资源简介

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
【学习目标】
1.认识电动机的主要部件，会参照电路图连接电路，并让电动机转动起来。
2.能对电动机转动的原因进行合理猜想，并掌握如何对电动机的结构进行合理简化。
3.了解电动机转动的原因，能制作简易的电动机。
重点：电动机的基本结构；提出转动原因的猜想；设计验证实验。
难点：将电动机结构合理简化；理解验证实验的设计逻辑。21世纪教育网独家资源
【自主学习】
1.电动机的主要部件包括_________和_________：由磁体（或电磁铁）组成的是_________，由线圈组成的是_________。
2.电动机内磁铁和线圈之间并无接触，但是线圈通电之后就会转动，这说明磁铁的磁场对通电线圈一定有_________。
3．为了研究电动机转动的原因，需要对其部件进行简化：复杂的定子（电磁铁）可简化为_________，复杂的转子线圈可简化为_________或_________。
4．电动机内磁体和线圈无直接接触，但通电后线圈会转动，由此猜想：电动机的转动可能与_________和_________有关，推测_________对_________产生了力的作用。
5.“简化”是重要的科学思维方法，指忽略________因素，抽取_________因素进行研究的做法。
6.电动机在生活中应用广泛，如_________、_________、_________等，其核心功能是将______能转化为______能。
【合作探究】
活动1 让电动机转起来
1.实验目的:①观察电动机是否转动。②电动机不转，引导学生排查原因
2.实验器材
电动机模型、电源、导线、开关
3.实验步骤：
（1）按图下图所示的电路，用导线把电动机模型、电源与开关连接起来。
（2）闭合开关，观察电动机是否会转动起来。
（3）若实验时电动机不转动，需要立即断开开关，进行检查，否则可能会损坏电动机。
（4）若有故障，排除后，闭合开关，观察电动机转动方向，调换电源正、负极后，再闭合开关，再观察电动机转动方向有无改变。
4.实验结论
①闭合开关，电动机___________.
②调换电源正、负极后，再闭合开关，发现电动机转动方向与原来_______。
思考讨论：如果电动机不转，你猜想不转的原因是什么？
活动2：观察电动机的内部结构
1.探究电动机的内部结构21世纪教育网独家资源
电动机→装有电磁铁的定子→嵌有线圈的转子转子→电动机模型→磁体→线圈
电动机模型→磁体→线圈
（1）电动机的主要部件磁体组成的是_______和线圈组成的_______。
（2）外壳：保护______，防止外部灰尘和湿气进入。
（3）电刷和换向器：固定在机壳上，与机外电源接线柱连接，转子转动时，_________在电刷上滑动，与电源接通。
电动机转动原因的猜想
电动机内磁铁和线圈之间并无接触，但是线圈通电之后就会转动，这说明磁铁的磁场对通电线圈一定有力的作用。
请你合理猜想一下电动机转动的原因是什么？
1.猜想：电动机的转动，可能跟________和____________有关。由于磁场对通电线圈产生力的作用，电动机才会转起来。
2.结构简化
（1）电动机的转子线圈匝数多、结构复杂，为了验证猜想，可将其简化为___________，再简化为一段导体。
（2）磁体(定子)简化简化为一对__________（N极和S极），构建“磁场中的通电线圈”简化模型。
金钥匙
“简化”是科学探究中常用的一种方法。
“简化”，指把影响事物发展与________的因素(次要因素)忽略掉，而将影响事物发展与_________的因素(主要因素)抽取出来的做法。
3.验证通电线圈在磁场中是否受力转动
（1）实验器材：U形磁体、单匝矩形线圈、电源、导线、开关
(2)实验步骤：
① 将U形磁体放在水平桌面，确保磁极间有稳定磁场；
② 将单匝矩形线圈悬挂在磁极之间，使线圈平面与磁场方向平行；
③ 用导线将线圈、开关、电源连接成闭合电路；
④ 闭合开关，观察线圈是否转动；
⑤ 改变电源正负极（改变线圈中电流方向），观察线圈转动方向是否改变；
