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第3章第3节 电动机及其应用2教学设计
一、教学目标
1. 知识与技能：理解直流电动机的工作原理，掌握装配直流电动机模型的方法，了解电动机在日常生活中的应用。
2. 过程与方法：通过动手装配直流电动机模型，提高实验操作能力和观察分析能力。
3. 情感态度与价值观：培养科学探究精神，认识电动机在现代社会中的重要作用。
二、教学重点与难点
教学重点：直流电动机的工作原理和装配方法。
教学难点：理解换向器的作用及电动机转动方向的控制。
三、教学准备
直流电动机模型，电池，滑动变阻器，开关，导线，多媒体课件。
四、教学过程
（一）导入新课
通过展示生活中常见的电动机应用实例（如电风扇、洗衣机等），引出电动机的重要性，激发学生学习兴趣。
（二）新课讲授
1. 直流电动机工作原理
（1）图甲，线圈的ab边受力向上，而cd边受力向下，所以线圈将按顺时针方向转动；当线圈转到乙位置时，ab边受力向上，cd边受力向下，这时线圈处于平衡位置，不会一直转动下去；但由于惯性，线圈不会立即停止。
（2）若要使线圈刚转过乙位置时还能继续按原来方向转动，则应该使ab边受力向下，cd边受力向上，这时线圈中的电流方向应与甲中电流方向相反。所以，若要使线圈一直按原方向转动下去，应该在乙位置时及时改变电流方向。换向器的作用就是及时改变线圈中的电流方向。
2. 装配直流电动机模型
目标：安装直流电动机的模型，提高动手操作能力。
器材：直流电动机模型，电池，滑动变阻器，开关，导线等。
过程：
（1）按图所示，把直流电动机模型的各个部件安装成整机。安装时要注意：轴与轴之间的摩擦要尽量小；电刷和换向器的接触松紧度要适当。
（2）把直流电动机的模型接入电路，其电路图如图所示。在闭合开关前，先弄清电流从哪一个电刷流入电动机线圈。闭合开关，观察电动机线圈的转动方向，把结果记录在表中。
动图展现，形象直观。
（3）把电源的两极对调，按步骤2重复一次，观察电动机的转动方向是否改变，把结果记录在表中。答：转动方向相反。
（4）再把两个磁极位置对调一下，重复实验一次，观察电动机的转动方向是否改变，把现象结果记录在表中。
（5）在步骤2的基础上，只把两个磁极对调一下，重复实验，把现象结果记录在表中。
（6）利用滑动变阻器改变通过线圈的电流大小，观察转子转动的快慢，把现象结果记录在表中。结论：电流变大，转速变快；电流变小，转速变慢。
3. 故障排除
装配好的电动机模型不能正常转动可能的原因及排除方法：
①接触不好。可能发生在电刷和换向器连接处；各接线柱。检查重新连接。
②摩擦太大。可能在转子和支架处。调松一点。
③电流太小。磁力小于摩擦阻力，应加大电源电压，或减少变阻器阻值。
④卡壳。线圈被铁片卡住。调整铁片位置。
（三）电动机的应用
1. 电动机的优点：构造简单、效率高、控制方便、无污染。
2. 应用领域：
（1）交通运输领域：高级汽车中使用大量电动机，如永磁直流电动机、永磁步进电动机、无刷直流电动机等。
（2）家用电器领域：微波炉、自动窗帘、电脑、摄像机等。
（3）国防领域：军用特种电机用于机械位置传感与指示，信号变换与计算等。
（4）特殊用途领域：飞行器、探测器、医疗设备等。
（四）课堂小结
1. 电动机的转速快慢与电流大小、磁场强弱有关；转动方向与电流方向、磁场方向有关。
2. 直流电动机模型不能转动的原因：平衡位置、接触不良、卡住、电压电流太小、磁场太弱等。
3. 电动机工作时电能转化为机械能。
4. 电动机优点多，应用广泛。
（五）课堂练习
1. 如图所示为直流电动机的工作原理，以下相关的分析中正确的是（D）
A．外部电路中的电流方向不变
B．电动机工作时消耗的电能全部转化为机械能
C．交流电动机通交流电，线圈中是直流电。
D．换向器作用是使线圈转过如图位置时，自动改变线圈中的电流方向
2. 如图为直流电动机的工作原理图,分析正确的是(B)
A. 电动机通电后不转，一定是电路断路
B. 改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
C. 电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
D. 线圈靠电磁继电器实现连续转动
