资源简介

(共43张PPT)
人教版物理(新教材)九年级全册
第4节 电动机
第二十章 电与磁
核心素养目标
1.物理观念
2.科学思维
①经历研究通电导线在磁场中受力方向的过程，培养归纳推理能力。②能基于“平衡位置”与“惯性”现象提出“需改变电流方向才能持续转动”的假设，并通过换向器结构分析验证假设，形成批判性思维。
3.科学探究
能设计并实施“探究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关”的实验方案，规范操作并记录现象，培养解决问题的能力。
4.科学态度与责任
①能认识到电动机作为现代科技核心部件，在节能减排、智能制造等领域的重要价值。②能在小组合作中主动承担角色，尊重他人观点，勇于表达质疑，养成严谨求实的科学态度。
①了解通电导线在磁场中会受到力的作用,并知道力的方向与哪些因素有关。②了解直流电动机的基本构造、工作原理和涉及的能量转化。
教学重点01①掌握通电导体在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向的关系，能用左手定则判断受力方向。②理解换向器的作用及其实现电流方向自动切换的原理，明确其在电动机连续转动中的关键地位。教学难点02①从“线圈越过平衡位置后受力阻碍继续转动”这一现象中，抽象出“必须改变电流方向”的解决方案，建立“动态调控”思维。②理解换向器中两个铜半环与电刷接触时，如何确保线圈中电流方向始终使受力方向一致。教学重点难点
课堂导入
电动玩具通电后动起来，电风扇通电后扇叶转动，电动车启动后便可行驶，充满电的机器人能做家务……这些物体通电后运动状态发生了改变，
是得益于其中一个重要的部件
电动机
电动机通电后会转动，你知道这是为什么吗？
磁体在磁场中会受到力的作用，
磁体间通过磁场相互作用。
探究新知
通电导体周围存在磁场
那么通电导线是不是也会在磁场中受到力的作用呢？
N
S
磁体周围存在磁场
探究新知
演示实验
【实验】探究通电导体棒在磁场中运动
　　1. 如图所示，把一根直导体ab放在磁场中的金属轨道上，接通电路，观察直导体ab的运动情况。
结论一：通电导体在磁场中会受到力的作用。
磁场对通电导线的作用
探究新知
通电导体在磁场中受力运动方向可能与哪些因素有关呢？
探究新知
　　2. 断开开关，调整电路，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导体ab的电流方向与原来的相反。接通电路，观察直导体ab的运动情况。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
只改变电流方向，磁场中导体运动方向发生了改变。
N
S
I
F
N
S
I
F
结论二：磁场方向一定时，改变电流方向，磁场中导体运动方向改变。
探究新知
　　3. 保持通过直导体ab的电流方向不变，把蹄形磁体的两个磁极对调，使磁场方向与原来相反，观察直导体ab的运动情况。
只改变磁场方向，磁场中导体运动方向发生了改变。
S
N
I
F
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
N
S
I
F
结论三：电流方向一定时，改变磁场方向，磁场中导体运动方向改变。
探究新知
　　4. 同时改变通过直导体ab的电流方向和磁场方向，接通电路，观察直导体ab的运动情况。
S
N
I
F
S
N
F
I
同时改变电流方向和磁场方向，磁场中导体运动方向不变。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
结论四：电流方向和磁场方向同时改变时，磁场中导体运动方向不变。
探究新知
①通电导线在磁场中________作用。
②力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系：
当电流的方向或者磁场的方向____时，通电导线受力的方向____。
当电流的方向和磁场的方向________时，通电导线受力的方向____。
总结归纳
受到力的
改变
改变
不变
同时改变
探究新知
【学习任务一】通电导线在磁场中受到力的作用
如图所示小明用导线将电池、铁钉和纽扣强磁铁连接起来，
这时铁钉和下面的磁铁一起旋转起来，这表明（　　）
A．磁能生电
C．通电导体周围存在磁场
B．地球周围存在磁场
D．通电导体在磁场中受力
解：题中有电源，构成闭合回路，电路中有电流，通电导体在磁场中受到力的作用而转动，是电动机的工作原理，故只有D说法正确。
故选：D。
D
探究新知
【变式训练】通电导线在磁场中受到力的作用
如图，在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中，下列说法不正确的是（ ）
A. ab处应该接入电源
B. 根据该原理可以制成电动机
C. 同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变
D. 导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关
C
探究新知
解：A、在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中，需要有电源,因此ab处应该接入电源，故A正确;
B、电动机是根据通电导线在磁场中受力的原理制成的，因此根据图中原理可以制成电动机，故B正确;
CD、通电导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，改变磁场方向或电流方向，导体棒的运动方向会改变，但同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向不变，故C错误，D正确。
故选：C。
探究新知
【学习任务二】影响通电导线在磁场中所受磁场力方向的因素
