滬科版九年級物理第十七章第三節(jié)《科學(xué)探究：電動機為什么會轉(zhuǎn)動》教學(xué)設(shè)計

1、教育資源滬科版17.3科學(xué)探究：電動機為什么會轉(zhuǎn)動教學(xué)設(shè)計一.基本要求：6 .通過實驗探究，體驗科學(xué)研究的基本方法，知道電動機轉(zhuǎn)動原理。7 .學(xué)會安裝和制作簡單的電動機。重點內(nèi)容：知道電動機轉(zhuǎn)動原理。難點內(nèi)容：右手螺旋定則和電動機是如何轉(zhuǎn)動的。教學(xué)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(zhuǎn)動起來。當(dāng)轉(zhuǎn)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。通過這個實驗我們發(fā)現(xiàn)，通電的線圈在磁場中要受力而轉(zhuǎn)動。（二）.

2、直流電動機電動機就是利用通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象制成的，它將電能轉(zhuǎn)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(dāng)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(xué)可能馬上想到通電線圈在磁場中不能連續(xù)轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)到平衡位置要停下來），而實際的電動機要連續(xù)轉(zhuǎn)動。怎樣解決這個問題呢？在前面的實驗中，我們知道：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)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(zhuǎn)到平衡位置時具有一定速度，由于慣性它會繼續(xù)向前轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動下去，我們就要

3、想辦法在線圈剛剛轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動下去。如何實現(xiàn)這一想法呢？我們知道影響通電導(dǎo)體受力方向的兩個因素，從而得出：應(yīng)該在線圈剛剛轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動，就要每當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置，就改變一次電流方向。怎樣才能使線圈剛轉(zhuǎn)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

4、刷就構(gòu)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(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動。如甲圖所不：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(zhuǎn)動方向是順時針。如圖乙所示：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)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。如丙圖所示：當(dāng)線圈由于慣性剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，電刷B和半環(huán)F接觸

5、，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(zhuǎn)動方向是順時針。如圖丁所示：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)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(dāng)其剛轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)造主要有：磁極、線圈、換向器、電刷。要求同學(xué)們會組裝直流電動機模型安裝直流電動機模型時要注意：直流電動機模型的安裝順序是從內(nèi)到外，從下到上的。支架f線圈轉(zhuǎn)子-電刷-定子（磁極）；安裝

6、時電刷與換向器之間的松緊、線圈轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙要適中。安裝完畢后用手撥動一下轉(zhuǎn)子，觀察運轉(zhuǎn)是否處于良好狀態(tài)，否則應(yīng)加以調(diào)試。直流電動機的轉(zhuǎn)動方向與轉(zhuǎn)速我們知道，通電導(dǎo)體在磁場中受力方向（轉(zhuǎn)動方向）與電流方向和磁感線方向有關(guān)?，F(xiàn)在要使電動機模型中的線圈轉(zhuǎn)動方向發(fā)生改變，應(yīng)該將電源兩極對調(diào)或?qū)⒋盆F的兩極對調(diào)。改變轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速越快。跟熱機相比，電動機具有啟動、停止方便、構(gòu)造簡單、體積小、效率高、對環(huán)境污染少等優(yōu)點。教育資源二【典型例題】例1.要改變直流電動機的轉(zhuǎn)動方向，可行方法：（）A.適當(dāng)減少電流強度B.適當(dāng)減弱磁場C.改變線圈中的電流方向或把磁

7、鐵兩極對調(diào)D.改變線圈中電流方向的同時對調(diào)磁鐵兩極分析：線圈的轉(zhuǎn)動方向跟通入的電流方向或磁場方向有關(guān)，而與電流強弱、磁場強弱無關(guān)，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(shè)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(fēng)扇D.電熨斗解：圖中，當(dāng)閉合開關(guān)后，可以觀察到磁場中的金屬棒在導(dǎo)軌上運動，這說明通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用，電熱水壺、電飯鍋、電熨斗都是利用了電流的熱效應(yīng)設(shè)計的，電風(fēng)扇是利用了通電導(dǎo)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(shè)備中是根據(jù)通電導(dǎo)

8、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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)現(xiàn)象的原理制成的，故該選項不符合題意.例4.（2019?淮安）如圖所示，閉合開關(guān)，導(dǎo)體ab發(fā)生偏移.此實驗探究的問題是（）A.感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B.通電直導(dǎo)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(dāng)開關(guān)閉合后，導(dǎo)體ab就成為通電導(dǎo)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(dāng)閉合開關(guān)后，放在磁場中的導(dǎo)體AB中有電流通過，且導(dǎo)體會動起來，說明磁場對通電導(dǎo)體有力的作用，符合題意乙圖當(dāng)導(dǎo)體中有電流通過時，放在導(dǎo)體下方的小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)線周圍