科學(xué)探究：電動機(jī)為什么轉(zhuǎn)動 【知識精講+能力提升】 九年級物理上學(xué)期備課精研（滬科版）

滬科版

九年級全冊物理

第十七章

從指南針到磁浮列車

17.3科學(xué)探究：電動機(jī)為什么轉(zhuǎn)動洗衣機(jī)生活、生產(chǎn)中、科學(xué)技術(shù)中都離不開電動機(jī)，為什么電動機(jī)通電后，它就能夠轉(zhuǎn)動呢？電風(fēng)扇電梯今天我們一起學(xué)習(xí)電動機(jī)的知識。情景引入：觀察復(fù)習(xí)回顧

磁體通過磁場對小磁針有力的作用，奧斯特實(shí)驗(yàn)中，電流的磁場對磁針有力的作用。說明電流周圍有磁場。問題磁體的磁場對電流的磁場是否有力的作用？磁場磁場實(shí)驗(yàn)探究1.如圖所示：把導(dǎo)線ab放在磁場里，接通電源，讓電流通過導(dǎo)線ab,觀察它的運(yùn)動。金屬導(dǎo)軌直導(dǎo)體+-一、磁場對通電導(dǎo)線的作用實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：接通電源，導(dǎo)線ab向外運(yùn)動。（圖甲）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用。2.把電源的正負(fù)極對調(diào)后接入電路，使通過導(dǎo)線ab的電流方向與原來相反，觀察導(dǎo)線ab的運(yùn)動方向。（圖乙）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：說明通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向與電流方向有關(guān)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

：合上開關(guān)，導(dǎo)線ab向里運(yùn)動，與剛才運(yùn)動方向相反。甲乙3.保持導(dǎo)線ab中的電流方向不變，但把蹄形磁體上下磁極調(diào)換一下，使磁場方向與原來相反，觀察導(dǎo)線ab的運(yùn)動方向。丙實(shí)驗(yàn)結(jié)論：表明通電導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動方向與磁感線方向有關(guān)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：磁極調(diào)換后觀察到導(dǎo)線ab的運(yùn)動方向改變。知識拓展：并不是所有的通電直導(dǎo)線在磁場中都受到力的作用，當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁感線方向平行時(shí)，此時(shí)通電的直導(dǎo)線不受力的作用。實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用，受力的方向跟電流的方向、磁場的方向都有關(guān)。問題如果把一個(gè)通電的線框放到磁場中，又會怎樣運(yùn)動？當(dāng)電流方向或磁場的方向一個(gè)改變時(shí)，通電導(dǎo)線受力的方向也會改變；若二者同時(shí)改變方向時(shí)，通電導(dǎo)線受力的方向不變。演示實(shí)驗(yàn)把線圈放在磁場中，接通電源，讓電流通過，觀察它的運(yùn)動，并分析線框的受力情況。通電線框在磁場中可以轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，但不能持續(xù)轉(zhuǎn)動。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：線圈為什么不能持續(xù)轉(zhuǎn)動？問題從通電線圈的受力情況來分析甲：通電線圈在磁場中兩邊受力，但方向相反，發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動。乙：平衡位置：由于線圈上下兩個(gè)邊受力大小一樣，方向卻相反。由于慣性，線圈會越過平衡位置。丙：線圈靠慣性越過平衡位置后，由于磁場力的作用阻礙線圈沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，線圈不能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動下去。線框的受力和運(yùn)動情況分析想想做做讓線圈轉(zhuǎn)起來把一段粗漆包線繞成3cm×2cm的矩形線圈，漆包線在線圈的兩端各伸出3cm。然后，用小刀刮兩端引線的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周。分析：線圈越過平衡位置后，右端接觸到?jīng)]有刮掉絕緣漆的部分，電路中沒電流，不受力的作用，由于慣性，線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。這就是一臺小小的電動機(jī)把線圈放在支架上，線圈下放一塊強(qiáng)磁鐵。給線圈通電并用手輕推一下，線圈就會不停地轉(zhuǎn)下去。我有辦法！在“小小電動機(jī)”的實(shí)驗(yàn)中，采用刮去引線漆皮的辦法來控制電路的通斷，只有半周獲得動力，如果不停止給線圈供電，有什么辦法使線圈在后半周也獲得動力，線圈將會更平穩(wěn)、更有力地轉(zhuǎn)動下去？問題如果在線圈越過平衡位置后，設(shè)法改變線圈中電流的方向，來改變線圈的轉(zhuǎn)動方向，線圈就能沿原來方向繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。定子（磁體）換向器