如图所示电路中,导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里,小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab向右运动，小磁针的N极向下偏转,则下列说法正确的是（　　）
A. c、d分别是电源的负极、正极
B. 仅对调电源正负极,闭合开关,则导体棒ab向左运动,
小磁针N极向上偏转
C. 对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，
则导体棒ab向左运动
D. 对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，
则小磁针N极仍然向下偏转
B
探究新知
解：A.小磁针的N极向下偏转,说明螺线管正下方为N极，电流从上方流入，下方流出，故c、d分别是电源的正极、负极，故A错误；
B.仅对调电源正负极，闭合开关,则导体棒ab向左运动，小磁针N极向上偏转,故B正确；
C.对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关,则导体棒ab还向右运动，故C错误；
D.对调电源正负极和蹄形磁体N、S极,闭合开关,则小磁针N极向上偏转(因为螺线管只改变了电流方向)，故D错误;
故选：B。
探究新知
实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电的线圈放到磁场中，它会持续地转动吗？
探究新知
演示实验
【实验】通电线圈在磁场中转动
　　1. 如图所示，把使线圈位于磁体两个磁极间的磁场中。接通电源，让电流通过，观察它的运动，并分析线框的受力情况。
探究新知
通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。
当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置，此时由于惯性，线圈还会继续转动。
线圈靠惯性越过平衡位置后，线圈所受的力阻碍它沿顺时针方向转动，结果使线圈逆时针旋转。
如何才能使得线圈持续转动呢？
甲
乙
丙
通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
探究新知
2. 当线圈转到平衡位置时，立即改变电流的方向，观察线圈的转动情况。
丁
乙
线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置时，因电流方向改变，线圈靠受到的力仍使它顺时针转动。
探究新知
　　通过实验可知，线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动......
如果电流的方向和磁场的方向都变得相反，通电导线受力的方向会怎样？
探究新知
换向器
　　图中两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两个半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。无论线圈的哪个边处于靠近磁体N极的一侧，其中的电流都沿图中箭头所示的方向，这时它的受力方向总是相同的，线圈就可以不停地转动下去了。
　　实际的电动机可以通过换向器来实现持续转动。通过换向器可以改变线圈中的电流方向，每半周改变一次。
换向器
电刷
探究新知
换向器的作用
通电线圈受磁场力作用，开始顺时针旋转。通电线圈刚过平衡位置，换向器自动改变线圈中的电流方向。通电线圈转过平衡位置后，在磁场力的作用下继续顺时针转动。
探究新知
电动机
1. 电动机的构造
电动机主要由线圈和磁体两部分组成。能够转动的部分（线圈）叫作转子；固定不动的部分（磁体）叫作定子。电动机工作时，转子在定子中转动。
定子（磁体）
转子（线圈）
换向器
电刷
探究新知
2. 电动机的工作原理
　　电动机线圈的两端各连着的换向器，随线圈一起转动。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。
线圈处于此位置时，电流从半环2流向半环1，线圈AB边受力向上，和CD边受力向下，线圈顺时针转动。
甲
线圈又转至平衡位置时，与图乙情况相似，线圈由于惯性会越过平衡位置。
丙
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。
丁
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。
乙
通电线圈在磁场中受力转动
探究新知
　　实际的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的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
一种直流电动机的转子
探究新知
【学习任务三】换向器的构造及作用
下列关于磁现象的说法不正确的是（　　）
A. 最早发现磁偏角的是我国宋代学者沈括
B. 扬声器是利用磁场对通电导线的作用来工作的
C. 最早发现磁能生电的科学家是奥斯特
D. 直流电动机是通过换向器来实现线圈连续转动的
C
探究新知
解：A、我国宋代学者沈括是世界上最早记录磁偏角的人，该选项说法正确，不符合题意；B、扬声器的线圈中通过携带声音信息、时刻变化的电流，使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场，在永磁体的作用下线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动动起来,便发出了声音，该选项说法正确，不符合题意；
C、最早发现磁能生电的科学家是法拉第，该选项说法不正确，符合题意；
D、换向器不断改变线圈中的电流方向，从而使直流电动机实现持续转动，该选项说法正确，不符合题意。