3. 安装好直流电动机模型，通电后电动机没有转动，分析导致出现这种情况的主要原因。
答：电源问题：电压不足、电池没电或接线错误；电路不通：导线断开、接触不良或开关损坏；电刷接触不良：电刷与换向器未接触或压力不足；线圈位置：恰好停在平衡位置（死点），需手动拨动；磁场问题：磁铁无磁性、装反或距离太远；线圈故障：内部断路或短路；机械卡阻：转轴过紧、摩擦太大或安装不当。
4. 举例说明日常生活和工农业生产中哪些地方用到电动机，哪些是直流电动机，哪些是交流电动机。
日常生活：交流电动机（绝大多数家用电器）如：冰箱、空调、洗衣机、电风扇、抽油烟机、电钻；直流电动机（由电池供电）如：电动玩具、电脑散热风扇、电动牙刷、无人机、吸尘器（多数型号）。
工农业生产：交流电动机如：工厂中的水泵、风机、压缩机、传送带、机床；农业中的灌溉水泵、粮食输送机、脱粒机；直流电动机（特定需求场合）如：电力机车、电瓶车电机、轧钢机、龙门刨床、起重卷扬机。
五、板书设计
1. 直流电动机工作原理
2. 装配直流电动机模型步骤
3. 故障排除方法
4. 电动机的应用领域
5. 电动机的优点
六、教学反思
本节课通过理论讲解与动手实验相结合的方式，使学生深入理解电动机的工作原理。实验环节中，部分学生在装配电动机模型时遇到困难，需要在今后的教学中加强个别指导。整体教学效果良好，学生积极参与，达到了教学目标。
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第 3 章第 3 节 电动机及其应用 2
1．“胜哥”在《装配直流电动机模型》的实验中，接上蓄电池，发现电动机不转
动，下列有关分析错误的是( )
A．他忘了将磁铁装上 B．换向器未装好，发现电刷没有接触换向片
C．线圈静止在平衡位置 D．蓄电池接反了
2．“胜哥”闭合开关 S 后，小磁针静止时的指向如图所示，由此可知( )
A．a 端是电磁铁的 N 极，c 端是电源正极
B．b 端是电磁铁的 N 极，d 端是电源负极
C．a 端是电磁铁的 N 极，d 端是电源正极
D．b 端是电磁铁的 N 极，c 端是电源负极
3．“胜哥”用螺丝钉、电池、导线和纽扣状磁铁，做成一个最简单的电动机。如
图所示，螺丝钉的尾端吸着纽扣磁铁一极，尖端吸在电池的正极上，然后将导线
的一端接到电池负极，另一端搭在纽扣磁铁边缘，螺丝钉就开始旋转。下列叙述
正确的是（ ）
A．该电动机工作时将机械能转化为电能
B．若仅将纽扣磁铁上下翻转，螺丝钉旋转方向不变
C．若仅改变电源正负极方向，螺丝钉旋转方向不变
D．若换成电压更大的电池，螺丝钉转动速度会加快
4．如图所示为某电动机的原理图，EF、PQ 为螺线管，abed 为电动机的线圈，
OO'为转轴。闭合开关，线圈能朝一个方向持续转动，则( )
A．若将电源的正负极对调，转动方向改变
B．图中线圈平面恰好处在平衡位置
C．螺线管 F 端为 S 极 ，P 端为 N 极
D．该电动机工作时把机械能转化为电能
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．电动机通电后不转动，一定是电路断路
B．电动机工作时，电能主要转化为机械能
C．电动机工作过程中，线圈中的电流方向保持不变
D．将磁体的磁极对调一下可以使电动机的转速增大
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6．“胜哥”以塑料为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的
电路，开关 S 闭合后，灯泡发光。下列说法不正确的是( )
A．甲、乙电机转动
B．甲电机相当于发电机
C．将电源正负极对调，灯泡亮度发生改变
D．乙电机相当于电动机
7．如图所示是“线圈不能持续转动”的三幅实验图，下列说法中不正确的是（ ）
A．三幅图中，导线 ab、cd 所受的磁力方向始终没有发生改变
B．图乙中，线圈能够持续往下转动变成图丙所示，是由于惯性
C．通电一段时间后，线圈 abcd 一定会在图乙所示的位置
D．开关始终闭合，线圈 abcd 一定会在图乙的平衡位置左右摆动，永不停止
8．为了提高能量利用率，纯电动汽车在行驶过程中采用能量
回收刹车系统为汽车充电（其简化原理如图所示），刹车时充
