资源简介

(共18张PPT)
20.5 跨学科实：制作简易直流电动机
人教版九年级全册 第二十章 电和磁
01
物理观念
制作简易直流电动机，加深对直流电动机相关知识的认识
02
科学思维
设计简易直流电动机制作方案，基于电与磁的知识对方案的合理性进行分析
03
科学探究
在制作简易直流电动机活动中，能综合运用所学知识解决遇到的问题
04
科学态度与责任
在实施过程、讨论交流、作品展示中，提升工程实践与合作学习的能力，增强对物理学与日常生活、工程实践间联系的认识，树立学以致用的思想
学习目标
项目提出
生活中有许多地方会用到直流电动机，例如很多玩具电动车就是用直流电动机来驱动的。利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机。
项目分析
我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题。
1.用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？
2.哪部分作为转子？哪部分作为定子？
3.如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？
1.用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？
可以选择直径约0.5mm的漆包线作为导线，原因是漆包线表面有绝缘漆，可避免线圈匝间短路。
线圈匝数以5~10匝为宜，匝数过少磁场产生的作用力较小，匝数过多线圈会过重且电阻会增大。也可尝试绕制不同匝数（如5匝、10匝、20匝），通过对比简易电动机的转速找到最适合的匝数。
项目分析
2.哪部分作为转子？哪部分作为定子？
从方便制作的角度，定子通常为磁体，可以用强磁体、一块蹄形磁体或两块条形磁体作定子。
转子就是通电线圈。设计时磁体固定于底座上，线圈放在支架（曲别针）上，确保转动时摩擦力较小。
项目分析
3.如何保证通电线圈在磁场中持续转动
可以把导线的一端刮去全部绝缘漆，另一端刮去半周绝缘漆。这种设计，使线圈每转一周，只有半周能获得动力，所以为确保线圈能够获得初始动力，应推一下线圈。采用刮漆皮的方式能够在线圈越过与磁感线垂直的位置后停止对圈供电，线圈不会受到阻碍它转动的力，这样由于惯性，线圈就能不停地转动了。
项目分析
项目实施
根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机。下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法，可以参考。
1.所需材料：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池等。
2.制作步骤：
把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形（或椭圆形）线圈 ，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，把左端全部刮掉，右端只刮半周。
项目实施
把两枚曲别针做成U形支架。
用连有开关的导线将电池的正负极和曲别针支架连接。
将曲别针插入硬纸板底座，并将线圈两端的引线搭接在U形支架上。
将强磁体放在线圈下面的硬纸板上。
闭合开关，轻轻推动线圈，观察线圈能否连续转动。
3.制作视频教程
项目实施
展示交流
1.请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计得更巧妙。
2.你的电动机线圈匝数是多少？转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何？
3.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？
课堂小结
跨学科实践：制作简易直流电动机
├─项目提出
│ └─制作简易直流电动机
├─项目分析
│ ├─①绕制线圈：线圈的材料、圈数
│ ├─②转子与定子：线圈是转子；强磁体是定子
│ └─③通电线圈持续转动：一端全部刮，一端刮半周
├─项目实施
│ ├─选择实验器材；
│ └─制作步骤
└─展示交流
├─①制作过程；制作过程中的问题和解决方法
├─②对作品进行评价
└─③故障及其排除
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
D
达标检测
2.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，组装过程如图的甲、乙、丙所示。
（1）乙图中，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N极朝上，则磁化后的铁钉的尖端为___（填“N”或“S”极）。
（2）丙图中，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_____ （填“向上”或“向下”）。
N
向下
（3）这个简易电动机工作时，将电能转化为_____能。
（4）丙图中，若要改变铁钉的转动方向，可以改变_____方向。
机械
电流
达标检测
达标检测
3. 如图，创新小组自制小小电动机：用硬金属丝制作两支架m、n，固定在木板上；把一段粗漆包线绕成矩形线圈abcd，漆包线的两端伸出作为引线，用小刀刮两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周，将引线放在支架上；用另一段漆包线绕在铁芯上制作电磁铁，置于线圈之下。把线圈和电磁铁按图示接入电路，闭合开关，用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。
（1）引线上的漆皮要刮掉，原因是漆皮属于________；
绝缘体
（2）线圈abcd与电磁铁的连接方式是_____联；电磁铁上端的磁极是________极；
（3）线圈转动一周时，只有半周获得了动力，要靠________转过另半周；
（4）若把电池正负极对调，闭合开关，线圈的转动方向将 ________ （改变/不变）。
并
S
惯性
不变
下 课
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