故选：C。
探究新知
【学习任务四】直流电动机的应用
关于磁与电，下列说法中正确的是（　　）
A. 磁场看不见、摸不着，它是人们假想的模型
B. 同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥
C. 奥斯特实验说明电流周围存在着磁场
D. 只有改变磁场方向才能改变电动机转动的方向
解：A. 磁场看不见、摸不着,但它是真实存在的，为研究磁场的分布情况，人们建立磁感线这种理想模型，故A错误
B. 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故B错误;
C. 奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关，故C正确;
D. 导体在磁场中受力的方向与电流和磁场方向有关，改变磁场方向或电流方向都能改变电动机转动的方向，故D错误。
故选：C。
C
探究新知
【变式训练】直流电动机的应用
图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，在图示位置,电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则（　　）
D
探究新知
解：①图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，ab边与dc边中电流方向相反，磁场方向不变所以ab边受到磁场的作用力向上，故A错误；
②线圈由图示位置转过180°时，ab转到右侧，dc转到左侧，线圈中电流沿abcd流过线圈，故B错误；
磁场方向不变，此时dc边电流方向与图示中dc边电流方向相反，所以dc边受到磁场力方向向上，故C错误；
ab边电流方向与图示中ab边电流方向相反，所以ab边受到磁场的作用力向下，故D正确。
故选：D。
探究新知
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声音的呢？
扬声器构造示意图
　　扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆构成。
探究新知
　　当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动；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，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出声音。利用上述扬声器原理，可以制成头戴式耳机和小巧的入耳式耳机。
课堂小结
电动机
磁场对通电
导体的作用
通电导体在磁场中受到力的作用
影响力的方向
电动机的基本构造
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
原理：通电线圈在磁场中受力而转动
电流的方向
磁场的方向
基本组成：换向器、转子、定子
1. （2021 成都）()下列用电器使用了电动机的是（　　）
A. 电风扇
B. 电水壶
C. 台灯
D. 手电筒
课堂练习
解：A、电风扇的主要部件是电动机，电风扇工作时，电能转化为机械能和内能，故A正确;B、电水壶工作时，把电能全部转化为内能，故B错误;
CD、台灯、手电筒工作时,电能主要转化为光能和内能，故CD错误。
故选：A。
点评：本题主要考查学生对电流做功的实质的了解和掌握，是一道基础题。
A
2.（2018 三台县三模）如图所示是实验室电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。关于该现象，下列说法正确的是（　　）
A. 该电流表是利用电磁感应原理工作的
B. 线圈中有电流通过时，把机械能转化为电能
C. 改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向不会改变
D. 线圈中电流越大，其所受磁场力就越大
D
课堂练习
课堂练习
解：通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大。因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小。
A. 通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，故A错误;
B. 线圈中有电流通过时，电能转化为机械能，故B错误:
C.改变线圈中的电流方向，其转动方向会发生改变，故C错误；
D.电流越大，线圈受到的力越大，因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小，故D正确。故选：D。
点评：在学过的测量工县或设备中，每个工县或设备都有自己的制成原理：对不同测量工县的制成原理，是一个热点题型，雪要重点掌握。
3.（2025 仪征市一模）如图，移动变阻器R1的滑片向____移,导线AB受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力大小与___________有关；移动变阻器R2的滑片向____移，导线AB受力摆动也增大。
课堂练习
右
磁场的强弱
左
课堂练习
解：如图可知，左侧构成了电磁铁，滑动变阻器的滑动可改变其磁场的强弱，右侧是通电导线在磁场中受力，其受力的大小与磁场的强弱和电流的大小有关。
故移动变阻器R1的滑片向右，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，导线ab受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力与磁场的强弱有关；
