滬科版九年級第十七章 從指南針到磁浮列車第三節(jié) 科學探究：電動機為什么會轉動教案設計

這是一份滬科版九年級第十七章 從指南針到磁浮列車第三節(jié) 科學探究：電動機為什么會轉動教案設計，共5頁。教案主要包含了教學重點，教學難點等內容，歡迎下載使用。
課題
16.3電動機為什么會轉動
課 型
新授課
課 時
1
教學


目標
知識與技能：


知道磁場對通電導體有作用力。知道通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關。


知道通電線圈在磁場中轉動的道理。知道通電導體和通電線圈在磁場中受力而運動，是消耗了電能，得到了機械能。


學會安裝和制作簡單的電動機。


培養(yǎng)學生觀察能力和推理、歸納、概括物理知識的能力


過程與方法：


和探究磁場對電流的作用的過程。


析直流電動機的主要結構和工作原理。


情感態(tài)度與價值觀：


讓學生通過親自的實驗探究，體驗科學的研究基本方法，培養(yǎng)學生科學探究的意識。


通過了解物理知識轉化成為實際技術的過程,進一步提高學習科學技術知識的興趣。初步培養(yǎng)創(chuàng)造發(fā)明意識。
教 學


重 點


難 點
【教學重點】


觀察通電導體、通電線圈在磁場中受力運動的過程；


電動機的工作原理


【教學難點】理解電動機的工作原理。
教 學


準 備
電池組一只,開關一只,導線托架兩個, 直流電動機模型一個,直導體(金屬桿),蹄形磁體一個,環(huán)行磁體一個,自繞線圈一個,鐵架臺一個, 方框線圈在磁場中的直觀模型, 電刷和換向器模型。
教





學





過





程
一、、先學（學生預習、自學并練習下面的題，不要求每個題都要全部正確。上課前完成）


1、動機的工作原理是————他工作的時候是把———能轉化成———能。


2、電能來源廣泛，蓄電池是把------能轉化成———能。水力發(fā)電是把------轉化成———能?；鹆Πl(fā)電是把———能轉化成———能，風力發(fā)電是把———能轉化成———能，太陽能電池是把———能轉化成———能，核電站是把———能轉化成———能。


3、改變電動機的轉動方向可以---------------------或者-------------------------------


4、紅同學用一只小直流電動機制作了一臺汽車模型，裝上電池小汽車就能在地上快速地奔跑。它是利用通電線圈在磁場中__________的原理。小汽車行駛時，電流通過電動機做功，消耗__________能，轉化為__________能。如果要讓小汽車倒著開，最簡單的辦法就是________________。


5、動自行車使用電動機做動力。與摩托車比較，它的主要特點是（ ）


A.無污染； B.不消耗能源；


C.蓄電池中的鉛、鎘能會污染環(huán)境； D.噪聲較小。


后教（引入新課和新課教學）


1、奧斯特實驗證明了什么？


通電導體周圍存在磁場，并通過磁場使小磁針偏轉，即電流對磁體有力的作用．奧斯特實驗揭示了電和磁之間的聯(lián)系，說明電可以生磁。


2、機為什么會轉動呢？


出示電動機，給它通電，學生看到電動機轉動，提高了學習興趣。


提問：電動機是根據(jù)什么原理工作的呢？


講述：要回答這個問題，還得請同學們回憶一下奧斯特實驗的發(fā)現(xiàn)--電流周圍存在磁場，電流通過它產(chǎn)生的磁場對磁體施加作用力(如電流通過它的磁場使周圍小磁針受力而轉動)。


進一步啟發(fā)學生：


再讓我們逆向思索，磁體對電流有無力的作用呢？即磁體對通過其磁場電流有無力的作用呢？


引導學生思考并用以前學習過的知識。通過討論交流得到：


根據(jù)物體間力的作用是相互的，電流對磁體施加力時，磁體也應該對電流有力的作用。


下面我們通過實驗來研究這個推斷。


3.進行新課


（1）現(xiàn)在讓同學們把你自己手上的電動機小心的拆開，仔細觀察它的組成也就是結構。你們先猜想：為什么電動機能夠持續(xù)的旋轉。（激發(fā)學生興趣）。


