资源简介

(共18张PPT)
3.3 电动机及其应用
【第三单元 电磁及其应用】
八年级下册
奥斯特实验证明了 ，并且磁场的方向与 有关。
通电导体周围存在着磁场
电流的方向
磁场对通电导体会不会产生力的作用呢
温故知新
1. 如图装置中，把导线 AB 放在磁场中，当合上开关使导线 AB 通电时，看到什么现象？
2. 改变通过导线 AB 中的电流方向，观察导线运动的方向。
3. 保持导线中的电流方向不变，改变磁场的方向，观察导线运动的方向。
1. 如图装置中，把导线 AB 放在磁场中，当合上开关使导线 AB 通电时，看到什么现象？
2. 改变通过导线 AB 中的电流方向，观察导线运动的方向。
3. 保持导线中的电流方向不变，改变磁场的方向，观察导线运动的方向。
电源短路？
给导体通电，导体AB就运动起来。
现象1：
现象2：
改变电流方向，导体AB运动方向发生改变。
现象3:
改变磁场方向，导体AB运动方向也改变了。
Q1：导体AB由静止运动起来，必然是受到了力的作用，那么是谁给导体力的作用呢
结论：
通电导体在磁场中受到力的作用
Q2：通电导体在磁场里受到的力的方向与什么有关呢？
结论：
通电导体在磁场里受到力的方向跟电流方向和磁场方向有关
磁场对通电导体有力的作用
磁场对电流有力的作用
Q3:若同时改变电流方向和磁场方向，通电导线的受力方向？
通电导体受到力的方向不变
1、通电导体在磁场中受到力的作用。
2、通电导体在磁场中的受力方向跟电流方向和磁感线方向有关。
3、当导体中的电流方向与磁场方向平行时，导体不受到磁场的作用。
4、通电导体在磁场中受力运动的过程，是电能转化为机械能的过程。
一、磁场对通电导体的作用
1. 将矩形线圈放入磁场中图甲所示的位置，给矩形线圈通电，观察矩形线圈能否转动。
2. 让矩形线圈处于图乙中的位置，给矩形线圈通电，观察矩形线圈的转动情况。
甲
乙
为什么会这样？
线圈通电后转动，转到一定位置后摆动几下就不动了。
在图甲位置时线圈ab和cd两段受力方向相反且不在同一直线上,线圈就转动。
在图乙位置时线圈ab和cd两段受力方向相反且在同一直线上,大小相等,成为一对平衡力,线圈就不转。
平衡位置
练习：
练习：
练习：
练习：浙教版八年级下册《3.3.1通电导体在磁场中受力》教学设计
一、教学内容确定
（一）核心概念
磁场对通电导体具有力的作用，这是电磁相互作用的重要表现，通电导体在磁场中会由静止产生运动，且电流方向和磁场方向共同决定受力方向；若同时改变两者，受力方向不变；当电流方向与磁场方向平行时，导体不受磁场力。
通电导体在磁场中受力运动的过程，实现了电能向机械能的转化，这是电动机工作的核心能量转化形式。
通电线圈在磁场中，因线圈两侧（如 ab、cd 边）受力方向相反、不在同一直线会发生转动；当线圈平面与磁感线垂直时，两侧受力成为平衡力，线圈处于平衡位置，摆动后停止转动。
通电线圈在磁场中的转动规律是直流电动机的工作基础，受力方向的影响因素同样适用于通电线圈的转动方向判断。
（二）跨学科概念
相互作用与因果推理：磁场与通电导体间存在相互作用力，通过控制电流、磁场方向的单一变量，推理出受力方向的变化规律，建立 “变量改变 — 现象变化 — 结论推导” 的因果链条。
能量转化与守恒：通电导体 / 线圈在磁场中受力运动，本质是电能转化为机械能，符合能量守恒定律，体现不同能量形式的相互转化。
模型与系统分析：将通电线圈简化为 “两段反向受力的直导体” 模型，分析线圈的转动与平衡，理解系统内部力的相互作用对运动状态的影响。
技术与应用关联：通电导体在磁场中受力的原理是电动机的核心设计依据，体现 “科学原理→技术发明→实际应用” 的转化逻辑，为后续电动机学习奠定基础。
二、教学目标
（一）科学目标
能准确说出磁场对通电导体的作用规律，明确受力方向与电流、磁场方向的关系，知道电流与磁场平行时导体不受力。
理解通电导体在磁场中受力运动的能量转化形式（电能→机械能），掌握通电线圈在磁场中转动的原因和平衡位置的特点。
能辨析通电线圈平衡位置的受力状态，正确判断电流 / 磁场方向改变时，导体受力方向和线圈转动方向的变化。
能运用本节知识解释简单的电磁运动现象，为后续电动机原理的学习建立知识基础。
（二）科学思维
通过控制变量法探究通电导体的受力规律，培养单一变量控制、现象分析归纳的科学思维能力。
从通电直导体受力推导通电线圈的转动规律，建立 “个体→整体” 的推理思维，理解线圈两侧受力的相互作用关系。
分析通电线圈的转动与平衡，提升受力分析和运动状态判断的逻辑思维能力，厘清 “力与运动” 的关联。