移动变阻器R2的滑片向左移，导线中电流增大，导线ab受力摆动也增大，说明磁场对通电导线的作用力大小与电流的大小有关。
故答案为：右；磁场的强弱；左。
点评：本题同时考查了电流的变化，对磁场强弱以及通电导体在磁场中受力情况的影响，设计较为巧妙，考查了两个较为重要的知识点。
4.（2024 莱芜区二模）如图所示圆环形绝缘凹槽内装满
水银，水银的内外侧用导线接入电路，圆心处放置一块
圆柱形磁铁，闭合开关后，发现水银逆时针流动，小明
进行了如下操作：先对调电源的正负极，再对调磁铁的
南北极，则该操作中水银的流动情况是（　　）
课堂练习
解：水银是导体，水银的内外侧用导线接入电路通过电流后，会在磁场中受力而运动起来。通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关，对调电源的正负极后，电流方向发生改变，因此水银受力方向改变，水银沿顺时针方向流动；再对调磁铁的南北极，磁场方向改变，则水银受力方向再一次改变，此时水银沿逆时针方向流动，故C正确，ABD错误。故选：C。
点评：此题考查了磁场对通电导线的作用，难度不大，属基础题目。
C
布置作业
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：
阅读查阅相关资料，了解各种不同功能的电动机。
分析思路
　　步进电动机和直线电动机的基本原理都是“磁场对电流有力的作用”。摄像机中的各种部件能灵活、精准地转动和移动，就是通过步进电动机来实现的。直线电动机是一种能沿着金属轨道做直线运动的感应电动机，磁悬浮列车上用的就是直线电动机。
谢谢聆听/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
第4节 电动机（教学设计）
年级 九年级 学科 物理 教师
课题 第4节 电动机
教学 目标 物理观念 了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关。了解直流电动机的基本构造、工作原理和涉及的能量转化。
科学思维 经历研究通电导线在磁场中受力方向的分析过程，培养归纳推理能力。
科学探究 经历便通电线圈在磁场中连续转动的探究过程，培养解决问题的能力。
科学态度 与责任 通过对电动机的学习，体会物理知识在生产实践中的重要作用，激发学习物理的兴趣。
教材 分析 本节主要包括磁场对通电导线的作用、电动机的基本构造两部分内容。电动机是一种常见的电气设备，它将电能转化为机械能。课程标准要求通过实验了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关。 本节教学的重点是磁场对通电导线的作用。突破教学重点的关键是做好“通电导体棒在磁场中运动”的演示实验，引导学生认真观察实验，分析实验现象，得出结论。难点是直流电动机的构造和工作原理。突破难点的关键是做好“通电线圈在磁场中转动”的演示实验，分析线圈不能连续转动的原因并了解其解决办法。
学情 分析 1. 知识储备分析：九年级学生学习过磁体、磁场、磁感线、通电导线的周围存在磁场等相关的准备知识，为本节内容的学习打下了良好的基础。 2. 学习难点分析：九年级的学生正处于形象思维向抽象思维过渡的阶段，虽然抽象思维有了一定的发展，但仍以形象思维为主。他们知道生活中常见的电动机，也了解一些功能，但对于电动机内部复杂的结构和工作原理却知之甚少。由于生活中的电动机大多是封闭的，学生难以获得直观的感性认识，这给他们理解电动机的工作原理和内部结构带来了一定的困难。不过，这个阶段的学生好奇心强，具有较强的求知欲和动手能力，教师可以充分利用这一特点，通过实验、多媒体展示等方式，引导学生积极参与课堂学习，帮助他们突破学习难点。
教学重点 磁场对通电导线的作用。
教学难点 直流电动机的构造和工作原理。
教学 器材 蹄形磁铁、电源、导线、开关、铜棒（导体）、金属支架、导轨、线圈、电动机模型。多媒体ppt，包含视频《通电导体在磁场中受到力的作用》、《让线圈转起来》、《通电线圈在磁场中扭转》、《电动机转动的原理》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课 【提问】电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人，以及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产生活的各个方面。 给电动机通电，它就能够转动。这是为什么？ 思考问题，进入情景。
学习新课 一、磁场对通电导线的作用 【提问】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。通电导线周围有磁场，那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？ 1. 探究磁场对通电导线的作用 【提出问题】通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？ 【猜想与假设】通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。 【设计并进行实验】 ①把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察它的运动，记录实验现象。 ②在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察记录现象。 ③保持磁体N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察记录现象。 ④保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象。 ⑤在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象。 