九年級(jí)物理全冊(cè) 20.4 電動(dòng)機(jī)教學(xué)設(shè)計(jì) （新版）新人教版

1、 20.4 電動(dòng)機(jī)教材分析電動(dòng)機(jī)是我們生活中常見的一種電氣化設(shè)備，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而帶動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械和生活用電器的運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用很廣，種類也很多，但它們工作的原理都是一樣的。如何從日常生活中常見的現(xiàn)象入手，激發(fā)學(xué)生探究的欲望是新課標(biāo)的新體現(xiàn)。在舊教材中，這節(jié)書的內(nèi)容分為三部分：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，直流電動(dòng)機(jī)，實(shí)驗(yàn)：裝配直流電動(dòng)機(jī)模型。這就是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，先講理論再進(jìn)行實(shí)踐。而新教材把這三節(jié)合并為“電動(dòng)機(jī)”，從與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的現(xiàn)象入手，激發(fā)學(xué)生的興趣，再探討電動(dòng)機(jī)的原理，“從生活走向物理”，這樣使學(xué)生更易于接受。舊教材要求學(xué)生用左手定則判斷通電導(dǎo)線在磁體中的受力方向，而新標(biāo)

2、準(zhǔn)則要求“通過(guò)觀察，了解通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用，力的方向與電流及磁場(chǎng)的方向都有關(guān)系”，與舊教材相比，要求已經(jīng)降低，減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)；再者，新教材中由學(xué)生探究模擬電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生了解電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造有很大的幫助，使學(xué)生更好地理解電動(dòng)機(jī)的原理和換向器的作用；最后由學(xué)生討論生活中有哪些地方用到電動(dòng)機(jī)，真正體現(xiàn)“從物理走向生活”的新理念。這節(jié)課的內(nèi)容比較多，我把它分為2課時(shí)來(lái)講，第一節(jié)課主要討論磁場(chǎng)對(duì)電流的作用及讓學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)“小小電動(dòng)機(jī)”，最后留下一個(gè)問(wèn)題讓學(xué)生課外思考，為下一節(jié)課做好鋪墊。第二節(jié)課主要介紹電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和換向器的作用。換向器的作用是以探究和比較的方法來(lái)介紹的，讓學(xué)生自

3、己由“小小電動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)”解決相關(guān)的問(wèn)題，最后得出換向器的作用。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能了解磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用；初步認(rèn)識(shí)科學(xué)與技術(shù)、社會(huì)之間的關(guān)系。過(guò)程與方法經(jīng)歷制作模擬電動(dòng)機(jī)的過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法探究直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)了解物理知識(shí)如何轉(zhuǎn)化成實(shí)際技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)知識(shí)和應(yīng)用物理知識(shí)的興趣。重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁場(chǎng)的方向都有關(guān)；直流電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化。難點(diǎn)電動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因。教學(xué)準(zhǔn)備教師：U形磁鐵、電源、導(dǎo)線、開關(guān)、線圈和電動(dòng)機(jī)演示模型。學(xué)生：U形磁鐵、小小電動(dòng)機(jī)線圈、5號(hào)電池（2節(jié)）、金屬支架、硬紙板和

4、電動(dòng)機(jī)模型。板書設(shè)計(jì)第四節(jié) 電動(dòng)機(jī)一、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用結(jié)論：通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用。通電導(dǎo)體所受力的方向跟電流方向、磁場(chǎng)方向有關(guān)。二、電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 換向器的作用：改變線圈的電流方向，使線圈得以持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。三、生活中的電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的作用：把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 引入新課第一課時(shí)師：同學(xué)們好!我們上課前先來(lái)欣賞一些圖片（用多媒體展示機(jī)床、電梯、電扇、電動(dòng)玩具、冰箱等使用電動(dòng)機(jī)的電器，并播放它們由停止到運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)），這些圖片里的東西有什么共同的特點(diǎn)。生甲：它們都是電器。生乙：它們的運(yùn)轉(zhuǎn)都需要用到電。生丙：它們都是靠電動(dòng)機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)的。師：這些同學(xué)都說(shuō)得很好。（用課件形式顯示幾種機(jī)器如電扇、電梯

5、、電動(dòng)玩具的結(jié)構(gòu)圖，并圈出電動(dòng)機(jī)的位置）這些機(jī)器都有一個(gè)很重要的設(shè)備電動(dòng)機(jī)。板書：第四節(jié)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行新課師：那么，為什么給電動(dòng)機(jī)通電，它就能轉(zhuǎn)動(dòng)呢？電動(dòng)機(jī)工作的原理是怎樣的呢？生：（隨著老師的問(wèn)題思考）師：在回答這個(gè)問(wèn)題之前，先讓我們一起來(lái)回憶一下奧斯特電生磁的實(shí)驗(yàn)。哪位同學(xué)可以敘述一下奧斯特的實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果？生：丹麥物理學(xué)家奧斯特在做實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，它附近的磁針指向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這個(gè)意外的現(xiàn)象引起了奧斯特極大的興趣，它又繼續(xù)做了許多實(shí)驗(yàn)，終于證實(shí)了電流的周圍存在著磁場(chǎng)。師：回答得很好。讓我們一起回過(guò)頭來(lái)看看奧斯特的實(shí)驗(yàn)（用多媒體課件展示奧斯特實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)論）。奧斯特是用