1.轉(zhuǎn)子：能夠轉(zhuǎn)動的部分。2.定子：固定不動的部分。3.換向器(1)兩個(gè)銅制的彼此絕緣的半環(huán)E、F.(2)換向器的作用：當(dāng)線圈每轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，自動改變線圈中電流方向，從而實(shí)現(xiàn)了線圈的持續(xù)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子（線圈）電刷（A、B）4.直流電動機(jī)：利用直流電源供電的電動機(jī)叫做直流電動機(jī)二、電動機(jī)的基本構(gòu)造及工作原理5.直流電動機(jī)的工作過程：通電線圈在磁場中兩邊受力，發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動。線圈轉(zhuǎn)到平衡位置，電刷接觸到換向器中間絕緣部分，不受力，利用慣性轉(zhuǎn)過平衡位置線圈越過平衡位置后，利用換向器改變電流的方向，受力方向改變。仍然順時(shí)針轉(zhuǎn)動。利用慣性轉(zhuǎn)過平衡位置后，又改變了電流的方向和受力方向。通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動。

6.電動機(jī)的原理：8.電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、控制方便、體積小、效率高，而且對環(huán)境污染很小。7.能量轉(zhuǎn)化：把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能電動機(jī)是很多家電的核心部件9.實(shí)際的電動機(jī)：實(shí)際的電動機(jī)有多個(gè)線圈，每個(gè)線圈都接在一對換向片上，以保證每個(gè)線圈在轉(zhuǎn)動過程中受力的方向都能使它朝同一方向轉(zhuǎn)動。實(shí)際的直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子定子轉(zhuǎn)子思考：通電線圈在磁場中是根據(jù)什么原理轉(zhuǎn)動起來的？揚(yáng)聲器是怎么發(fā)聲的學(xué)校的操場上掛著揚(yáng)聲器（喇叭），收音機(jī)、電視機(jī)、音響中都有揚(yáng)聲器，每天我們都能聽到揚(yáng)聲器發(fā)出的悠揚(yáng)聲音。那么，揚(yáng)聲器是怎樣發(fā)出聲音的呢？科學(xué)世界1.作用：它是把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇粜盘柕难b置。揚(yáng)聲器2.結(jié)構(gòu)：線圈、永久性磁體、錐形紙盆。3.原理：揚(yáng)聲器的線圈中通入攜帶聲音信息、時(shí)刻變化的電流，由于線圈中的電流方向是不斷的變化，線圈就不斷的來回振動，帶動紙盆也不斷地來回振動，于是揚(yáng)聲器就發(fā)出了聲音。1、探究實(shí)驗(yàn)：什么情況下磁能生電①實(shí)驗(yàn)器材蹄形磁體、導(dǎo)體AB、靈敏電流計(jì)、開關(guān)、導(dǎo)線等。蹄形磁鐵A

靈敏電流計(jì)開關(guān)BA

導(dǎo)體三、磁生電把導(dǎo)體AB、開關(guān)、電流表串聯(lián)在一起，放入蹄形磁體的磁場中，通過電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)來判斷電路中是否有電流產(chǎn)生。BA

實(shí)驗(yàn)器材的連接②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)把普通電流表換為靈敏電流計(jì)如果電路中產(chǎn)生的電流太小，有什么辦法改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該用什么器材來檢測電流呢？磁能生電的條件可能較多，注意用控制變量法探究。Ⅰ.使導(dǎo)體靜止.Ⅱ.使導(dǎo)體沿著磁感線運(yùn)動（向上或向下）.Ⅲ.使導(dǎo)體與磁感線垂直（水平向左或向右）或斜向運(yùn)動.使導(dǎo)體AB在磁場中進(jìn)行以下運(yùn)動，觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)的情況電路狀態(tài)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動情況電流靜止沿著磁感線運(yùn)動與磁感線垂直或斜向運(yùn)動電路斷開與磁感線垂直或斜向運(yùn)動無無有無導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動及產(chǎn)生電流的情況③實(shí)驗(yàn)過程與記錄電路閉合④實(shí)驗(yàn)結(jié)論⑤導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件

電路閉合.

