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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
17.2　电动机转动的原理
【知识要求】
1.了解通电导体在磁场中受到力的作用，知道力的方向与电流方向及磁场方向有关。
2.了解直流电动机的工作原理，了解换向器的作用。
【教学重难点】
1.了解通电导线在磁场中受到力的作用，知道受力方向跟电流方向和磁场方向都有关。
2.了解直流电动机的能量转化。
3.知道电动机能够持续转动的原因。
电动机模型、蹄形磁体、导线、电池、开关、光滑小导轨等
教师：磁体周围存在着磁场，磁体与磁体之间的相互作用是通过磁场发生的（如图甲所示）。除了磁体，还有什么周围存在磁场？
学生：通电导线。
教师：既然磁体周围和通电导线周围都存在磁场，那磁体和通电导线之间有相互作用吗（如图乙所示）？本节课我们就来研究这些问题。
一、探究磁场中的通电导体受到的作用力
对电动机转动的原因，我们只是作了猜想，但猜想还需要通过实验来进行验证。
教师演示：探究磁场中通电导体受到的作用力（见课本“活动”）。
教师提问：电路闭合时，蹄形磁体中的金属棒AB是否会动起来呢？使金属棒AB动起来的原因是什么？
学生回答：会动起来。原因是金属棒受到了力的作用。
教师提问：如果将蹄形磁体移开，通电金属棒AB还会动吗？这个现象说明什么？
学生回答：不会动。这个现象说明磁场对金属棒产生了力的作用。
教师提问：改变电流方向，金属棒AB的运动方向是否改变？
学生回答：改变。
教师提问：保持电流方向不变，改变磁场方向，金属棒AB运动的方向是否改变？
学生回答：改变。
教师归纳总结：通电导体在磁场中会受到磁场对它的作用力，力的方向跟磁场的方向和导体中电流的方向都有关系。
例题讲解：
【例1】关于通电直导线在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向之间的关系，下列说法错误的是（　　）
A.若只有磁感线方向变为和原来相反，则导线受力方向和原来相反
B.若只有电流方向变为和原来相反，则导线受力方向和原来相反
C.若电流方向和磁感线方向同时变为和原来相反，则导线受力方向和原来相反
D.若电流方向和磁感线方向同时变为和原来相反，则导线受力方向和原来相同
　　【解析】通电直导线放置在磁场中时会受到力的作用，其受力方向跟电流方向和磁感线方向有关。只改变电流方向或磁感线方向时，导线的受力方向发生改变；同时改变电流方向和磁感线方向，导线的受力方向不发生改变。故C错误。
【答案】C
二、换向器的作用
教师引导学生思考：能用上述结论来说明通电线圈在磁场中是怎样运动的吗？
分析课本图17-2-2可发现，通电线圈在磁场中转动到平衡位置时就会停下来。那么，怎样才能使通电线圈在磁场中持续地转动呢？
1.当线圈由于惯性刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中的电流方向，使线圈继续转动。
【温馨提示】换向器的作用是本节课的一个难点，教师若能结合动画进行讲解，则效果可能会更佳。
2.最简单的换向器是由两个彼此绝缘的金属半圆环组成的。
例题讲解：
【例2】详见PPT……
三、电动机的工作原理
电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。用直流电源供电的电动机叫做直流电动机。
1.直流电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动。
2.动圈式扬声器的工作原理：随声音变化的电流通过扬声器的线圈时，在磁场力的作用下，线圈和与它相连的振膜随之振动，从而发出声音。
例题讲解：
【例3】下图所示的是直流电动机的示意图。下列说法正确的是（　　）
A.只改变电流的方向，不能改变其转动方向
B.只改变磁场的方向，不能改变其转动方向
C.同时改变磁场和电流的方向，不能改变其转动方向
D.同时改变磁场和电流的方向，可以改变其转动方向
　　【解析】电动机是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，二者只改变一个时，导体的受力方向改变；二者同时改变时，导体的受力方向不变。所以，要改变电动机线圈的转动方向，可采取的措施是只改变电流方向或只改变磁场方向。故C正确。
【答案】C
【迷津指点】电动机的转动方向与其线圈的受力方向有关，而线圈受力的方向与线圈中电流的方向以及磁场的方向都有关。要改变电动机的转动方向，需要从影响通电线圈受力方向的电流方向和磁场方向进行分析。
17.2　电动机转动的原理
电动机转
动的原理
　　在教学过程中，磁场对通电导体能够产生力的作用以及电动机的转动，都能激发学生的学习兴趣和探究欲望。在猜想、实验的过程中，循序渐进地提高了学生的学科素养。直流电动机中换向器的工作原理是本节课的难点，利用多媒体教学可取得事半功倍的效果。

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