资源简介

九年级全一册同步备课：20.4电动机教案+同步练习
20.4电动机教案
教学目标
知识与技能
1.了解磁场对通电导线的作用.
2.初步认识科学与技术之间的关系.
过程与方法
1.通过演示，提高学生分析概括物理规律的能力.
2.通过制作模拟电动机的过程，锻炼学生的动手能力.
三、情感态度与价值观
通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识的兴趣.
教学重难点
重点：
磁场对电流的作用.
难点：
1.分析概括通电导体在磁场中的受力方向跟哪两个因素有关.
2.理解通电线圈在磁场里为什么会转动.
教学过程
一、创设情景，导入新课
我们一起来回忆一下奥斯特电生磁的实验，哪位同学可以叙述一下奥斯特的实验过程及结果？
生：丹麦物理学家奥斯特在做实验时偶然发现当导线中有电流通过时，它附近的磁针指向发生了偏转，这个意外的现象引起了奥斯特极大的兴趣，他又继续做了许多实验，终于证实了电流的周围存在着磁场.
师：回答得很好.让我们一起回过头来看看奥斯特的
实验(用多媒体课件展示奥斯特实验的实验装置及结论).
奥斯特是用一根小磁针放在通电导线的旁边发现了小磁针
会受到力的作用，而且电流方向改变后，小磁针的转动方向也改变.那么我们反过来想一下，假如通电导线放在磁场中会不会也受到磁场的作用力呢？（板书课题）
二、讲授新课
知识点一：磁场对通电导线的作用
提出问题：磁体在磁场中会受力的作用，磁体间通过磁场相互作用，那么通电导线周围存在磁场，它是否会受到力的作用呢?
猜想：通电导线在磁场中会受到力的作用.
设计实验：在磁场中放一通电直导线，观察直导线是否受力运动.
进行实验：连接电路，快速闭合开关再断开，观察现象.
现象：闭合开关，直导线会运动.说明通电导线在磁场中受到力的作用.
问题：通电导体在磁场中运动方向是固定的吗?可能与什么因素有关?
回答：运动方向不固定.通电导体在磁场中受力的作用，作用方向可能与电流方向有关，也可能与磁场方向有关.
演示实验：在前面实验基础上，只改变电流方向，再改变磁场方向.观察导体的运动方向.
分析总结：当通电导线中的电流方向改变或磁场方向改变，通电导线的受力方向会发生改变，若同时改变电流方向和磁场方向，受力方向不变.
如果把一个通电的线框放到磁场中，它会怎样运动呢?
演示：如图所示，利用此装置进行演示实验，发现线圈转动了起来.
讨论：为什么线圈是转动而不是直线运动呢?
讨论总结：由于线圈两边的导线中的电流方向不一样，所以它们受到力的方向也就不一样，受到方向相反的力，所以转动起来.
学生分组实验：“让线圈转起来”，提醒学生刮漆包线的方法及位置.
注意：线圈两端的漆包线，一端的绝缘漆全部刮掉，另一端只刮半周.可以看到线圈能连续转动起来.
【知识拓展】小圆圈“○”表示导体的横截面，“☉”表示感应电流方向垂直纸面向外，“”表示感应电流方向垂直纸面向里.同理，磁场、电场也可以用·、?表示垂直纸面向外向内的方向.
知识点二：电动机的基本构造
活动1：一根通电直导线在磁场会受力运动，一个通电的线圈在磁场中会怎样呢？展示如图所示的装置，让同学们猜想，然后再展示。
总结：通电的线圈在磁场中会转动。
活动2：让学生讨论、交流转动的原因。然后各组发表自己的观点。师归纳总结。
归纳总结：
思路：将通电线圈分解为四个通电直导线，即导线ab、导线bc、导线cd、导线da。导线bc、导线da的方向与磁感线方向平行，故不受力的作用，导线ab、导线cd处在同一磁场中，但通过电流的方向相反，故受力方向相反，所以通电的线圈会在磁场中会转动。
活动3：根据原因的分析，说出导线ab、导线cd所受力的特点？
总结：这两个力的大小相等、方向相反，作用在同一个线圈上，但不在同一条直线上。
活动4：线圈能否在磁场中持续转动？为什么？采取什么措施让线圈持续转动？从受力的角度展开分析。
总结：力的特点：如图所示，此时这两个力的大小相等、方向相反，作用在同一个线圈上，且在同一条直线上，属于一对平衡力，故将会在这个位置处于静止状态。
措施：改变磁感线的方向或者改变线圈中电流的方向。
活动5：让学生自学课本P136找出要让通电线圈在磁场中持续转动的方法，然后交流，统一答案。
活动6：根据以上的探究，总结说出电动机的工作原理、能量转化、构造。学生之间交流、讨论，阐明自己的观点，不同意见的，给予补充。
归纳总结：
（1）原理：通电线圈在磁场中受力转动。
（2）构造：电动机由能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子。
（3）电动机转动的方向：与电流和磁场方向都有关，改变电流方向或磁场方向，电动机的转动方向就随之改变；但如果同时改变电流方向和磁场方向，电动机的转动方向不变。
（4）能的转化：电动机工作时，将电能转化为机械能。
活动7：走进生活，列举出生活中的电动机有哪些？在使用的过程中有什么优点？
归纳总结：
（1）应用：电风扇、洗衣机等多数用交流电动机。电动玩具、录音机等小型电器多使用直流电动机。
（2）电动机的优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、价格便宜、无污染。
三、课堂小结
1.磁场对通电导线有力的作用，作用的方向与电流方向、磁场方向有关，当电流方向或磁场方向改变，作用的方向改变；若同时改变，作用方向不变.