（三）探究实践
能规范完成 “通电导体在磁场中受力” 的探究实验，正确操作实验装置，控制电流 / 磁场方向，观察并记录导体运动现象。
参与 “通电线圈在磁场中转动” 的探究活动，观察线圈转动的全过程，分析线圈停止转动的原因，归纳平衡位置的特点。
能对实验现象进行分析总结，得出合理结论，并能通过实验验证 “同时改变电流和磁场方向，导体受力方向不变” 的规律。
（四）态度责任
感受电磁相互作用的奇妙现象，激发对电磁学知识的探究兴趣，培养主动探索科学规律的意识。
在实验探究中体会合作交流、严谨操作的重要性，培养实事求是的科学态度和团队协作精神。
认识通电导体在磁场中受力原理的技术价值，知道其是电动机的工作基础，体会科学原理对技术发明的支撑作用，增强科学与技术结合的认知。
培养规范操作实验器材的习惯，树立安全用电、科学实验的责任意识。
三、教学重难点
（一）重点
磁场对通电导体的作用规律，受力方向与电流、磁场方向的关系。
通电线圈在磁场中转动的原因和平衡位置的特点。
通电导体 / 线圈受力运动的能量转化形式。
（二）难点
控制变量法在探究实验中的规范应用，准确分析单一变量改变对导体受力方向的影响。
理解通电线圈两侧的受力特点（方向相反、大小相等），厘清线圈转动与平衡的受力本质。
辨析 “同时改变电流和磁场方向，导体受力方向不变” 的规律，避免与单一变量改变的结论混淆。
四、教学准备
实验器材：电源、开关、导线、蹄形磁体、轻质通电导体棒、矩形线圈、支架、滑动变阻器、换向器模型（简易）、小磁针。
教学资源：课件（包含实验装置图、受力分析示意图、线圈转动动画）、实验视频（通电导体在磁场中受力、通电线圈转动）、相关练习题。
学具：实验现象记录单、受力分析草图本。
五、教学环节设计
（一）温故知新，情境导入
复习提问：奥斯特实验证明了什么？（通电导体周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关），引导学生回顾 “电生磁” 的规律。
反向设问：“电可以生磁，那么磁场能否对通电导体产生作用呢？” 展示电动机工作的短视频片段，提问：“电动机为什么能转动？其内部隐藏着怎样的电磁规律？”
引出课题：今天我们就来探究磁场对通电导体的作用，揭开通电导体在磁场中受力的奥秘，以及通电线圈在磁场中的转动规律。
【设计意图】通过复习奥斯特实验建立知识衔接，以 “磁对电的作用” 反向设问引发认知冲突，结合电动机的实际应用情境，激发学生的探究兴趣，自然导入课题。
（二）探究新知一：通电导体在磁场中受力
提出问题与猜想：
问题：磁场对通电导体是否有力的作用？受力方向与哪些因素有关？
猜想：结合奥斯特实验，引导学生猜想：磁场对通电导体有力的作用；受力方向可能与电流方向、磁场方向有关。
实验探究：磁场对通电导体的作用
实验装置：介绍蹄形磁体（提供磁场）、轻质导体棒（通电导体）、电源、开关的连接方式，强调导体棒需与磁感线垂直放置。
分步实验，观察现象：① 闭合开关，给导体通电，观察导体棒的运动状态（现象：导体棒由静止开始运动），得出结论：磁场对通电导体有力的作用。② 保持磁场方向不变，改变电源正负极（改变电流方向），观察导体棒运动方向（现象：运动方向改变），得出结论：受力方向与电流方向有关。③ 保持电流方向不变，翻转蹄形磁体（改变磁场方向），观察导体棒运动方向（现象：运动方向改变），得出结论：受力方向与磁场方向有关。④ 同时改变电流方向和磁场方向，观察导体棒运动方向（现象：运动方向不变），得出结论：同时改变两者，受力方向不变。
补充知识点：
演示：将导体棒与磁感线平行放置，通电后观察现象（导体棒不运动），得出结论：电流方向与磁场方向平行时，导体不受磁场力。
能量转化：分析导体由静止到运动的能量变化，得出：通电导体在磁场中受力运动，电能转化为机械能。
【设计意图】以“猜想—实验—结论”为探究主线，规范运用控制变量法，让学生通过亲手操作、观察现象，直观掌握通电导体的受力规律；补充特殊情况和能量转化，完善知识体系，突破教学重点。
（三）探究新知二：通电线圈在磁场中转动
问题过渡：“通电直导体在磁场中会受力运动，那么将直导体绕成线圈，通电后在磁场中会有什么现象呢？”
实验探究：通电线圈在磁场中转动
实验操作：将矩形线圈悬挂在蹄形磁体的磁场中，闭合开关，观察线圈的运动全过程。
现象记录：线圈通电后开始转动，转到某一位置后，摆动几下就停止转动。
受力分析，解读现象：
