滬科版九年級物理第十七章第三節(jié)《科學探究：電動機為什么會轉動》教學設計

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1、教育資源 滬科版《17.3科學探究：電動機為什么會轉動》教學設計 一.基本要求： 6 .通過實驗探究，體驗科學研究的基本方法，知道電動機轉動原理。 7 .學會安裝和制作簡單的電動機。 重點內容：知道電動機轉動原理。 難點內容：右手螺旋定則和電動機是如何轉動的。 教學過程： （一）磁場對通電線圈的作用 如圖所示，在圖甲中，通電線圈的ab邊和cd邊在磁場里受到力的作用，因兩邊中電流方向相 反，所以兩力方向相反且不在同一條直線上，所以線圈就轉動起來。當轉到圖乙所示位置時，這兩個力恰好在同一直線上，而且大小相等，方向相反，線圈保持平衡。我們把這個位置叫做平衡位置。 通過這個實

2、驗我們發(fā)現(xiàn)，通電的線圈在磁場中要受力而轉動。 （二）.直流電動機 電動機就是利用通電線圈在磁場中受力而轉動的現(xiàn)象制成的，它將電能轉化成機械能。下面我們來研究電動機是如何利用上述現(xiàn)象制成的，當然，我們先討論最簡單的一種電動機一直流電動機。 很多同學可能馬上想到通電線圈在磁場中不能連續(xù)轉動（轉到平衡位置要停下來），而實際的電動機要連續(xù)轉動。怎樣解決這個問題呢？ 在前面的實驗中，我們知道：當線圈轉到平衡位置時，不是立即停下來，而是在平衡位置附近擺動幾下才停下來。這是因為線圈轉到平衡位置時具有一定速度，由于慣性它會繼續(xù)向前轉動，但由于這時受到的磁場力又會使它返回平衡位置，所以它要擺動幾下，最后

3、在摩擦的作用下逐漸停下來。 要想讓線圈在磁場中不斷的轉動下去，我們就要想辦法在線圈剛剛轉過平衡位置時，就改變線圈中兩條邊的受力方向。好在有線圈的慣性存在。要是在線圈正好在平衡位置就改變線圈的受力方向還不行呢，因為這時候兩個力又是一對平衡力，所以整個線圈仍然不能轉動下去。 如何實現(xiàn)這一想法呢？ 我們知道影響通電導體受力方向的兩個因素，從而得出：應該在線圈剛剛轉過平衡位置時改變電流方向，或者改變磁感線方向。而要改變磁感線方向就是要及時交換磁極，顯然這不容易做到；實際的直流電動機是靠及時改變電流方向來改變受力方向的。 所以，使磁場中的通電線圈連續(xù)轉動，就要每當線圈剛轉過平衡位置，就改變一次電

4、流方向。 怎樣才能使線圈剛轉過平衡位置時就及時改變電流方向呢？ 用兩個半圓鋁（銅）環(huán)和電刷就構成了換向器，靠換向器就可以解決這個問題。上圖就是換向器。兩個金屬半環(huán)分別接線圈的兩端，兩個電刷接電源的兩端。 換向器的作用：當線圈剛轉過平衡位置時，換向器能自動改變線圈中電流的方向，從而改變線 圈受力方向，使線圈連續(xù)轉動。 如甲圖所示：電刷B和半環(huán)E接觸，電刷A和半環(huán)F接觸，此時線圈中電流方向是a^b^c^d,受力方向是ab邊受力向上，cd邊受力向下，線圈的轉動方向是順時針。 如圖乙所示：當線圈轉到平衡位置時，此時電刷正好接觸了兩個金屬半環(huán)中間的絕緣部分，所以線圈中沒有電流流過，此時線圈在

5、磁場中也不受力的作用。 如丙圖所示：當線圈由于慣性剛剛轉過平衡位置時，電刷B和半環(huán)F接觸，電刷A和半環(huán)E接 觸，此時線圈中電流方向是dfc-b-a,受力方向是ab邊受力向下，cd邊受力向上，轉動方向是順時針。 如圖丁所示：當線圈轉到平衡位置時，此時電刷正好接觸了兩個金屬半環(huán)中間的絕緣部分，所以線圈中沒有電流流過，此時線圈在磁場中也不受力的作用。由于線圈的慣性，當其剛轉過平衡位置時，就又返回到了如圖甲所示的情況了，這樣這個直流電動機就能連續(xù)不斷的轉動下去了。 通過上面的直流電動機模型我們可以發(fā)現(xiàn)直流電動機的構造主要有：磁極、線圈、換向器、電刷。 要求同學們會組裝直流電動機模型 安裝直