电开关接通，车轮带动线圈转动，产生电流，给电池充电。
同时通电的线圈受到磁场产生的阻力，从而减缓车轮转动。
请回答：图中导线 ab产生箭头方向的电流，导体 ab在磁场中受到一个向后的力，
此时导线 cd 所受磁场力方向为（ ）
A．c→d B．d→c C．向前 D．向后
9．如图所示，“胜哥”将一节干电池正放在磁体上，再将铜质导线绕成线圈后放
在电池上，线圈连续转动起来了，这是根据 原
理来实现的。下列对实验现象的判断，正确的有 (顺序号)
①换用磁性更强的磁体，线圈转得更快
②干电池用久了后，线圈转速将变慢
③用同样长度和粗细的镍铬合金线做线圈，转速更快
④线圈与正极间摩擦大小不影响转速的快慢
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10．“胜哥”利用如图甲所示装置研究“磁场对通电导体的作用”。
（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）在此实验中，不能做线圈材
料的有 。
A. 铜 B. 铝 C. 铁 D. 塑料
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，其目的是
。
11．“胜哥”设计了如图所示的电磁炮原理简化图。
炮弹上固定的金属杆和金属轨道接触，并与电源构
成闭合电路，通电后金属杆就会受到向右的力，于
是将炮弹发射出去。
（1）“胜哥”在电路连接都完好的情况下，优化了摩擦因数后，实验现象还
是不太明显，请你提出一种改进措施：
（2）在电磁炮固定不动后，要朝相反方向发射，可采取的措施是：
（3）舰载机位于两条通电轨道的中间，当要起飞时，为轨道加上驱动电流使
其沿轨道方向由静止开始加速，最终被弹射出去，此过程中应用到的电磁学原理
是 .
（4）弹射不同的飞机，所用的推力是不同的，要增大弹射力，正极导电轨可
采取的措施有 .(写出一条即可)
（5）弹射起飞分两种：蒸汽弹射和电磁弹射，两种方法都有利弊。蒸汽弹射
就是利用水蒸气受热膨胀后产生强大推力将舰载机推出去.下列支持蒸汽弹射技
术的是 (可多选，填字母)。
A．需消耗大量淡水，且产生蒸汽的过程耗时太长
B．短时间产生大量水汽，功率大，能在三秒内把舰载机从静止加速到离舰速
度
C．连续弹射后，蒸汽压力会明显减小，后续弹射动力不足
D．技术成熟，可靠性高
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12．如图是“胜哥”安装好的直流电动机模型接入电路的情况。
（1）合上开关，假定电动机会按顺时针方向转动，若要使电动机逆时针转动，
写出一种方法： 。
（2）合上开关，若将滑动变阻器的滑片 P
向左移动，则电动机的转速将 (填“增
大”或“减小”)。
（3）电动机的工作原理是
。
13．“胜哥”发现装在筒内的电动机带动风叶转动时，电动机转动方向改变，气
流方向也改变，如图甲。于是想让同学们利用带风叶的电动机制作一款“书桌神
器”：既能收集书桌上的小纸屑，又能吹风纳凉。“胜哥”制定的产品评价表如下。
小组同学设计如图乙电路，利用带风叶的电动机、电池、旋钮式电阻等材料制作
模型，其工作原理示意图如图丙。
（ 1 ） 图 乙 中 ， 通 过 切 换 开 关 S ， 可以 改 变 电 动 机 转 向 的 原 因
是 ；
（2）将开关 S 与“1”连接，旋钮 绕 点沿箭头方向转动时，电动机转速如
何变化？ ；
（3）对模型测试时，其“指标一”为优秀。请结合评价量表，分析该模型的“指
标二”所处的评价等级 （“优秀”、“合格”、“待改进”），并说明理由：
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答案
1．D 2．D 3．D 4．A 5．B 6．C 7．D 8．C
9．通电线圈在磁场中受力转动；①②
10．（1）电源 （2）C、D （3）改变线圈中的电流方向(使线圈在经过平
衡位置后改变受力方向，从而使线圈持续转动)
11．（1）增大电流 （2）对调磁极 （3）通电导体在磁场中受力的作用
（4）增大驱动电流的大小 （5）B；D
12．（1）对调电源的正、负极(或对调磁铁的两极) （2）减小
（3）通电导体在磁场中受到力的作用