⑥ 改变磁体磁极方向，观察线圈转动方向是否改变。
视频：线圈在磁场中转动
（3）实验结论：通电线圈在磁场中要____________，改变线圈中电流方向或改变磁体磁极方向，线圈转动方向也_________
课外活动：制作一台简易电动机
1、实验材料
线圈 电池 磁铁 导线 支架
2、制作步骤
（1）将矩形线圈的两端漆包线各留出1cm，一端砂纸打磨全部绝缘层，另一端只打磨半周绝缘层；
（2）把支架固定在电池两侧，将线圈架在支架上，保证线圈能灵活转动。
（3）把永磁体放在线圈下方，让线圈处于磁场中。
（4）用导线将线圈两端与电池正负极相连，接通电源。21世纪教育网独家资源
说明：
（1）若只打磨半周绝缘层：线圈转过平衡位置时，未打磨的绝缘层会切断电流，线圈依靠惯性转过，之后通电再次受力，实现持续转动。
（2）若两端都打磨全部绝缘层：线圈转过平衡位置后受力反向，会来回摆动，无法持续转动。
视频：制作一台简易电动机
想一想：日常生活中哪些地方用到了电动机？举例说明
【归纳整理】
关于电动机转动的猜想
1.了解电动机的结构
（1）磁体组成的是定子
（2）线圈组成的转子
2.电动机转动原因的猜想
（1）可能跟磁场和通电线圈有关。
（2） 简化模型：单匝矩形线圈和一对磁极
（3）验证通电线圈在磁场中是否受力转动
【课堂练习】
1.各种机器工作时常常伴随着能量的转化。汽油机工作时获得动力的冲程是将______转化为机械能；电动机工作时是将_______转化为机械能。
2.如图是一个密封的盒子外露出一段铜导线，小明将导线悬挂起来，并将一个蹄形磁体缓慢靠近，发现导线向靠近磁体的方向运动。则下列说法正确的是（　　）
A．这条导线中有电流
B．利用此现象的原理可制作电动机
C．将蹄形磁体磁极对调，导线的运动方向不变
D．这条导线周围不会产生磁场
3．如图所示是简易电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置一个磁体。将线圈接入电路，闭合开关后线圈转动起来。下列关于该电动机模型的说法正确的是（　　）
A．利用电磁感应原理工作
B．工作时机械能转化为电能
C．对调电源正负极可改变线圈转动方向
D．增大电路的电流可改变线圈转动方向
【课后巩固】
1.（课文27页第1题） 你对拆装电动机这项活动感兴趣吗 在设计实验的活动中，是否遇到过什么问题 你是怎样解决的 谈谈你的体会。
2. （课文27页第2题）电动机在生产和生活中的应用十分广泛。请调查一下你家中哪些物品使用了电动机。21世纪教育网独家资源
3. （课文27页第3题）有同学在做“让电动机转起来”的活动时，先连接好电路，在闭合开关后发现线圈不转动。请你帮他分析可能的原因，并提出解决办法。
4.（课文27页第4题）“简化”是科学探究中常用的一种方法，请说说你在研究电动机转动的原因时，对电动机的主要部件是怎样进行简化的
5.实际的电动机主要是由___________ 和__________两部分组成的。
1．下列关于能量转化的说法中错误的是（　　）
A．洗衣机工作时，电能主要转化为机械能
B．汽油机在做功冲程中，将机械能转化为内能
C．绿色植物的光合作用将光能转化为化学能
D．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
2.如图1为一玩具直流电动机，它在工作时把电能转化为 能；同时改变直流电动机的磁场和电流方向，它的转动方向 （选填“改变”或“不改变”）；小明回家做了一个电动机模型如图2，他将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，要使线圈能连续转动，则另一端的漆皮应刮 （“半周”或“全部”）。
3．小亮同学在学习了“电和磁”的知识后，用甲、乙两个直流电动机设计了如图所示的装置，闭合开关S后甲开始转动，同时用皮带带动乙转动，小灯泡发光。在此过程中，将电能转化为机械能的装置是 （选填“甲”或“乙”），如果要使甲的转动方向与原来相反，可采取的措施是 。
4．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。
