反向，受力方向不变。大量实验表明：磁场对通电导线具有力的作用，其作用力的方向与磁场的方向、电流的方向有关。思考讨论：电流方向与磁场方向平行时，导体受力的作用吗？导体不受力的作用 通电导体受到力的作用导体不受力的作用。只有当电流方向与磁场方向斜交或垂直时，通电导体才会受到力的作用。（二）通电导线在磁场中会受到力的作用原理应用1.扬声器就是利用这一原理制作而成的动圈式扬声器结构示意图（1）动圈式扬声器①结构： 主要由线圈、永久磁体、锥形纸盆等构成。21世纪教育独家资源②作用：把电信号转换成声信号。③原理：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，由于线圈中的电流方向不断变化，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。2. 电磁弹射技术利用通电导体在磁场中受力使物体加速，我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰—福建舰，采用了先进的电磁弹射技术，比传统的蒸汽弹射系统更加先进，使舰载机的起飞更加高效和可靠。我国自主设计和建造的航空母舰拓展延伸视频：中国电磁弹射之父——马伟明二、直流电动机是如何工作的1. 电动机的组成（1）外壳：保护内部组件，防止外部灰尘和湿气进入。（2）定子：由永久磁体和机壳组成。（3）转子：包括转子线圈和换向器，转子线圈嵌在铁芯上。（4）电刷：固定在机壳上，与机外电源接线柱连接，转子转动时，换向器在电刷上滑动，与电源接通。2.直流电动机工作的原理电动机是根据通电导线在磁场中会受力的作用的原理制成的，它是将电能转化为机械能的装置（1）通电线圈的作用如图所示通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。当线圈的平面与磁感线垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置，由于惯性，线圈还会继续转动。线圈靠惯性越过平衡位置的后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。最终通电线圈静止在平衡位置思考：怎样让线圈越过平衡位置，继续转动下去？这就需要用换向器来改变电流的方向，来实现通电线圈在磁场中持续地转动.视频：观察磁场对通电线圈的作用（2）直流电动机持续转动的原理①换向器换向器:相互绝缘的半环称为换向器如图中 1、2。21世纪教育独家资源作用：及时改变线圈中的电流方向，使受力方向总是相同，线圈一直转动下去。②电刷作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，如图中 3、4。直流电源的正、负极分别通过电刷与换向器接触，使电源和线圈形成闭合电路。视频：直流电动机持续转动的原理（3）直流电动机原理图分析线圈处于此位置时，线圈中的电流 从 半 环 2 流 向 半环 1，线圈 AB 边受力向上，CD 边受力向下，线圈顺时针转动。线圈转至平衡位置时，两电刷与半环无接触，线圈中无电流所以不受力，线圈由于惯性会越过平衡位置。线圈越过平衡位置后，线圈中的电流从半环 1 流向半环 2，线圈 AB 边受力向下，CD 边受力向上，线圈仍然顺时针转动。线圈又转至平衡位置时，与图（b）情况相似，线圈由于惯性会越过平衡位置。思考：电动机连续转动的原因是什么？参考答案：每当线圈刚转过平衡位置时，半环就立即改变线圈中的电流方向，线圈两边受到的力就会改变，线圈就按照原来的方向继续转动下去。迷你实验室视频：制作简易电动机 学生了解实验目的、实验器材、实验步骤并观看实验视频，出实验现象在老师的引导下让学生发现规律，并总结实验结论观察拆解扬声器内部结构，阅读课文了解电磁弹射技术，观看视频观察电动机的组成，聆听讲解观察图片了解线圈的转动学生思考问题并猜想回答观察图片了解换向器和电刷观察直流电动机原理图分析图聆听老师讲解学生思考回答 锻炼学生的观察理解能力，以及语言表达能力锻炼学生的归纳总结能力理解并掌握当电流方向或磁场方向单独改变时，运动方向改变；当两者同时改变时，运动方向不变。理解为什么纸盆会来回振动能体会电与磁相互作用对人类科技进步的重要推动作用，增强科技强国的责任感。了解电动机的基本组成理解线圈只能在平衡位置附近转动拓展学生思维，提高学生学习的兴趣了解它们所起的作用进一步理解直流电动机持续转动的原理理解换向器的重要性
课堂练习 1.如图是我国自主设计建造的航空母舰——福建舰上的电磁弹射装置的示意图，电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中。当弹射车内的导体通以强大电流时，战斗机就会受到强大的推力而向前弹射飞出。电磁弹射装置的工作原理是（ ）A．通电导体在磁场中受到力的作用 B．欧姆定律C．焦耳定律 D．通电导体周围存在磁场【答案】A【详解】电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通过强大的电流时，战斗机就受到强大的推力而向前弹射飞出，由此可知，其工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。2.利用图甲装置“观察磁场对通电直导线的作用”，在M、N之间接入电源，通电后轻质铝棒AB向左运动，若只调换磁体的N、S极，通电后铝棒AB将向_______运动；图乙中，不改变线圈中的电流方向，线圈_______ （能/不能）持续转下去。【答案】右 不能【详解】[1]导体受力方向与电流方向及磁场方向有关。在M、N之间接入电源，通电后轻质铝棒AB向左运动，若电流的方向不变，只调换磁体的N、S 极，改变磁场的方向，通电后铝棒AB的受力方向也发生改变，故将向右运动。21世纪教育独家资源[2]由图乙知，线圈越过了平衡位置以后，由于不改变线圈中的电流方向，ab受到竖直向上的磁场力作用，cd受到竖直向下的磁场力作用，且两个力的大小相等，作用效果相互抵消，因此线圈不会持续转下去。3.如图所示装置是_______的工作模型，在工作过程中，_______起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过_______位置时，就自动改变线圈中的_______ ，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动，工作时它是把____能转化为_______ 能。答案：电动机 换向器 平衡 电流方向 电 机械【解析】根据图中可以知道通电线圈在磁场中受力转动，这是一个电动机的工作模型。工作过程中，换向器起到关键作用，它能使线圈刚刚转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，这样线圈受力就改变了，就可以连续转动。工作时，电动机把电能转化为机械能。 学生练习 巩固本节的知识
课堂小结 1.磁场对电流的作用（1）磁场对通电导体有力的作用（2）力的方向与电流方向和磁场方向有关2.直流电动机（1）原理：通电线圈在磁场中受力而转动（2）基本组成：换向器、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 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解
板书 一、通电导线在磁场中的受力情况1.实验：探究通电导线在磁场中的受力情况磁场对通电导线具有力的作用，其作用力的方向与磁场的方向、电流的方向有关。2.通电导线在磁场中会受到力的作用原理应用21世纪教育独家资源二、直流电动机是如何工作的1.原理：通电线圈在磁场中受力而转动2.基本组成：换向器、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 对照板书回顾 夯实本节基础
课外拓展/课外阅读内容 《物理趣味小实验》（自制电动机相关章节）《电磁学入门》（安培力部分）、《简单电磁技术》（应用案例）21世纪教育独家资源
特色资源分析和技术手段说明 实验资源：蹄形磁铁+通电导线（定性演示），电动机工作原理短视频
教学反思 “磁场对通电导线的作用”的教学核心是“化抽象为具象、化理论为实践”。初中学生的认知特点决定了教学不能仅停留在“知识传授”，更要注重“思维引导”和“能力培养”。未来教学中，需进一步优化实验设计、强化生活联结、兼顾学生差异，让学生在观察、操作、思考中理解核心规律，逐步提升抽象思维能力和应用迁移能力，真正实现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课标理念。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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