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16.3 磁场对电流的作用 电动机
第 2 个教案
学习目标：
1．学会安装直流电动机的模型。
2．进一步了解直流电动机的构造和工作原理。
3．知道如何改变直流电动机的转向和转速。[来源
4．会对一些常见的故障进行分析，并能排除基本故障。
学习重点：安装直流电动机模型，会调速、变向。
学习难点：对直流电动机运行故障进行正确判断与排除。
温故知新 导引自学
1．观察右图1中的微型电风扇，它内部的主要结构就是一台电动机。
（1）在不拆卸的情况下，你可以推知其内部结构：一定有 和 ；
（2）在电动机的电路中，一定还有哪些装置？ 。
说说你判断的依据： 。
（3）直流电动机的工作原理： 。
（4）换向器的作用： 。
（5）直流电动机工作时，实现 能向 能的转化。
（6）右图2中为了使线圈持续的转动，应如何刮漆？ ；它没有换向器，利用 实现持续的转动。
交流质疑 精讲点拨
活动一：安装直流电动机模型
1．直流电动机模型的主要部件有：
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 。
安装直流电动机模型顺序：
2．先画出电路图，根据电路图把电动机、滑动变阻器、电源、开关串联起来。检查无误后闭合开关，观察线圈的转动情况。
（1）改变线圈的转动方向，你有几种办法，做一做。
总结改变电动机转向的方法：
（2）改变线圈的转速，你有几种办法，做一做。
总结改变电动机转速的方法： 。
3．若闭合开关后，电动机不转（应先立即断开开关），分析组装好的电动机不转的原因有哪些？
①线圈处于平衡位置时。排除故障：
②在电刷和换向器之间会出现接触不良。排除故障：
③电刷和换向器之间接触过紧使接触处的摩擦过大。排除故障：
④如果接触良好，用手推动线圈后还不能转动，则不转的原因可能是磁体的磁性过弱。
排除故障：
活动二：生活 物理 社会“用电力驱动的交通工具”
当堂反馈 拓展迁移
1．在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照教材的要求安装了一台直流电动机模型。安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是（ ）
A．减小一节电池 B．把电源和磁铁的两极同时对调
C．增加一节电池 D．把电源两极对调
2．要使一台直流电动机的转速增大一些，下列方法中不可行的是 ( )
A．增大线圈中的电流 B．换用输出电压较多的电源
C．将磁体的磁极对调 D．换用磁性更强的磁体
3．电动机在日常生活和生产中的应用十分广泛，关于电动机，下列说法错误的是（ ）
A．电动机是应用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
B．直流电动机中的换向器能使通电线圈持续转动
C．电动机是把电能转化成机械能的装置
D．电动机是把机械能转化成电能的装置
4．给直流电动机模型接通电源，线圈中有电流却不转，不可能造成这一现象的原因是（ ）
A．线圈刚好处在平衡位置 B．轴受到的摩擦力太大C．电源的正负极相反 D．电源电压太低
5．下列做法中，电动机转动方向不会改变的是（ ）
A．把电源两极对调 B．把磁场两极对调
C．把电源两极和磁体两极同时对调 D．改变电流的大小和电流方向
6．在安装直流电动机模型的实验中，接好电路，合上开关后，发现电动机不转，若轻推一下线圈，电动机马上就转起来，刚开始时不转的原因可能是（ ）
A．磁铁和磁性不强 B．通过线圈的电流太小了
C．电动机线圈平面恰好处在平衡位置 D．电刷与换向器之间的摩擦太大了
7．直流电动机是利用 的原理制成的。
8．电动机工作时是把 能转化为 能，它与热机相比，一个最显著的优点是 。家用电器中应用了电动机的有 。(填一种家用电器)
9．在“安装直流电动机模型”的实验中：
⑴连入滑动变阻器的目的是通过调节滑动变阻器来改变电路中　　　　　 ，从面改变电动机线圈的转动　　　　　　；
⑵在实验中，若把磁铁的两极对调一下，将观察到的现象是：电动机线圈的　　　　　 发生改变。
10. 给你一个直流电动机模型、蓄电池、开关、滑动变阻器，如图所示。用笔画线代替导线，把它们连接起来（连线不要交叉），要求满足以下两点要求：(a)组成一个可以改变电动机模型转速的电路。(b)滑动变阻器滑片向左滑时，电动机转速加快。
学后反思：通过今天的学习，你收获了哪些，感悟到了什么？
课后作业：
1．组装直流电动机模型的正确顺序是 　 　 。
A．固定电刷（铜片），使电刷与转轴上的换向器接触。B．把线圈固定在转轴上。
C．从固定电刷的两个螺钉上引出两根导线。D．将转轴安装在支架上。
E．分别把两个弧形铁片的一端用螺钉固定在底座上，另一端用磁体夹住。
2．在组装好所示的直流电动机后，接通电源，若出现下列现象，请分析原因：
①电动机不转，但用手轻轻拨动一下线圈，电动机就能顺利转动起来
②转动较慢，显得很吃力
③电动机不转，将电刷与换向器之间的压力调大些，电动机才能转动起来
A．摩擦阻力太大 B．换向器与电刷接触不良 C．启动前线圈刚好处于平衡位置
3．如图所示为“装配直流电动机模型”实验的电路图。实验时，闭合开关S，线圈转动，再将滑动变阻器滑片P向右移动，电动机转速将变　 　 ；若开关S闭合后线圈不转，则他应该检查：①　 　 ；②　 　 。
4．如图，图 　 　 是直流电动机的示意图；图中的铜制半环E、F和电刷A、B组成了 　 　 ，其作用是线圈刚过 　 　 位置时，自动改变电流方向。
5．如图所示，这是自制简易电动机模型。