5.在跨学科实践课上，某小组开展了“设计小型电动感应系统”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容：21世纪教育网独家资源

【项目分解】
（1）制作小型电动机
（2）设计电动感应电路
【项目实施】
（3）制作小型电动机
经过课堂学习，我们了解到电动机中有线圈和磁体，图甲是直流电动机模型（主要部件见文字说明），发现线圈不转，冬冬用手轻轻转了一下线圈，电动机模型开始正常转动。
①如果将图乙中的永磁体上下磁极调换一下，线圈转动的方向与原来转动的方向 （选填“相同”或“相反”）；
②如图乙所示，冬冬换用三节电池供电，发现线圈转速变快了。不改变电源电压，他想在电路中增加一个元件，可以方便的调节线圈转动的速度，结合所学的物理知识，请说出该元件的名称 ，它跟电动机模型连接的方式是 （选填串联或并联）；
（4）设计电动感应电路
如图丙所示是商场的电动感应门，当有人走近时，感应器会发出信息，电动门开始工作，门自动打开。如图丁所示是小组同学设计的电动感应电路，左边电路的感应器相当于一个 （填元件名称），当有人走近时，左边电路就会接通，电磁继电器 （选填“有”或“没有”）磁性，吸引衔铁又把右边电路接通，电动机开始工作，门自动打开。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。
【参考答案】
【课前预习】
答案：1.定子 转子 定子 转子 2.力的作用 3.蹄形磁铁 单匝线圈 单根直导线 4.磁场 电流
磁场 通电线圈 5.次要 主要 6.电风扇 洗衣机 电动自行车 电 机械
【合作探究】
探究点一：
答案：活动1
会转动起来 相反
思考讨论 参考答案： ①电路故障：电源没电或电压过低、开关接触不良、电路导线断路、电动机线圈断路。
②磁场问题：永磁体磁性消失或减弱、电磁铁线圈匝数不足/电流过小导致磁性弱。
③机械故障：电动机转轴被卡住（如轴承生锈、转子与定子摩擦）、负载过重超出电动机带动能力。
活动2
1.答案：（1）定子 转子 （2）内部组件 （3）换向器
探究点二：
答案：1.磁场 通电线圈 2.（1）单匝矩形线圈 （2）磁极 变化不大 变化较大3.（3）受到力的作用 改变
想一想：参考答案：（1）家用电器类如电风扇、洗衣机、空调、冰箱、吹风机、榨汁机、扫地机器人等，依靠电动机带动部件运转实现功能。
（2） 交通工具类如电动汽车、电动自行车的动力来源是驱动电机；传统汽车的车窗升降、雨刮器、座椅调节也由小型电动机控制。
（3）办公与工业类：打印机、复印机的进纸和打印组件，工厂里的传送带、机床，都需要电动机提供动力。
【课堂练习】
1.【答案】内能 电能
【详解】[1]汽油机获得动力的冲程是做功冲程。在此冲程中，汽油燃烧产生高温高压气体，推动活塞运动，将燃料的化学能先转化为内能，再进一步转化为机械能。
电动机工作时，基于通电导体在磁场中受力的原理，消耗电能驱动转子转动，从而将电能直接转化为机械能。
2.【答案】AB
【解析】A．铜导线向靠近磁体的方向运动，是因为通电导线在磁场中受力的作用，则这条导线中有电流，故A正确；
B．电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用工作的，故B正确；
C．将蹄形磁体磁极对调，磁场方向改变，电流方向不变，导线受到的磁力方向改变，则导线的运动方向改变，故C错误；
D．电流的周围存在磁场，则这条有电流的导线周围会产生磁场，故D错误。故选AB。
3.【答案】C
【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，故A错误；
B．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故B错误；
C．线圈转动的方向与电流的方向有关，对调电源正负极可改变线圈转动方向，故C正确；
D．线圈转动的方向与电流的方向有关，增大线圈中的电流，只会改变线圈受到磁场力的大小，而不会改变受力的方向，因此无法改变圈转动方向，故D错误。
故选C。
【课后巩固】
基础练习