2.电动机是利用磁场对通电导线的作用来工作的，它把电能转化为机械能.
3.电动机的线圈在磁场中能持续转动是靠换向器，当线圈转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流的方向.
四、板书设计
第4节
电动机
五、教学反思
本节内容是由两部分组成，教学的重点是“磁场对通电导线的作用”，做好教学重点的关键环节是是做好“通电导体在磁场中受到力的作用”的实验。在设计实验上，我首先让学生根据实验装置做出猜想，然后再进行实验验证，进而得出磁场对通电导体有力的作用。在处理电动机的工作原理时，由于这一部分知识比较抽象，我把线圈分解为通电的直导线，这一对学生来说就化抽象为形象、化复杂为简单，就很容易接受了。但线圈在磁场中不能够持续转动？怎么办。此时让学生出谋划策，这样就使得学生在不知不觉中接受了换向器这一知识点。由于本节内容较多，在让学生经历探究实验的过程时间给得不够充分，没有让学生亲自动手操作，对少中下水平学生来说显得节奏过快。
同步练习：
1.根据图示装置探究的原理，可以制成下列哪种用电器(　　)
A.电水壶
B.电风扇
C.台灯
D.电磁起重机
答案：B
2.(多选)如图所示，在探究通电导体在磁场中受力方向与什么有关时，一位同学做了如图所示的三个实验，图中AB表示闭合电路的一部分导体，导体上箭头表示电流方向，F表示导体受力方向，N、S表示蹄形磁铁的磁极，则(　　)
A.通过甲、乙说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关
B.通过乙、丙说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关
C.通过乙、丙说明通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关
D.通过甲、丙说明通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关
答案：AD
3.在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学安装了一台直流电动机模型如图所示。安装完毕，闭合开关后，线圈沿顺时针方向转动，则能使线圈沿逆时针方向转动的做法是(　　)
A.减少一节电池
B.把电源和磁铁的两极同时对调
C.增加一节电池
D.把电源两极对调
答案：D
4.如图所示，a表示垂直于纸面的一根通电导线，其中通以电流时将在磁场中受到力的作用。参照甲图情况，乙图中导线a受到向左的作用力的是(　　)
答案：C
5.小明同学自己做了一个直流电动机模型，接通电路后，发现电动机不转动。以下原因不可能的是(　　)
A.电源电压太低
B.电源正、负极接反了
C.开始时，线圈处于平衡位置
D.电刷接触不良
答案：B
6.如图所示的实验装置，在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。
(1)接通电源，这时会看到导体ab向左运动，这表明　　　　　　　　。?
(2)若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到导体ab均向右运动，这表明　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中的电流方向，会看到导体ab的运动方向跟原来　　　　(选填“相同”或“相反”)。?
答案：(1)通电导体在磁场中会受力的作用　(2)通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向均有关　(3)相同
7.如图所示，在直流电动机的工作过程中，“换向器”起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的　　　　　　　　，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为　　　　　　。?
答案：电流方向　机械能
8.图甲为通电导体在磁场中的受力情况。
(1)根据图甲所示，画出图乙中导体的电流方向：
(2)画出图丙中螺线管的绕向。
答案
(1)如图所示
(2)如图所示
9.图甲是直流电动机模型，图乙是自制简易电动机模型。现在主要讨论图乙简易电动机的制作与操作问题。
(1)绕制线圈的铜丝外表有漆皮，必须对线圈引出线的两端(搁置于铜质弯钩的部位)进行刮漆处理，刮漆方法见放大图。刮漆的目的是使线圈能够　　　　，因此这一部位就相当于图甲中的　　　　　(填某一部件的名称)。?
(2)如果整个制作没有问题，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试?(说出两点即可)
①　
：?
②　
。?
(3)通电后线圈能转动，如要改变转动方向，可采取的做法是
①　
：?
②　
。?
答案：(1)导电　换向器
(2)①将线圈拨转一定角度　②增大电源电压(或换一块磁性更强的磁体)
(3)①只改变电流方向　②只改变磁场方向
10.小明看到一则有关电磁炮的报道，它的构造如图所示，把待发的炮弹(导体)放置在处于强大磁场中的两条平行导轨上，如果给导轨通以很大的电流，使炮弹作为一个载流导体，在磁场的作用下，它沿轨道加速运动。在精密的计算机系统的操作下锁定目标，予以定点爆破，给军事史上添写了新篇章。
阅读后请回答：
(1)电磁炮发射的工作原理是什么?
(2)在理论上要改变电磁炮的发射方向，应该采取什么措施?
(3)试猜想，在理论上要继续提高电磁炮的发射速度，可以采取哪些措施?
答案：(1)通电导体在磁场中受磁场力的作用
(2)改变电流方向或磁场方向
(3)增大电流或者增强磁场

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