13．通过电动机电流的方向改变；变慢；合格；吸纸屑时收集盒右侧的阀门打开，
从而将纸屑吸入收集盒，同时也有一部分纸屑被吸到隔板下面，吹风时，收集盒
右侧的阀门关闭，收集盒内的纸屑不会被吹出，但隔板下面的纸屑会被吹出
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第3章 电磁及其应用
利用磁卡存取消费，利用移动硬盘储存资料，利用移动电话通信… …电与磁改变生活。
磁体是怎样记录信息的 移动电话是怎祥传递声音和图像的 发电机是怎样发电的
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盛夏时节，人们感到炎热难耐时，电风扇会带给人们清凉的风。电风扇是由电动机驱动风叶产生空气流动的，那么风扇中的电动机为什么会转起来呢？
第3节 电动机及其应用
第2课时 装配直流电动机及应用
第3节 电动机及其应用
1.图甲，线圈的ab边受力向 ，而cd边受力向 ，所以线圈将按 方向转动；当线圈转到乙位置时，ab边受力向 ，cd边受力向 ，这时线圈处于 位置，不会一直转动下去；但由于 ，线圈不会立即停止；
2.若要使线圈刚转过乙位置时还能继续按原来方向转动，则应该使ab边受力向 ，cd边受力向 ，这时线圈中的电流方向应与甲中电流方向 。所以，若要使线圈一直按原方向转动下去，应该在乙位置时及时改变 方向。
向上
向下
顺时针
向上
向下
平衡
惯性
向下
向上
相反
电流
换向器的作用就是及时改变线圈中的电流方向。
装配直流电动机模型
目标
练习安装直流电动机的模型，提高动手操作能力。
器材
直流电动机模型，电池，滑动变阻器，开关，导线等。
过程
1.按图所示，把直流电动机模型的各个部件安装成整机。安装时要注意：轴与轴之间的摩擦要尽量小；电刷和换向器的接触松紧度要适当。
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2.把直流电动机的模型接入电路，其电路图 如图所示。在闭合开关前，先弄清电流从哪一个电刷流入电动机线圈。闭合开关，观察电动机线圈的转动方向，把结果记录在表中。
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3.把电源的两极对调，按步骤2重复一次，观察电动机的转动方向是否改变，把结果记录在表中。
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答：转动方向相反。
4.再把两个磁极位置对调一下，重复实验一次，观察电动机的转动方向是否改变，把现象结果记录在表中。
5.在步骤2的基础上，只把两个磁极对调一下，重复实验，把现象结果记录在表中。
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顺时针
从B流入，从A流出
左N、右S
逆时针
从B流入，从A流出
右N、左S
顺时针
从A流入，从B流出
右N、左S
逆时针
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6.利用滑动变阻器改变通过线圈的电流大小，观察转子转动的快慢，把现象结果记录在表中。
变大
变快
变小
变慢
在装配电动机模型时，有没有发生故障？如何排除故障？
答：装配好的电动机模型不能正常转动。
① 接触不好。可能发生在电刷和换向器连接处；各接线柱。检查重新连接。
② 摩擦太大。可能在转子和支架处。调松一点。
③ 电流太小。磁力小于摩擦阻力，应加大电源电压，或减少变阻器阻值。
④ 卡壳。线圈被铁片卡住。调整铁片位置。
二、电动机的应用
电动机的优点
构造简单、
电动机广泛应用在日常生活和各种生产中。
无污染。
效率高、
控制方便、
电动机是一种将电能转化为机械能的装置。
在交通运输、家用电器、国防设备等现代生产生活中有广泛应用，人类社会的发展离不开电动机。洗衣机、人造地球卫星、汽车等都装有各种功能的电动机。
观察你家里使用的电器，分析判断在哪些电器、那些部位使用了电动机，并指出电动机的功能。
编号 电器名称 电动机安装部位 电动机的功能
1 洗衣机 滚筒后方或底部 驱动滚筒旋转，完成洗涤、脱水等功能
2 电风扇 扇叶后方 带动扇叶旋转，产生风力