（1）绕制线圈的钢丝外表有漆皮，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　 　 。
（3）通电后线圈能转动，如要改变转动方向，可采取的做法是：①　 　 ，②　 　 。
（4）如果还想改变线圈转动的快慢，应该怎么办？　 　 。
6．用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣强磁铁，可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图所示。
（1）图乙中，把铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池的正极上，若磁铁的S极朝上，N极朝下，则磁化后的铁钉的尖端为 　 　 （选填“N”或“S”）极。
（2）图丙中，用电线把电池的负极和磁铁连接起来，就有电流通过磁铁和铁钉，通过铁钉的电流方向是 　 　 （选填“自下而上”或“自上而下”），磁铁上的电流由于受到 　 　 的作用而带动铁钉开始旋转。
（3）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变 　 　 方向。16.3 磁场对电流的作用 电动机
第 1 个教案
学习目标：
1．知道磁场对通电导体有力的作用，知道该力的方向与哪些因素有关；
2．通过“探究磁场对通电线圈的作用”活动，了解电动机的工作原理和能量转化；
3．了解直流电动机的构造，了解电动机在电器中的应用。
学习重点：通电导体在磁场中受力方向的影响因素，电动机原理。
学习难点：理解电动机的原理。
温故知新 导引自学
1．奥斯特实验说明：电流可以产生____________。且电流产生的磁场方向与____________有关。
2．通电螺线管周围的磁感线分布形状与______________周围的磁感线分布相似；通电螺线管的极性与螺线管中的____________有关；它的极性可用______________定则来判断。
3．汽车玩具中小电动机为什么会转动起来？
交流质疑 精讲点拨
活动一：观察电动玩具中的小电动机
【观察】电动玩具通常是由小电动机驱动的。观察玩具中的小电动机。
试一试，怎样使小电动机转动起来？
看一看，小电动机是由哪些部件组成的 ？
想一想，小电动机为什么会转动？ 如果将磁铁拿掉，电机能否转动？电动机在断电状态下能否转动？
电动机能够转动可能是通电线圈受到 对它的力的作用。
活动二：观察磁场对通电直导线的作用
1．如图所示组装实验器材。
2．实验现象：（学生观察记录实验现象并思考）
①给静止在磁场中的导体棒AB通电流时，发现导体棒AB
这个现象说明：
②如果保持磁场方向不变，改变导体棒AB中的电流方向，发现导体棒AB的运动方向与①中的 。这个现象说明：
③如果保持导体棒AB中的电流方向不变，调换磁体两极的位置(即改变 )，发现导体棒AB的运动方向与①中的 ，这个现象说明：
④如果撤去磁体，则通电导体棒AB会不会发生运动？答：
实验结论：磁场对电流 ，力的方向与 和 有关。
活动三：观察磁场对通电线圈的作用
1．观察与思考：用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示。闭合开关，描述你观察到的现象。
【现象】通电线圈在磁场中会发生转动，但是当线圈的平面与磁场垂直时，就会停止转动。
说明：通电线圈 （能/不能）在磁场中转动；通电线圈 （能/不能）在磁场中持续转动下去。
信息快递：通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到磁场的作用力 ，这个位置称为 。
思考：为什么通电线圈在磁场中不能持续转动？
（1） 当通电线圈转到平衡位置时，有没有受到力的作用？如果受到力的作用，则受到的是什么力？答：
（2）既然当通电线圈转到平衡位置时受到的是平衡力，那它为什么还能越过平衡位置？
答：
分析：当线圈刚转过平衡位置时，如果立即改变 ，那么通电线圈就能在磁场力的作用下继续转动下去。
3．直流电动机
如图所示，在通电线圈的两端连有一个半圆铜环 C、D，称为换向器，它们随线圈一起转动。A、B 是电刷，分别与一个半圆铜环接触，使电源和线圈组成闭合电路。每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就能自动改变线圈中电流的方向，从而使线圈能持续转动。
例1．如图所示，是小华同学探究“磁场对电流的作用”的实验装置，A、B是一根金属棒，通过导线接在电路中，闭合开关后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要使金属棒运动起来，下列措施可行的是（ ）
将蹄形磁体的N、S极对调
换用磁性弱一些的蹄形磁体
换用电压大一些的直流电源
将滑动变阻器的滑片向右移动
例2．根据如图所示的电路回答：
①当合上开关S后会看到的现象是： ；
②这个现象说明了： ；
③用哪些方法可以使导体AB的运动方向发生改变？
当堂反馈 拓展迁移
1．通电导体在磁场中 ，受力的方向跟 和 有关。如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向 ，如果这两者的方向同时改变，则力的方向 。
2．直流电动机是根据 原理制成的，它是利用 来改变线圈中的电流方向，从而使它能连续转动。
3．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。
4．以下装置中利用磁场对电流的作用的原理制成的是 （ ）
