资源简介

(共25张PPT)
物理九年级全一册 人教版2024
第5节 跨学科实践：
制作简易直流电动机
第二十章 电与磁
学习目标
01
02
03
04
物理观念
①能说出简易直流电动机的基本构造；②理解其工作原理（通电线圈在磁场中受力转动，半圈绝缘引线替代换向器改变电流方向）。
科学思维
通过制作简易直流电动机，分析电动机制作中的问题，培养综合思维和逻辑推理能力；在优化设计时，运用对比、归纳等方法改进方案，提升创新思维。
科学探究
经历“设计方案，准备材料，制作组装，调试改进”的完整实践过程，学会选择材料、使用工具、解决制作中的问题(如线圈不转、转动不稳)，提升跨学科实践和动手操作能力。
科学态度与责任
在小组合作中培养沟通协作精神，养成严谨认真的制作态度;体会简易电动机制作的成就感，认识科学探究的乐趣和技术创新的价值，增强将知识应用于实践的责任感
重点难点
教学
重点
教学
难点
简易直流电动机的制作步骤(线圈绕制、引线处理、组装)；工作原理的理解(通电线圈在磁场中受力转动)；跨学科知识的综合应用(如数学计算线圈尺寸、美术设计造型)。
引线的绝缘处理(半圈打磨替代换向器)；线圈平衡与转动稳定性的调试；不同学科知识的有机融合(如物理原理与工程结构的结合)
课堂导入
知识回顾
1. 直流电动机的工作原理
通电线圈在磁场中受力转动。
2. 直流电动的构造
电动机主要由线圈和磁体两部分组成。
3. 直流电动机为什么能连续转动
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。通电线圈在磁场力的作用下继续转动。
探究新知
【项目提出】
电动玩具
电动剃须刀
电钻
电吹风
　　电动机俗称“马达”，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。生活中有许多地方会用到电动机......
聪明的你可以利用所学知识，制作一台简易的直流电动机吗？
探究新知
【项目分析】
　　电动机主要由线圈和磁体组成。为了方便制作一台直流电动机，我们需要考虑的方面有哪些呢？
1.电动机的材料选取
①制作线圈材料
a. 导线应具有良好的导电性和绝缘性；
b. 漆包铜线是绕制电动机线圈的理想材料。
不选择普通的导线原因可能是没有绝缘层包裹，绕制线圈时铜线之间相互连通，相当于两条并联的支路，通电时电流方向相同，在相同的磁场中受力方向也相同，无法转动。
探究新知
②磁体材料
选择永磁体作为提供磁场的磁体，为了使电动机的效果更好，应选择磁性较强的磁体。
③电源
为了安全和方便，可选择常见干电池（1.5V~2V）。
探究新知
2.电动机的结构设计
①哪部分作为转子？哪部分作为定子？
线圈作为转子，磁体作为定子。
②线圈绕制的匝数多少为宜？
线圈的匝数是根据所需的电压、电流和功率来确定的。一般来说，线圈缠绕10~20圈即可。
匝数太多，可能会导致电阻偏大，电流偏小，空载转速较低，也可能使线圈发热过多；圈数太少，电路中电阻会很小，会使电路中的电流过大造成短路。
探究新知
3.如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？
①线圈能持续转动的关键在于及时改变线圈中的电流方向。
②通过使用换向器，在线圈转到平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使其能够持续转动。
在实际制作中如果没有换向器又该如何改变线圈中的电流方向？
探究新知
③通电线圈越过平衡位置后，受到的力使线圈反向转动，此时可以把反向力去掉，线圈就可以靠惯性继续转动下去。
即：在线圈越过了平衡位置后停止对线圈供电，转动半周后再继续供电，
线圈就可以持续转下去了。为此，可将线圈一端的引线用小刀全部刮去漆皮，另一端只刮半周，从而保证给线圈适时供电或停电。
一端只刮半周
一端全部刮掉
探究新知
【项目实施】
1.设计制作方案
设计制作简易直流电动机方案，大致画出设计图。
探究新知
2.制作步骤
①制作线圈：
　　取一段漆包铜线，绕成约3cm×2cm的矩形线圈，缠绕约20圈作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周。
②制作支架：
用回形针或硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板或电池盒上，支架顶部能支撑柱线圈的两端，同时允许线圈自由转动。
探究新知
③添加磁场：
将一块强磁体固定在支架下方，确保线圈在磁体的正上方并能穿过磁场中心。（磁体不能阻挡线圈转动）。
④组装电动机：
　　把线圈放在支架上，两个支架分别与电池的两极相连，给线圈通电并用手轻轻推动一下，线圈就会不停地转动。
探究新知
3.通电测试
　　闭合开关，调试自己制作的简易电动机。注意线圈两端的引线要尽量在同一直线上，避免转动时出现明显跳动，导致断开连接，若线路闭合后线圈依旧不动，可能是线圈刚好处于平衡位置或者引线有漆皮的半周接触支架，此时可以用手轻轻推动一下。
探究新知
【展示交流】
1. 请大家展示自己制作的简易直流电动机，介绍制作过程、制作过程中遇到的问题和解决方法。
2. 观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？
3. 为什么有的小组制作的电动机模型不转动，分析原因可能有哪些？失败原因是什么？
电池电量不足
摩擦力太大
线圈圈数太多，自身重力较大
线圈与支架接触不良
磁铁磁性太弱
线圈距离磁铁太远
……
课堂小结
制作简易直流电动机
项目提出
项目分析
项目实施
展示交流
1.小源同学自己动手做了一个直流电动机模型，接通电路后发现电动机不转动，可当他拔了一下线圈后，电动机就快速转了起来，造成这一情况的原因可能是（　　）
A.电源电压太低 B.电刷接触不良
C.电源正、负极接反了 D.开始时，线圈处于平衡位置了
课堂练习
D
2.小文把安装完成的直流电动机模型接入如图所示的电路中，闭合开关，电动机的转子正常转动，下列说法错误的是（　　）
A.电动机的工作原理是电磁感应
B.只对调磁体的N、S极能改变转子转动方向
C.只对调电源的正、负极能改变转子转动方向
D.滑片P向A移动，电动机的转子转动加速
A
3.利用如图所示装置研究“磁场对顺电导体的作用”
①应在图甲装置中的MN之间接入_____ (填“灵敏电流计”“电源”或“灯泡”)。
②如图乙所示，放在U形磁铁两极之间的铝盘的下边缘浸在液态水银中，闭合开关S，铝盘会绕水平轴0转动，其工作原理和电动机相似。电动机的工作原理是_________________________。
课堂练习
通电导体在磁场中受力运动
电源
4. 如图所示用漆包线绕成矩形线圈，将线两端的漆全部刮去后放入磁场，闭合开关，由于磁场对_________的作用，线圈会转动，线圈在磁场中_____ (填“能”或“不能”)持续转动，如果将电源和开关换成小量程电流表，用手缓慢转动线圈，发现电流表的指针左右摆动，_____ (填“电动机”或“发电机”)就是根据这个原理工作的。
课堂练习
发电
不能
电流有力
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：
你还能有其他制作简易电动机的方案吗？
①将圆形强磁铁叠在一起，与干电池负极相连。
②将铜线弯折成心形，套在电池外面，进行调试使心形铜导线转动流畅。
③用小刀或砂纸将心形铜导线与电池正极和负极接触部分打磨，使接触部分导电。
④推动线圈，仔细调试，让线圈转动起来。
分析思路
爱心电动机
谢谢聆听
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Thanks!
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