【分析论证】 （1）分析实验①和②：在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。在实验②中，去掉蹄形磁体，接通电源，直导线ab不运动。说明通电导体在磁场中才会受到力的作用。 （2）分析实验①和③：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟电流的方向有关。 （3）分析实验①和④：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟磁场的方向有关。 （4）分析实验①和⑤：同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，通电导线受力的方向不变。 【实验结论】通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线（磁场）的方向都有关系。 【播放视频】——《磁场对通电导体的作用》 2. 探究磁场对通电线圈的作用 【提问】实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？ 【演示实验】 （1）使线圈静止在图乙所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。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。 甲 线圈受到的力使它顺时针转动 乙 线圈由于惯性会越过平衡位置 （2）使线圈静止在图甲所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。 丙 线圈受到的力使它逆时针转动 （3）使线圈静止在图丙所示位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈逆时针转动，说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动。 【实验分析】线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。 【实验结论】通电线圈在磁场中会受力而转动，但不能持续转动。 【播放视频】——《通电线圈在磁场中扭转》 3. 换向器 【提问】线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。如何改变线圈中电流的方向呢？ 实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。 （1）换向器的构造：两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。 （2）换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 如图所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体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，这时它的受力方向总是相同的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。 3. 直流电动机的工作原理 （1）如图甲所示，通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动。 （2）如图乙所示，线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性线圈转过平衡位置。 甲 乙 丙 丁 （3）如图丙所示，线圈越过平衡位置后，利用换向器改变了电流方向，线圈受力方向改变，仍然顺时针转动。 （4）如图丁所示，线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，线圈继续转动。 【例题1】如图所示，闭合开关，铜棒向左运动，为使铜棒向右运动，下列操作不可行的是（　D　） A．只对调电源的正、负极 B．只对调磁体的N、S极 C．导线①接A、C接线柱，导线②接B、D接线柱 D．同时对调电源正、负极和磁体N、S极 【解析】A．只对调电源的正、负极，电路中电流方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向右运动，故A不符合题意； B．将磁体的N、S极对调，磁场方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向右运动，故B不符合题意； C．导线①接A、C接线柱，导线②接B、D接线柱，改变了电路中电流的方向，则通电导体的受力方向改变，铜棒向右运动，故C不符合题意； D．将电源正、负极对调，同时将磁体N、S极对调，影响磁场力方向的两个因素同时改变，则通电导体的受力方向不变，铜棒仍然向左运动，故D符合题意。所以选D。 【例题2】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。甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是 。线圈从图示位置再转动 度后线圈将恰好达到平衡位置，并最终停在该位置； （2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 ，该装置能在线圈 （选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的 方向。 【答案】电流（或通电线圈）； 电流方向不同；90；换向器；刚转过； 电流方向。 【详解】（1）电动机的工作原理是磁场对电流（通电线圈）有力的作用。