结合课件动画，分析线圈甲位置（线圈平面与磁感线平行）：线圈的 ab 边和 cd 边处于磁场中，电流方向相反，因此受力方向相反，且两个力不在同一直线上，形成一对非平衡力，线圈在力的作用下转动。
分析线圈乙位置（线圈平面与磁感线垂直）：ab 边和 cd 边的受力方向仍相反、大小相等，且两个力作用在同一直线上，形成一对平衡力，线圈的运动状态不变，摆动后停止转动，此位置为平衡位置。
即时练习：展示平衡位置相关练习题，引导学生辨析线圈的受力状态和磁感线的位置关系，巩固理解。
【设计意图】从通电直导体过渡到通电线圈，遵循学生的认知规律；通过实验观察线圈的 “转动 — 平衡” 全过程，结合动画进行受力分析，让学生厘清线圈转动与平衡的本质，突破教学难点。
（四）课堂练习，巩固提升
基础题：判断下列情况中，通电导体的受力方向是否改变（①只改变电流方向；②只改变磁场方向；③同时改变两者）。
分析题：通电线圈在平衡位置时，为什么不能继续转动？受力有什么特点？
应用题：“阳光动力 2 号” 太阳能飞机的电动机，其工作的核心原理是什么？能量如何转化？
师生共同点评，针对易错点进行强调，如平衡位置的磁感线与线圈平面的关系、受力方向的判断规律。
【设计意图】通过分层练习，巩固本节课的核心知识点，强化学生对规律的应用能力；结合中考真题和实际应用，让学生感受知识的实用性，实现知识的迁移应用。
（五）课堂小结，梳理脉络
师生共同梳理知识框架：
核心规律：磁场对通电导体有力的作用，受力方向与电流、磁场方向有关；电流与磁场平行时不受力。
能量转化：电能→机械能。
通电线圈：受力相反→转动；平衡位置（磁感线与线圈平面垂直）→受力平衡→停止转动。
强调重点：控制变量法的应用、受力方向的判断、线圈平衡位置的特点。
过渡铺垫：“通电线圈在平衡位置会停止转动，那么如何让它持续转动呢？下节课我们将学习电动机的换向器，解决这一问题。”
【设计意图】帮助学生构建系统的知识框架，强化核心知识点的记忆；通过过渡设问，激发学生对下节课知识的探究兴趣，实现知识的衔接。
六、板书设计
3.3.1通电导体在磁场中受力
一、磁场对通电导体的作用
核心结论：磁场对通电导体有力的作用（电流与磁场平行时除外）
受力方向影响因素：电流方向、磁场方向
单一改变：受力方向改变
同时改变：受力方向不变
能量转化：电能 → 机械能
二、通电线圈在磁场中转动
转动原因：线圈两侧（ab、cd 边）受力方向相反、大小相等，非平衡力使线圈转动
平衡位置：线圈平面与磁感线垂直
受力特点：两侧受力为平衡力（方向相反、大小相等、同一直线）
现象：摆动后停止转动
三、核心规律
电生磁（奥斯特实验）←→ 磁对电有力的作用（本节内容）电磁相互作用，电能与机械能可相互转化
七、作业设计
（一）基础作业
完成教材课后相关练习题，背诵磁场对通电导体的作用规律及通电线圈平衡位置的特点。
画出 “通电导体在磁场中受力” 的实验装置图，标注各器材名称，并简要描述实验现象和结论。
（二）探究作业
在家利用简易器材（如干电池、导线、小磁针、磁铁），尝试模拟 “通电导体在磁场中受力” 的实验，观察现象并记录，分析实验成功或失败的原因。
思考：为什么通电线圈在平衡位置不能继续转动？请设计一个简单的方案，尝试让线圈越过平衡位置继续转动（写出设计思路即可）。
（三）拓展作业
查阅资料，了解生活中利用 “通电导体在磁场中受力” 原理的设备（除电动机外），简要说明其工作原理，撰写 100 字左右的介绍。
分析中考真题：如图所示，磁场方向垂直纸面向里，通电导线 a 垂直于磁场放置，若改变电流方向，导线 a 的受力方向如何变化？若同时改变磁场和电流方向，受力方向如何变化？
八、教学反思
强化实验指导：课前提前讲解控制变量法的操作要点，实验过程中教师巡回指导，及时纠正学生的不规范操作；为学生提供实验操作步骤清单，明确每一步的变量控制要求。
具象化受力分析：制作通电线圈受力分析的立体模型或动画课件，直观展示线圈 ab、cd 边的电流方向和受力方向，让学生清晰看到 “受力相反” 的特点；通过对比图明确平衡位置与非平衡位置的磁感线与线圈平面的关系，强化记忆。
优化课堂时间分配：适当增加学生自主实验的时间，让学生充分观察实验现象；将部分基础知识点的讲解融入实验过程，提高课堂效率。
增加自主探究环节：将 “电流与磁场平行时导体不受力” 设计为学生自主探究的小实验，让学生亲手操作，观察现象，得出结论，加深理解。
分层辅导：针对不同层次的学生设计不同难度的问题和练习，对受力分析理解困难的学生进行个别辅导，通过简易受力草图帮助其建立逻辑思维。

展开更多......

收起↑