6、流電動機模型時要注意：①直流電動機模型的安裝順序是從內到外，從下到上的。支架f線圈轉子-電刷-定子（磁極）；②安裝時電刷與換向器之間的松緊、線圈轉子與定子之間的間隙要適中。③安裝完畢后用手撥動一下轉子，觀察運轉是否處于良好狀態(tài)，否則應加以調試。 直流電動機的轉動方向與轉速 我們知道，通電導體在磁場中受力方向（轉動方向）與電流方向和磁感線方向有關?，F(xiàn)在要使電動機模型中的線圈轉動方向發(fā)生改變，應該將電源兩極對調或將磁鐵的兩極對調。改變轉速的方法：改變線圈中電流的大小。電流越大，直流電動機的轉速越快。 跟熱機相比，電動機具有啟動、停止方便、構造簡單、體積小、效率高、對環(huán)境污染少等優(yōu)點。 教育

7、資源 二【典型例題】 例1.要改變直流電動機的轉動方向，可行方法：（） A.適當減少電流強度 B.適當減弱磁場 C.改變線圈中的電流方向或把磁鐵兩極對調 D.改變線圈中電流方向的同時對調磁鐵兩極 分析：線圈的轉動方向跟通入的電流方向或磁場方向有關，而與電流強弱、磁場強弱無關，但不可同時改變電流方向和磁感線方向，故只有選項C正確。 解：選項C正確。 據(jù)此原理設計的家電是 （ ） 例2（2019?鎮(zhèn)江）如圖是通電金屬棒在磁場中運動的實驗場景， A.電熱水壺B.電飯鍋C.電風扇D.電熨斗 解：圖中，當閉合開關后，可以觀察到磁場中的金屬棒在導軌上運動，這說明通電導體在磁場中

8、受到力的作用，電熱水壺、電飯鍋、電熨斗都是利用了電流的熱效應設計的，電風扇是利用了通電導體在磁場中受到力的作用的原理制成的，故C正確. 故選C. 例3.（2019?黃石）下列設備中是根據(jù)通電導體在磁場中受力作用的原理制成的是（） A.電飯煲B.電鈴C.電動機D.發(fā)電機 解：A、電飯煲是利用電流的熱效應的原理制成的，故該選項也不符合題意； B、電鈴是利用電流的磁效應的原理制成的，故該選項不符合題意； C、電動機即通電能動，消耗電能產(chǎn)生機械能，故是通電導線在磁場中受力的作用造成的，故該選項正確； D、發(fā)電機是利用電磁感應現(xiàn)象的原理制成的，故該選項不符合題意. 故選C. 例4.（2

9、019?淮安）如圖所示，閉合開關，導體ab發(fā)生偏移.此實驗探究的問題是（） A.感應電流產(chǎn)生的條件 B.通電直導線周圍的磁場 C.影響電磁鐵磁性的因素 D.磁場對電流的作用 解：由圖可知電路中有電源，當開關閉合后，導體ab就成為通電導體，處于磁場中，會受到磁場的作用，故可以驗證磁場對電流的作用. 故選：D. 例5.（2019?南京）如圖所示是課本中的四個實驗，其中說明磁場對電流有力的作用的是（） A.甲和丙B.甲和丁C.乙和丙D.乙和丁 解：甲圖當閉合開關后，放在磁場中的導體AB中有電流通過，且導體會動起來，說明磁場對通 電導體有力的作用，符合題意 乙圖當導體中有電流通過時，放在導體下方的小磁針發(fā)生了偏轉，說明通電導線周圍存在磁場，不符合題意； 丙圖閉合開關后，原來靜止在磁場中的導體運動起來，說明受到了磁場對電流有力的作用.故符合題意； 丁圖該實驗裝置中沒有電源，當放在磁場中的導體AB在磁場中做切割磁感線運動時，靈敏電流 計的指針就會偏轉，即產(chǎn)生了感應電流，這是電磁感應現(xiàn)象，不符合題意； 故選A.