线圈受力方向与电流方向和磁场方向有关；甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，是因为两侧的电流方向不同。 当线圈从图示位置再转动90度后，线圈将恰好达到平衡位置，此时受力平衡，最终会停在该位置。 （2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 思考问题，提出猜想。 观察演示实验。 分析实验现象，归纳结论，知道通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流、磁场的方向有关。 观看视频，了解探究的过程。 观察实验，记录实验现象。 进行分析论证，归纳出实验结论：知道通电矩形线圈在磁场中不能连续转动的原因。 观看视频。 思考问题，知道换向器的构造、作用。 与老师一起分析直流电动机的工作原理。 做例题1，知道通电导线在磁场中受力的方向与磁场的方向、导体中电流的方向有关。 做例题2，知道电动机的工作过程，换向器的作用。
学习新课 二、电动机的基本构造 1. 电动机的组成 电动机主要由线圈和磁体两部分组成，能够转动的部分叫作转子，固定不动的部分叫作定子。实际的电动机有多个线圈，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的方向都能使它朝同一方向转动。 2. 电动机工作时，把电能转化为机械能。 3. 家用电器用到的电动机 例如，电吹风、电风扇、洗衣机、剃须刀、空调等都用到了电动机。 【例题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（ C ） A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 B．电动机是利用电流磁效应的原理工作的 C．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向 D．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的 【详解】A．电动机工作过程中，消耗的电能主要转化为机械能，还有部分要克服摩擦力做功转化为内能，故A错误； B．电动机是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的，故B错误； C．改变磁感线方向或者电流方向会改变线圈在磁场中受力方向，故仅改变磁感线方向可以改变线圈转动方向，故C正确； D．使线圈连续不停转动下去是靠换向器实现的，故D错误。故选C。 知道电动机的基本构造，能量转换。
学习新课 三、扬声器 【提问】学校的操场上挂着扬声器，收音机、电视机、音响中都有扬声器，我们能听到扬声器发出的悠扬声音。扬声器是怎样发出声音的呢？ 1. 扬声器的作用：它是把电信号转变为声音信号的装置。 2. 扬声器的结构：线圈、永久磁体、锥形纸盆。 3. 扬声器的原理：当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动；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，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。 【例题4】上图所示是扬声器（喇叭）的结构图。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　） 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 【解析】AB．扬声器工作时，通电线圈在磁场中受到力的作用运动，将电能转化为机械能，故AB项正确； C．扬声器中的永久磁体周围也存在磁场，故C项正确； D．扬声器的线圈中通入声音信息而时刻变化的电流，故D错误。 故选D。 知道扬声器的作用、结构及发声原理。
课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图所示的电路中，开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，人们根据此原理制成的是（　　） A．电动机 B．电热毯 C．电饭煲 D．发电机 【答案】A 【详解】开关闭合后，导体ab杆接通电源运动起来，此时通电导线在磁场中会受到的力的作用而运动，电动机就是利用这一原理制成的，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 2．如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音信息的时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下带动锥形纸盆振动发声。下列说法中正确的是（　　） A．扬声器工作时是将机械能转化为电能 B．扬声器工作时线圈中不会有电流 C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力 D．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 【答案】D 【详解】A．动圈式扬声器在工作过程中消耗了电能，把电能转化为机械能，故A错误； B．动圈式扬声器工作时线圈会有地电流，故B错误； C．当线圈中有电流通过时，扬声器中的永久磁体会对线圈有作用力，故C错误； D．扬声器的工作原理是磁场对电流有力的作用，故D正确。故选D。 3．下图为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（　） 　　 A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同，受到的磁场力方向也不同 B．甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置 C．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向 D．如果电动机持续转动，则电动机内外流的都是直流电 【答案】D 【详解】A．由图可知，导线ab在这两个时刻电流方向不同，由于导体受力方向与磁场方向和电流方向有关，所以两次导线ab的受力方向不同，故A正确，不符合题意； B．平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，图中磁感线从左向右，故甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置，故B正确，不符合题意； C．读图由左手定则可知：电源的左侧为正极，从上往下看，线圈中电流都是顺时针方向，故C正确，不符合题意； D．电动机之所以能转动，是因为换向器每当转过平衡位置就会改变线圈中电流的方向，即电动机线圈外是直流电，线圈内是交流电，故D错误，符合题意。故选D。 4．如图所示的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向______，（选填“相同”或“不同”）理由是：____________________，此时线圈_____（选填“在”或“不在” ）平衡位置。 【答案】不同；ab和cd中电流的方向不同；不在。 【详解】通电导体在磁场中受力方向与磁感线方向和电流方向有关，根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，则线圈中ab段的电流方向与cd段的电流方向恰好相反，所以它们的受力方向也不同。 此时线圈的两个边受力方向相反，所以线圈会发生转动，即线圈不在平衡位置。 5. 研究磁场对电流有力的作用。 （1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在 “a”、“b”之间接入________，根据该原理可制成________； （2）若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个_________，改变电流大小后，根据_________可初步判断受力的大小是否发生改变； （3）乙、丙两个图中，______图的线圈恰好处于平衡位置； 【答案】（1）电源，电动机；（2）滑动变阻器，导体棒摆动的幅度；（3）丙；（4）换向器，刚转过。 【解析】1）因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，应在“a”、“b”之间接入电源，根据此原理制成了电动机。 （2）要研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个滑动变阻器；根据导体棒偏动幅度可初步判断受力的大小是否改变。 （3）当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，所以图丙的线圈恰好处于平衡位置，另一个图中线圈左右两边所受力不满足二力平衡条件中的不在同一直线上。 （4）丁图中加装了换向器，所以线圈可以持续转动，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。 6. 如图甲是小雪自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹。小雪设计了如图乙所示的实验，探究其原因。 （1）闭合开关，给铜棒ab通电，发现铜棒ab向右运动，这表明铜棒ab在磁场中受到 的作用； （2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，发现铜棒ab向左运动，这表明 ； （3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab向右运动，这表明 ； （4）根据实验，要改变小风扇转动方向，小雪应该 ； （5）请列举一个和小风扇工作原理相同的用电器 。 【答案】磁力；通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关；通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向有关；改变电流方向（或对调电源正负极或将小风扇拆开后将磁极对调）；电吹风（或扬声器或洗衣机或电动车等）。 【详解】（1）铜棒ab本来静止，当通电后发生了运动状态的改变向右运动，说明此时受到了磁力的作用。 （2）保持磁场方向不变，将电源正负极对调后接入电路，闭合开关，此时电流的方向发生了改变，这时发现铜棒ab由原来的向右运动变成向左运动，说明电流会影响通电导线在磁场中的受力方向。 （3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现铜棒ab由原来的向左运动变成了向右运动，说明电流不变时，磁场的方向也会影响通电导线在磁场中的受力方向。 （4）要改变风扇的方向可以通过改变电流方向来调节，具体的方法可以对调电源正负极或将小风扇拆开后将里面电动机的磁极对调。 （5）和小风扇工作原理相同的用电器有电吹风、洗衣机或电动车等，因为它们都是利用通电线圈在磁场中受力而转动的。
板 书 设 计 第4节 电动机 一、磁场对通电导体的作用 （1）通电导体在磁场中受到力的作用。 （2）影响力的方向的因素：电流的方向和磁场的方向。 二、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。 （4）能量转化：把电能转化为机械能。
课 堂 小 结 第4节 电动机
作 业
教学反思
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