一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。猜想①：感應(yīng)電流的方向可能與導(dǎo)體運(yùn)動方向有關(guān)。猜想②：感應(yīng)電流的方向可能與磁場方向有關(guān)。猜想：影響感應(yīng)電流方向的因素可能有哪些呢？下面我們運(yùn)用控制變量法進(jìn)行探究2、探究實(shí)驗(yàn)：影響感應(yīng)電流方向的因素①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)保持磁場的方向不變，改變導(dǎo)體水平運(yùn)動的方向（向左或向右），觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向。保持導(dǎo)體運(yùn)動的方向不變，改變磁場的方向（磁極對調(diào)），觀察電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向。②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動的方向有關(guān)保持磁場的方向不變，改變導(dǎo)體水平運(yùn)動的方向（向左或向右），發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向相反。感應(yīng)電流的方向與磁場方向有關(guān)保持導(dǎo)體運(yùn)動的方向不變，改變磁場的方向（磁極對調(diào)），發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)的方向相反。實(shí)驗(yàn)結(jié)論影響感應(yīng)電流方向的因素：①導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動的方向；②磁場方向。視頻演示-電磁感應(yīng)現(xiàn)象閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。由于發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。3.感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向和磁場的方向有關(guān)。1.電磁感應(yīng)：2.感應(yīng)電流：4.電磁感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用發(fā)電機(jī)、變壓器等發(fā)電機(jī)變壓器小結(jié)

演示實(shí)驗(yàn)觀察手搖發(fā)電機(jī)怎樣發(fā)電的(1)觀察發(fā)電機(jī)對小燈泡亮度的影響。把手搖發(fā)電機(jī)跟小燈泡連接起來，搖動手柄使線圈轉(zhuǎn)動，觀察到什么？小燈泡發(fā)光，說明電路中有了電流。線圈轉(zhuǎn)得越快，小燈泡越亮，說明感應(yīng)電流越大。(2)用電流表換下小燈泡，慢搖發(fā)電機(jī),電流表指針會怎樣擺動？發(fā)現(xiàn)電流計(jì)的指針左右擺動；說明了通過電流表中的電流方向是變化的。(3)把兩個(gè)發(fā)光二極管極性相反地并聯(lián)起來，接到原來燈泡的位置，轉(zhuǎn)動搖把.二極管交替發(fā)光，說明產(chǎn)生的電流方向不停在改變。四、發(fā)電機(jī)1．交流電(AC)(1)概念：大小和方向隨時(shí)間周期性變化的電流，叫交變電流，簡稱交流(2)頻率：電流在1秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲，符號是Hz；我國電網(wǎng)交流電頻率為50Hz。(3)周期：交流周期性變化一次的時(shí)間。單位：s；我國電網(wǎng)交流供電，周期為0.02S。2.直流電(DC):方向不變的電流叫直流電。（2）交流發(fā)電機(jī)的工作過程：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到與磁感線垂直時(shí)，線圈沒有切割磁感線，線圈中不產(chǎn)生電流當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，線圈切割磁感線，線圈中產(chǎn)生電流當(dāng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)向下旋轉(zhuǎn)到達(dá)與磁感線垂直位置時(shí)，線圈沒有切割磁感線，線圈中不產(chǎn)生電流當(dāng)線圈繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，線圈轉(zhuǎn)過了180度以后，線圈的每條邊的運(yùn)動方向正好相反，故它們產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向也會相反3.發(fā)電機(jī)(1)工作原理：電磁感應(yīng)現(xiàn)象(2)發(fā)電機(jī)分為：交流發(fā)電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)兩類。4.交流發(fā)電機(jī)(1)構(gòu)造：由定子和轉(zhuǎn)子組成，包括磁極、線圈、銅環(huán)、電刷等。實(shí)際大型發(fā)電機(jī)采取的是線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)的方式來發(fā)電，叫旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

