资源简介

(共28张PPT)
第20章
电与磁
第4节
电动机
教学目标
知识与技能
1．了解磁场对通电导线的作用。
2．了解直流电动机的结构和工作原理。
3．初步认识科学与技术之间的关系。
过程与方法
经历制作模拟电动机的过程，通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理。
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和应用物理知识的能力。
教学目标
重点
1．通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关。
2．直流电动机的能量转化。
难点
电动机能够持续转动的原因。
1、磁场对通电导线
（选填“有”或“无”）力的作用，其方向与
和
有关。
2、利用
电源供电的电动机叫直流电动机，它是利用
的原理制成的，它是把
转化为
的机器。
3、直流电动机中换向器的作用：每当线圈转过
时就自动
，使线圈可以持续地转动下去。
有
电流的方向
磁场的方向
直流
通电线圈在磁场中受力转动
电能
机械能
平衡位置
改变线圈中的电流方向
自主学习
车床
水泵
电风扇
电力机车
洗衣机内部
　　电动机通电后为什么能够转动呢？
情景导入
　　通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
S
N
I
+
_
磁体周围存在什么？
通电直导体周围存在什么？
磁场
磁场
磁体间通过磁场相互作用
想一想
一、磁场对通电导线的作用
自研互学
金属导轨
直导体
+
-
①
闭合开关，观察铝制直导体运动。
②
改变电流方向或改变磁场方向。
演示实验
　　磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体运动方向也发生了改变。
　闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
　　电流方向不变，改变磁场方向，磁场中导体运动方向发生了改变。
N
I
F
甲
S
I
乙
F
N
S
I
F
丙
N
S
实验现象
1.通电导线在磁场中受到_____的作用
2.通电导线在磁场中受到力的方向与__________
和__________有关
4.只改变_____________或_______________，
通电导线受到力的方向_________,如果________
改变电流向和磁场方向则受到力的方向________
力
电流方向
磁场方向
电流方向
磁场方向
改变
不改变
同时
小结：磁场对电流的作用
二、电动机原理
　　实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。那么线圈可以持续地转动吗？
问　题
　　通电线圈可以在磁场里转动过一定角度，但不能持续转动。
　　为什么线圈不能持续转动呢?
演示实验
　　通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
　　当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。
　　线圈靠惯性越过平衡位置后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。
　　通电线圈最后静止在平衡位置。
电动机
转子
定子
三、电动机的基本构造
1．电动机由两部分组成：
　　能够转动的线圈，也叫转子。
　　固定不动的磁体，也叫定子。
　　如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？
想一想
2．换向器
　　通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。
两个
铜半环
电刷
换向器
电风扇及其电机
课堂小结
电动机
通电导体在磁场
中受到力的作用
施力物体：磁场
受力物体：通电导体
影响力的方向
的因素
电流方向
电动机
实质：电能转化为机械能
换向器：结构与作用
工作原理
磁场方向
1．在磁场中的通电导体(
)
A．一定受到磁场力的作用
B．可能受到磁场力的作用
C．一定不受磁场力的作用
D．以上说法均不正确
B
当堂演练
2.
要改变直流电动机转向，可以采用（
)
A.改变电流方向，其他不变
B.改变磁场方向，其他不变
C.增大电流强度
D.同时改变电流方向和磁场方向
D
3.下列说法正确的是(
)
A.电动机是把机械能转化为电能的机器
B.电动机是把电能转化为机械能的机器
C.直流电动机是利用线圈的转动而产生电流的
D.改变线圈中的电流方向，可以改变电动机线圈转动的快慢
B
1.
通电导线在磁场中会受到力的作用，受力的方向跟哪些因素有关？
解：通过导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流的方向或磁感线的方向变得相反时，导线的受力方向也变得相反。
教材习题解答
2.
电动机主要由哪两部分构成？电动机换向器的构造大体是怎样的？它有什么作用？
解：电动机主要由能够转动的线圈和固定不动的磁体这两部分租场。
换向器的大体构造为：两个铜半环分别跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘。另外还有两个电刷，分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用是：在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流的方向，使线圈能够持续第转动下去。
3.
一台电动机的额定电压是220
V，额定功率是5.5
kW，它正常工作时的电流有多大？连续工作2
h
耗电多少？
解：由P=UI变形，可得
电动机正常工作时的电流为
连续工作2h消耗的电能为
4.
设计一个电路，使电动机在人的操作下既能正转，也能反转。电动机的符号是
解：人教版初中物理
九年级全册
教案
第二十章
电与磁
第4节
电动机
教学目标
知识要点
课标要求
1．磁场对通电线圈的作用
通过生活实例，认识电流的热效应
2．电动机的基本构造
了解电动机的构造，理解电动机的工作原理及换向器的作用
教学过程
新课引入
电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具．它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．你知道电动机的工作原理吗？从学生的质疑中导入新课。
合作探究
探究点一
磁场对电流的作用
活动1：展示如图所示的装置，让学生猜想一下，当开关闭合后，将会观察到什么现象？学生诧异？闭合开关，让学生观察实验现象？根据实验现象讨论、交流产生此现象的原因是什么？
师适当点拨：
现象
→
原因
→
有磁场
↓
↓
↓
导线运动
→受力的作用→
通电导体是磁体
归纳总结：磁场对通电导体有力的作用。
知识拓宽：并不是所有的通电直导线在磁场中都受到力的作用，当通电直导线与磁感线方向平行时，此时通电的直导线不受力的作用。
活动2：要想改变导体在磁场中的运动方向，如何操作？学生交流、讨论，发表自己的观点，师总结。
总结：改变磁场的方向；可以改变电流的方向。
活动3：根据学生的猜想，进行验证。让学生观察实验现象，讨论得出实验结论。
归纳总结：通电导线在磁场中受力方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关；当电流方向、磁感线方向发生改变时，通电导体受力方向也发生改变。
活动4：根据实验现象，大家讨论一下，在这个装置在能量的转化是怎样的？在生活中哪些用电器是利用这一原理来工作的？学生交流、讨论，发表自己的观点。
归纳总结：
（1）将电能转化为机械能；
（2）生活中的电动车、电风扇、电动机等工作时的原理与此相同。
探究点二
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。
典例
如图所示为小玲和小辉同学制作的直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下，闭合开关且用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。
（1）直流电动机的工作原理是_________________。
（2）将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，其作用与直流电动机中的____________作用相同。
（3）通过改变____________________方向，可以改变线圈的转动方向。
（4）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，请你分析可能的原因是_______________。
思路导引：该线圈之所以能转动，是据通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，若不改变电流的方向，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周利用惯性转动；而真正的直流电动机工作时，为了让线圈持续的转动下去，即是通过换向器在平衡位置及时的改变线圈中的电流的方向，即改变线圈所受力的反向，使线圈持续的转动下去，这项任务由换向器完成。要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此要从这两方面入手考虑；线圈不转动的原因可能是无电流、磁场太弱、开始线圈处在平衡位置。
参考答案：（1）通电线圈在磁场中受力转动；（2）换向器；（3）磁场或电流；（4）磁场太弱．
板书设计
第4节
电动机
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。

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