6、一根小磁針?lè)旁谕妼?dǎo)線的旁邊發(fā)現(xiàn)了小磁針會(huì)受到力的作用，而且電流方向改變后，小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也改變。那么我們反過(guò)來(lái)想一下，假如通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中會(huì)不會(huì)也受到磁場(chǎng)的作用力呢？（讓學(xué)生思考和討論）生：我想會(huì)。因?yàn)閵W斯特的實(shí)驗(yàn)證明了通電導(dǎo)線可以產(chǎn)生磁場(chǎng)，而且我們也知道了通電螺線管產(chǎn)生的磁場(chǎng)就相當(dāng)于一個(gè)條形磁鐵的磁場(chǎng)。那么把通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中也就相當(dāng)于把兩個(gè)磁鐵放在一起，肯定會(huì)有力的作用。因?yàn)閮蓚€(gè)磁體之間是可以相吸或相斥的。師：這個(gè)同學(xué)的猜想聽起來(lái)很有道理，但是正不正確呢？我們應(yīng)該怎樣去判斷？生：用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。師：那么我們應(yīng)該怎樣去設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)兀空?qǐng)同學(xué)們?cè)儆懻撘幌?，給出一個(gè)比較好的方案來(lái)。（巡回聽取

7、學(xué)生討論的方案）師：請(qǐng)小組代表把你們討論的結(jié)果告訴大家。生甲：因?yàn)槲覀兛紤]到問(wèn)題是要驗(yàn)證通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中有沒(méi)有受到力的作用。所以我們想到實(shí)驗(yàn)必須有一條通電的導(dǎo)線，選擇器材時(shí)就應(yīng)該有導(dǎo)線，電源和開關(guān)；另外還要有提供磁場(chǎng)的條形磁鐵。把通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中看它能不能受到力的作用。生乙：我們的方案和他們的大致相同。但是我們覺(jué)得用U形磁鐵可能更好些，因?yàn)閁形磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)集中些。還有我們覺(jué)得那根通電導(dǎo)線最好能用一個(gè)支架把它支起來(lái)，使它可以自由地?cái)[動(dòng)，這樣才能更好地觀察。師：你們是根據(jù)什么想到這一點(diǎn)的呢？生：我們是根據(jù)奧斯特的實(shí)驗(yàn)想到的。其中的小磁針不也是可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的嗎？師：同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)的方案都很好，特別是這

8、組的同學(xué)考慮得非常全面，而且有根有據(jù)的。（鼓勵(lì)學(xué)生深入、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎?，激發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)地探究）師：那么同學(xué)們看看我的這套實(shí)驗(yàn)儀器能不能驗(yàn)證你們的猜想呢？（拿出演示實(shí)驗(yàn)儀器）師：（介紹實(shí)驗(yàn)儀器）像剛才那位同學(xué)說(shuō)的，為了使通電導(dǎo)線能自由地?cái)[動(dòng)，我們給他做了個(gè)導(dǎo)軌。（安裝好實(shí)驗(yàn)裝置）導(dǎo)線ab放在磁場(chǎng)里，我們把開關(guān)合上，請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察這根導(dǎo)線看它會(huì)怎么樣？（閉合開關(guān)，演示實(shí)驗(yàn)）師：同學(xué)們看到了什么現(xiàn)象。生：導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)了。師：怎么運(yùn)動(dòng)？生：向左運(yùn)動(dòng)。師：那么這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？生：說(shuō)明了導(dǎo)線在磁場(chǎng)中可以運(yùn)動(dòng)。師：能不能說(shuō)得更完善些。生甲：應(yīng)該是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中可以運(yùn)動(dòng)。生乙：說(shuō)明了通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受

9、到力的作用，沒(méi)有力的作用導(dǎo)線就不會(huì)運(yùn)動(dòng)。師：這位同學(xué)總結(jié)得很好，得到的結(jié)論也比較全面。板書：一、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用結(jié)論：1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用。師：剛才我們用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了我們的猜想，我們的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也很明顯，導(dǎo)線是運(yùn)動(dòng)了，而且是向左運(yùn)動(dòng)的。那么同學(xué)們?cè)偎伎家幌?，奧斯特改變電流方向，小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也改變了。我們這里的導(dǎo)線是不是永遠(yuǎn)向左運(yùn)動(dòng)的呢？怎么樣去驗(yàn)證你的想法？生甲：可以改變電流的方向來(lái)看看導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向有沒(méi)有改變。生乙：可以保持電流方向不變，改變磁場(chǎng)方向來(lái)看看導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向有沒(méi)有改變。師：那我們?cè)儆脤?shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這些同學(xué)的想法。（先改變電流方向，示意學(xué)生看現(xiàn)象；保持原來(lái)的電流方向，再改