發(fā)電機(jī)的機(jī)械能可以來自風(fēng)，來自高處下落的水，或者汽輪機(jī)（核電站）、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽輪機(jī)（火力發(fā)電站）等。水輪機(jī)葉輪三峽大型發(fā)動機(jī)組風(fēng)力發(fā)電5.發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)化當(dāng)你唱歌時(shí)，要用到話筒（麥克風(fēng)）.右圖是動圈式話筒構(gòu)造示意圖.請用“磁生電”具體說明動圈式話筒的原理.觀察思考當(dāng)你對著話筒說話或唱歌時(shí)，聲音帶動膜片振動，與膜片相連的線圈也跟著一起振動，線圈在磁場中做切割磁感線的運(yùn)動，能產(chǎn)生隨聲音的變化而變化的電流，經(jīng)過放大后，通過揚(yáng)聲器還原成聲音.電動機(jī)發(fā)電機(jī)原理通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動電磁感應(yīng)現(xiàn)象原理圖能量的轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能線圈轉(zhuǎn)動原因通電線圈受力轉(zhuǎn)動在外力作用下轉(zhuǎn)動線圈中電流來源由電源提供線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流電路中作用用電器電源

發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的區(qū)別1．（2020?濟(jì)南）物理學(xué)原理在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應(yīng)用，很多機(jī)器、設(shè)備都是根據(jù)物理學(xué)原理制成的。利用如圖所示實(shí)驗(yàn)的原理可以制成（）A．發(fā)電機(jī) B．電動機(jī)

C．內(nèi)燃機(jī) D．電磁鐵A課堂練習(xí)2．（2020?山西）如圖所示，小明用漆包線、兩節(jié)干電池、磁鐵等器材，成功制作了一個(gè)小小電動機(jī)。他想改變電動機(jī)線圈轉(zhuǎn)動的方向，下列方法可行的是（）A．只增強(qiáng)磁鐵的磁性 B．只增加線圈的匝數(shù)

C．只增大線圈中的電流 D．只將磁鐵的磁極對調(diào)D3．（2020春?吳興區(qū)期中）如圖為直流電動機(jī)的基本構(gòu)造示意圖，閉合開關(guān)線圈沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動，現(xiàn)要線圈沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，下列方法中可行的是（）A．將電源正負(fù)極對調(diào)下

B．增加電源電壓

C．換用磁性更強(qiáng)的磁鐵

D．對換磁極同時(shí)改變電流方向A4．（2020?宿遷）如圖所示，當(dāng)閉合開關(guān)的瞬間，導(dǎo)體棒AB水平向右運(yùn)動；若同時(shí)對調(diào)電源與磁體的兩極，再次閉合開關(guān)時(shí)，導(dǎo)體棒AB的運(yùn)動方向是（）A．水平向右 B．水平向左

C．豎直向上 D．豎直向下A5．（2020?廣州）矩形銅線框在某磁場中的位置如圖所示，ab、bc、ed和fe段都受到該磁場的作用力，下列哪兩段受到該磁場的作用力方向相同（）A．a(chǎn)b段與bc段 B．a(chǎn)b段與ed段

C．a(chǎn)b段與fe段 D．fe段與ed段B6．（2020?錦州）下列四幅圖中與電動機(jī)工作原理相同的是（）C7．（2020?湘潭）新型智能手機(jī)無線充電技術(shù)應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理，當(dāng)交變電流通過充電底座中的線圈時(shí)，線圈產(chǎn)生磁場，帶有金屬線圈的智能手機(jī)靠近該磁場（如圖）就能產(chǎn)生電流，通過“磁生電”來實(shí)現(xiàn)充電。下列設(shè)備也是利用“磁生電”原理工作的是（）A．電烙鐵 B．電動機(jī)

C．發(fā)電機(jī) D．電磁起重機(jī)C8．（2020?湘西州）如圖，導(dǎo)體AB、導(dǎo)線跟電流表組成閉合回路，在下列情況下磁場里的導(dǎo)體AB能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流的是（）A．讓導(dǎo)體AB在磁場中靜止

B．讓導(dǎo)體AB沿水平方向做切割磁感線運(yùn)動

C．讓導(dǎo)體AB沿豎直方向順著磁感線向下運(yùn)動

D．讓導(dǎo)體AB沿豎直方向逆著磁感線向上運(yùn)動B9．（2020?葫蘆島）下列四幅圖中的設(shè)備，與動圈式話筒工作原理相同的是（）D10.如圖所示的手搖式手電筒，筒內(nèi)沒有電池，只要轉(zhuǎn)動手電筒的搖柄，燈泡就能發(fā)光。以下設(shè)備與這種手電筒工作原理相同的是（

）A．發(fā)電機(jī) B．電動機(jī)C．汽油機(jī)