A.电磁铁 B.电风扇中的电动机 C.电饭锅 D.电铃
5．用如图所示的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（　　）
A．仅换用磁性更强的蹄形磁体 B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将蹄形磁体的N、S极对调 D．仅将铝棒AB换成铜棒
6．晶晶学习了通电导体在磁场中受力运动后，就想：通电导体在磁场中受力的大小与什么有关呢？她找到几个要好的同学开始了讨论和猜想：既然电流有大小之分、磁场有强弱之分，那么通电导体在磁场中受力的大小是否与这两者有关呢？
于是她们开始做实验。首先按照课堂上探究通电导体在磁场中受力运动的实验装置重新安装了仪器，并且多串联了一个滑动变阻器和电流表，以便改变通电导体的电流大小。接通电路后先逐渐增大电流，观察导体的运动情况，发现通电导体在磁场中受力运动的速度变大；然后他又保持电流大小不变，换用磁性强的磁铁来实验，发现通电导体在磁场中受力运动的速度也变大。根据你刚才的阅读，请回答下列问题：
（1）晶晶从自己的实验中能得出什么结论？
（2）她们在实验中主要用了哪两种研究方法？　　　　　 　 和　　　 　　　；
（3）要想让电动机运转的更快，可以采用哪些措施？写出两点即可。
； .
（4）请你解释一下当电池用了很长时间后，录音机为什么拉不动录音带？ .
7. 如图甲中的线圈abcd 位于磁场中：
①通电后，cd段导线的电流方向_________(填“由c到d ”或“由d 到c”)。
②cd段导线受磁场力的方向如图甲所示，在图甲中画出ab段导线受磁场力的方向。
③当线圈转到竖直位置时，如图乙所示，ab段和cd段导线受到的力是平衡力。在物理学中把这一位置叫做__________，线圈最终将在这一位置静止。
④为了使线圈能够持续转动，可以在电路中接入___________。
学后反思：通过今天的学习，你收获了哪些，感悟到了什么？
课后作业：
1．如果请你设计一辆在月球上使用的月球车，考虑到月球上没有大气，那么可以在月球上使用的动力装置是（　　）
A．柴油机 B．汽油机 C．喷气发动机 D．电动机
2．如题图所示，通电导线放置在磁场中，不能受到磁场作用力的是（　　）
A． B． C． D．
3．小华在综合实践中自制的简易电动机示意图如图所示。矩形线圈由漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴。将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内，永磁铁置于线圈正下方。为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，小华应将（　　）
A．只要是闭合回路，线圈就会连续转动
B．电池的正、负极对调一下
C．左侧转轴绝缘漆全部刮掉，右侧转轴绝缘漆只刮去上半部分
D．左、右转轴绝缘漆全部刮掉
4．某个LED发光的颜色与通过其电流方向的关系如图所示，则在甲、乙、丙、丁四幅图中，闭合开关，线圈转动方向相同的是（　　）
A．甲和乙 B．甲和丙 C．乙和丙 D．丙和丁
5．如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（　　）
A．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
B．电动机工作过程是将机械能转化为电能
C．将磁体的磁极对调一下可以使电动机的转速增大
D．只改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
6．小聪将一块磁铁靠近正在发光的白炽灯时，发现灯丝晃动了，他认为其原因可能是磁铁对钨丝有吸引作用。你认为灯丝晃动的原因是 　 　，请设计一个小实验来验证你的猜想：　 　 。
7．小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后（有电流通过灯丝，灯泡就发光），能够使线圈连续转动的是 　 　 （小明/小华）的做法，灯泡会时亮时灭的是 　 　 （小明/小华）的做法。
8．小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3cm×2cm矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，用硬金属丝做两个支架，两个支架分别与电池的两极相连接。把线圈放在支架上线圈下放一块强磁铁，如图所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
（1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，为使线圈能够持续转动，刮线的要求是 　 　 ；
A．两端全刮掉； B．一端全部刮掉，另一端只刮半周；
（2）在线圈转动过程中经过如图甲、乙所示两个位置，图 　 　 的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于 　 　 不会静止；另一个图中线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 　 　 。如图丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变 　 　 中的电流方向。

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