10、變磁場(chǎng)方向）師：同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？由此又說(shuō)明了什么？生：看到導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向改變了，說(shuō)明了改變電流或者磁場(chǎng)的方向，通電導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向也會(huì)改變。師：換句話說(shuō)就是通電導(dǎo)線受到磁場(chǎng)力的方向跟電流和磁感線的方向都有關(guān)系。板書：結(jié)論：2通電導(dǎo)線所受力的方向跟電流的方向、磁感線的方向都有關(guān)。師：剛才我們是把一根通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)它會(huì)受到力的作用。那么假如我們不是放一根導(dǎo)線，而是把整個(gè)線圈放到磁場(chǎng)中，又會(huì)怎么樣呢？（演示把線圈放到磁場(chǎng)中的實(shí)驗(yàn)）師：可以觀察到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)了起來(lái)，那么同學(xué)們可以討論一下：為什么線圈是轉(zhuǎn)動(dòng)而不是直線運(yùn)動(dòng)呢？生：（討論后總結(jié)）由于導(dǎo)線兩邊的電流方向是不一樣的，那么他們受到的力

11、也就不一樣了，就像一個(gè)框被相反的力扭動(dòng)一樣，所以只能是轉(zhuǎn)動(dòng)的。師：總結(jié)得很好。其實(shí)我們開頭講的電動(dòng)機(jī)的原理就是這樣的，是用電來(lái)使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，然后帶動(dòng)機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的。下面我們就來(lái)做這個(gè)“小小電動(dòng)機(jī)”實(shí)驗(yàn)，看看電動(dòng)機(jī)是怎樣轉(zhuǎn)起來(lái)的。并且思考一下電動(dòng)機(jī)為什么能不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，這和我們的實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)構(gòu)有沒(méi)有關(guān)系？生：（動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，探究電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并思考問(wèn)題）（約7、8min）師：好了，剛才我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了我們開始的猜想。那么同學(xué)們?cè)谧鰧?shí)驗(yàn)的時(shí)候有沒(méi)有注意到我們的實(shí)驗(yàn)器材有什么特別的地方呢？生：我們的線圈引線的兩端都只是把一半的漆皮刮去的。師：對(duì)，這是實(shí)驗(yàn)的特別之處，同學(xué)們回去想一下，為什么要這

12、樣做，假如把兩端漆皮全部都刮去的話，又會(huì)怎么樣呢？（讓學(xué)生先回去思考）師：同學(xué)們你們?cè)趯W(xué)完這節(jié)課后，有什么收獲呢？生甲：我知道了通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用生乙：我還知道了我們有了設(shè)想之后一定要用實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證。師：這節(jié)課我們能獲得那么多知識(shí)，和同學(xué)們善于思考是離不開的。同學(xué)們?cè)谟懻搯?wèn)題時(shí)都很認(rèn)真，并且還能聯(lián)系我們以前學(xué)過(guò)的東西去想問(wèn)題，也越來(lái)越善于由看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，語(yǔ)言表達(dá)比較規(guī)范。請(qǐng)同學(xué)在課外思考我們剛才提出的問(wèn)題。第二課時(shí)師：上節(jié)課我們做了“小小電動(dòng)機(jī)”的實(shí)驗(yàn)，模擬了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的情況。今天我們看看真正的電動(dòng)機(jī)是怎么樣的。（出示直流電動(dòng)機(jī)模型，并通電使它轉(zhuǎn)動(dòng)）師：我們先來(lái)看

13、看電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是怎樣的？生：有能轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，還有不動(dòng)的磁體。師：對(duì)。電動(dòng)機(jī)就是由能轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈和不動(dòng)磁體組成。我們把它們叫做轉(zhuǎn)子和定子。板書：二、電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造1電動(dòng)機(jī)的組成 師：上節(jié)課我們還留下一個(gè)問(wèn)題，在做“小小電動(dòng)機(jī)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)我們發(fā)現(xiàn)線圈可以不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)線圈引線的構(gòu)造很特別，為什么要這樣做，否則線圈可以不停地轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？下面我們繼續(xù)來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題。師：（演示實(shí)驗(yàn)）現(xiàn)在我把線圈引線的絕緣漆全部刮去，看看實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)怎么樣。師：我們發(fā)現(xiàn)結(jié)果是怎么樣的呢？生：線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。師：為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況呢？難道是我們上節(jié)課的結(jié)論有錯(cuò)誤？（用多媒體把實(shí)驗(yàn)的裝置圖23甲放大來(lái)給學(xué)生看。