1.答:对拆装电动机感兴趣。自己装配了一个玩具小电动机，在组装之后，小电动机的转速非常慢，考虑是磁体的磁性太弱了。通过增加线圈的匝数，进而加快了电动机的转速。
2.答案:使用了电动机的用电器有电风扇、电动剃须刀、电动缝纫机、电动自行车等。
3.答案:电动机不转的可能原因及解决办法如下:
（1）电源问题:检查电源是否正常，电压是否足够。若电压不足，更换或调整电源。
（2）电路连接问题:检查导线连接是否牢固，开关是否闭合。若接触不良，重新连接或更换导线。
（3）线圈与磁铁问题:确保线圈处于磁铁之间,磁场足够强。若磁铁磁性弱，更换磁铁。
（4）线圈平衡问题:检查线圈是否平衡，必要时添加小重物以保持平衡。
（5）换向器问题:检查换向器与电刷的接触情况，清洁或更换换向器。
（6）摩擦力问题:检查电动机轴是否灵活，必要时添加润滑油或调整支架
4.答案：对镶嵌在转子槽内复杂的线圈可进行如下简化：电动机转子上的线圈组简化为转子上的一组线圈再简化为一组线圈中的一个线圈再简化为一个线圈中的一段直导线。
对镶嵌在定子槽内比较复杂的通电线圈(电磁铁)，可简化为蹄形磁铁。
5.【答案】 转子 定子
【详解】电动机由转子和定子两部分组成，固定不动的部分叫定子，转动的部分叫转子。
能力提升
1.【答案】B
【详解】A．洗衣机的主要部件是电动机，是把电能转化为机械能，少量转化为内能，故A正确，不符合题意；
B．汽油机在做功冲程中，将内能转化为机械能为汽油机提供动力，压缩冲程将机械能转化为内能，故B错误，符合题意；
C．绿色植物消耗光能，得到化学能，是通过光合作用把光能转化为化学能储存起来，故C正确，不符合题意；
D．燃料燃烧时，消耗化学能，温度升高，内能增大，将化学能转化为内能，故D正确，不符合题意。
故选B。
2.【答案】机械 不改变 半周
【详解】[1]直流电动机工作时，消耗电能，获得机械能，所以把电能转化为机械能。
[2]直流电动机的转动方向与磁场方向和电流方向有关，当同时改变直流电动机的磁场和电流方向时，它的转动方向不改变。
[3]将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用而转动，另一个半周没有电流通过，利用惯性转动，从而能使线圈连续转动。如果两端都全部刮掉，线圈转过半周后受力方向改变，会阻碍转动，不能连续转动。
3.【答案】 甲 将电源正负极对调
【详解】[1]在此过程中，将电能转化为机械能的装置是甲，其工作原理是通电导体在磁场中受力的作用。
[2]通电导体受到的磁力方向与磁场方向、电流方向有关。如果要使甲的转动方向与原来相反，可采取的措施是将电源正负极对调，改变电流中的电流方向。
4.【答案】小华 小华
【详解】[1][2]小明将线圈的引线两端的漆全部刮完，则线圈快越过平衡位置后，受到相反的力，故不能持续转动，只能看到线圈左右摆动，由于电流是持续的，故灯泡连续发光；小华将线圈引线一端的漆皮完全刮掉，另外一端只刮一部分，这样就保证了线圈越过平衡位置后断电，线圈由于惯性会接着运动，故小华可以看到线圈持续转动，但是电流时有时无的，故是灯时亮时灭。
5.【答案】相反 滑动变阻器 串联 开关 有
【详解】（3）[1]电动机线圈转动方向与磁场方向和电流方向有关，永磁体上下磁极调换一下，改变了磁场方向，而电流方向不变，所以线圈转动的方向与原来转动的方向相反。
[2][3]如图乙所示，冬冬换用三节电池供电，说明转速与电流大小有关，电动机线圈受力大小与电流大小有关，想在电路中增加一个元件，可以方便的调节线圈转动的速度，通过滑动变阻器调节接入电路中的电阻，进而改变电路中的电流，需要在电路中串联一个滑动变阻器。
（4）[4][5]当有人走近时，感应器会发出信息，电路接通，电动门开始工作，门自动打开。说明感应器控制电路的通断，相当于电路原件中的开关。当有人走近时，左边电路就会接通，电磁继电器有磁性，吸引衔铁又把右边电路接通。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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