3 电冰箱 压缩机内部 驱动压缩机工作，实现制冷循环
4 空调（室内机） 风扇部分 驱动风扇转动，送风或换气
5 吸尘器 主机内部 驱动风扇产生吸力，吸入灰尘
电动机的应用
交通运输领域。在高级汽车中，为了控制燃料和改善乘车舒适感以及显示装置状态的需要，要使用40~50台电动机，而豪华轿车上的电动机可达80多台。汽车电气设备配备电动机主要为永磁直流电动机、永磁步进电动机、无刷直流电动机等。
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电动机的应用
家用电器领域。例如微波炉、自动窗帘、自动开窗、自动换热器、厨房内各种装置等。随着生活水平和制造业水平的提高，电机的使用将会越来越广。电唱机、录音机、电脑以及高级智能玩具和娱乐健身设备等都有配套电机。摄像机、数码照
相机等电子消费品所配
电机属精密型，制造加
工难度大，尤其是进入
数字化后，对电机提出
了更新、更高的要求。
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电动机的应用
国防领域。军用特种电机及组件产品门类繁多，规格各异，有近万个品种，其基本功能有：机械位置传感与指示，信号变换与计算，运动速度检测与反馈，运动装置驱动与定位，速度、加速位置精确伺服控制，计时标准及小功率电源等。
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电动机的应用
特殊用途领域。一些特殊领域应用的各种飞行器、探测器、自动化装备、医疗设备等使用的电机多为特种电机或新型电机。
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1.电动机的转速快慢与电流大小、磁场强弱有关，电流越大磁场越强，其转速越快；电动机线圈的转动方向与电流方向、磁场方向有关；电流方向或磁场方向改变时，线圈转动方向改变；
2.直流电动机模型不能转动原因：①是否处于平衡位置，②是否接触不良，③是否卡住，④是否电压或电流太小，⑤是否磁场太弱… …
3.电动机工作时电能转化为机械能；
4.电动机优点多：结构简单、操作方便、环保、高效，因此应用广泛。
1.如图所示为直流电动机的工作原理，以下相关的
分析中正确的是（　 　）
A．外部电路中的电流方向不变
B．电动机工作时消耗的电能全部转化为机械能
C．交流电动机通交流电，线圈中是直流电。
D．换向器作用是使线圈转过如图位置时，自动改变线圈中的电流方向
A
2.如图为直流电动机的工作原理图,分析正确的是( )
A. 电动机通电后不转，一定是电路断路
B. 改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
C. 电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
D. 线圈靠电磁继电器实现连续转动
B
3.安装好直流电动机模型，通电后电动机没有转动，分析导致出现这种情况的主要原因。
答：电源问题：电压不足、电池没电或接线错误。
电路不通：导线断开、接触不良或开关损坏。
电刷接触不良：电刷与换向器未接触或压力不足。
线圈位置：恰好停在平衡位置（死点），需手动拨动。
磁场问题：磁铁无磁性、装反或距离太远。
线圈故障：内部断路或短路。
机械卡阻：转轴过紧、摩擦太大或安装不当。
4.举例说明日常生活和工农业生产中哪些地方用到电动机，哪些是直流电动机，哪些是交流电动机。
日常生活
1. 交流电动机（绝大多数家用电器）如：冰箱、空调、洗衣机、电风扇、抽油烟机、电钻。
2. 直流电动机（由电池供电）
如：电动玩具、电脑散热风扇、电动牙刷、无人机、吸尘器（多数型号）。
工农业生产
1. 交流电动机如：工厂中的水泵、风机、压缩机、传送带、机床；农业中的灌溉水泵、粮食输送机、脱粒机。
2. 直流电动机（特定需求场合）
如：电力机车、电瓶车电机、轧钢机、龙门刨床、起重卷扬机。
P116
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2026年1月18日

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