14、請(qǐng)學(xué)生思考問(wèn)題）圖23線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)師：（演示實(shí)驗(yàn)）我們?cè)賮?lái)看看當(dāng)我把線圈放在這個(gè)位置（圖23乙）時(shí)看它會(huì)動(dòng)嗎？（同時(shí)也用多媒體把線圈在乙的位置放大后顯示出來(lái)）師：很顯然線圈沒(méi)有動(dòng)，這是為什么？（請(qǐng)學(xué)生思考討論后回答）生甲：我想線圈要在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)可能和它被放置的位置還有關(guān)系。生乙：我們也是這樣想的，在乙的位置上可能線圈的兩邊受到兩個(gè)反向的力，那么就不能轉(zhuǎn)動(dòng)了。師：確實(shí)是這樣，在乙的位置上剛好在同一直線上受到兩個(gè)大小相等、方向相反的力（相當(dāng)于二力平衡），所以線圈不能轉(zhuǎn)動(dòng)了。我們把這個(gè)位置就叫做線圈的平衡位置。那么線圈為什么在甲的位置可以轉(zhuǎn)動(dòng)但又不能連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)呢？讓我們一起通過(guò)線圈的運(yùn)動(dòng)受力圖來(lái)

15、分析。用多媒體把丙的位置也放大后顯示出來(lái)，并且把他們的電流方向和受力方向也一起標(biāo)出來(lái)（圖23甲、乙、丙組合起來(lái)），教師一邊標(biāo)出電流方向一邊講解師：好了，我們剛剛也分析了線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因，在丙的位置線圈受力的方向恰好與它運(yùn)動(dòng)的方向相反。你能想出什么好辦法使線圈能連續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？（小組討論）生甲：我們覺(jué)得線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)是因?yàn)檗D(zhuǎn)到丙這個(gè)位置時(shí)，左右兩邊線的電流方向和在甲時(shí)相反了。只要我們想辦法讓它轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置后就把左右電流方向?qū)Q，這樣就可以使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)了。生乙：我們覺(jué)得可以用調(diào)換磁感線方向的方法，調(diào)換的位置、時(shí)間和剛才甲同學(xué)的一樣。生丙：我們覺(jué)得不用那么麻煩，我們做的“小小電動(dòng)機(jī)”的實(shí)驗(yàn)不

16、是可以持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？我們讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到乙的位置不給導(dǎo)線通電，就不會(huì)產(chǎn)生阻礙的力了。由于慣性線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，到了甲的位置再給它通電，那樣就可以使它持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)了。師：我們的同學(xué)都很聰明，能夠想出各種各樣的辦法來(lái)解決問(wèn)題。但有的同學(xué)的辦法很簡(jiǎn)單，有些同學(xué)的方法就比較復(fù)雜，我們可不可以開動(dòng)腦筋，想出更簡(jiǎn)單，更實(shí)用的方法呢？其實(shí)直流電動(dòng)機(jī)和我們模擬電動(dòng)機(jī)的原理是一樣的，它使用了一個(gè)叫換向器的零件來(lái)使電動(dòng)機(jī)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的。師：（指出電動(dòng)機(jī)里換向器的位置，介紹它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）換向器由兩個(gè)彼此絕緣的半環(huán)組成，兩個(gè)半環(huán)分別與線圈的兩端接通。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)平衡位置后，半環(huán)從與一個(gè)電刷接觸，改變?yōu)榕c另一電刷接觸，從而改變線圈中電流的方向和磁場(chǎng)力方向，使線圈得以轉(zhuǎn)動(dòng)。（讓學(xué)生通過(guò)電動(dòng)機(jī)模型，觀察換向器）板書：2電動(dòng)機(jī)的組成 生：（接通電源觀察電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)換向器的工作）師：（請(qǐng)學(xué)生分析電動(dòng)機(jī)換向器的工作情況）生：（大致和上面分析差不多）師：我們要特別注意的一點(diǎn)是換向器兩個(gè)半環(huán)之間是絕緣的，等線圈轉(zhuǎn)到另一半和電刷接觸時(shí)就改變了電流的方向，比起“小小電動(dòng)機(jī)”又有所改進(jìn)：把另一半的動(dòng)力也用到了。板書：2換向器的作用：改變線圈的電流方向，使線圈得以持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。師：我們觀察了電動(dòng)機(jī)如何工作，知道了它的工作原理。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后能帶動(dòng)其他機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)，那么電動(dòng)機(jī)起到了什么作用呢？（提示從能量的角度來(lái)考慮）生：把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械