老師講授：現(xiàn)在我們先通過簡單的實驗探究來看電動機是怎么旋轉的：


(2)磁場對電流的作用 。


教師演示書本上的磁場對電流的作用的實驗：先介紹實驗裝置，將金屬桿兩端的放在在支架上（如書本上的圖），連接好電路，使金屬桿靜止在磁鐵的磁場中(參見課本中的圖)。


注意：要用很輕的金屬桿作通電導體（因為很輕的金屬桿輕，受力后容易運動，以便我們觀察）。


用一節(jié)干電池給很輕的金屬桿通電(瞬時短路)，讓學生觀察很輕的金屬桿的運動情況，并回答小黑板上的題1：給靜止在磁場中的很輕的金屬桿通電時，很輕的金屬桿會_____，這說明_____。


學生觀察后得到： 通電導體在磁場中受到力的作用要運動。


教師進一步啟發(fā)：金屬桿 運動有個方向的問題，能否讓很輕的金屬桿向相反的方向運動呢？


學生交流討論、猜想。不要否決學生的各種猜想，然后教師和同學們共同進行實驗，來驗證同學們提出的各種猜想。排除各種錯誤的猜想。最后讓學生總結磁場對電流產(chǎn)生的里的方向與哪些因素有關。


教師演示實驗結束后，通過學生觀察說明： 1：電流方向改變，2、磁感線方向改變，讓學生觀察金屬桿運動后回答下面問題：


“堂堂清”當堂訓練。


保持磁場方向不變，交換電池兩極以改變金屬桿中電流方向，金屬桿運動方向會______，這說明______。保持金屬桿中電流方向不變，交換磁極以改變磁場方向，交換磁極金屬桿運動方向會______，這說明______。同時改變金屬桿中電流方向和交換磁極，金屬桿運動方向會______，這說明______。


教師歸納實驗得到結論：通電導體在磁場里受力的方向，跟電流方向和磁場方向有關。


(3)磁場對通電線圈的作用


教師進一步啟發(fā)提問：應用上面的實驗結論，我們來分析一個問題：如果把直導線彎成線圈，放入磁場中并通電，它的受力情況將是怎樣的呢？


出示方框線圈在磁場中的直觀模型，并出示如課本上圖的掛圖(此時，圖中還沒有標出受力方向)。


引導學生分析：通電時，圖甲中ab邊和cd邊都在磁場中，都要受力，因為電流方向相反，所以受力方向也肯定相反。


教師提問：你們想想看，線圈會怎樣運動呢？


學生思考并猜想‘


教師再演示實驗：（將電動機上的電刷、換向器拆下，實質是線圈）后通電，讓學生觀察線圈的運動情況。


學生觀察到線圈轉動，教師講授并指明：線圈轉動正是因為兩條邊的導線受力方向相反，邊說邊在掛圖上標明ab和cd邊的受力方向。


提問：線圈為什么會停下來呢？


利用模型和掛圖讓學生分析：在甲圖位置時，兩邊受力方向相反，但不在一條直線上，所以線圈會轉動。當轉動到乙圖位置時，兩邊受力方向相反，且在同一直線上，線圈在平衡力作用下保持平衡而靜止。得到結論：通電線圈在磁場中受力轉動，到平衡位置時靜止。


教師提問：那有什么方法能夠讓 電動機持續(xù)的旋轉呢？


讓學生回顧剛才做的磁場對電流的作用的實驗后教師啟發(fā)提問：剛才的實驗同學們能否想個辦法讓金屬桿在軌道上往復運動呢？


學生討論后回答出有兩條途徑：不斷改變電流的方向和不斷改變磁場的方向。然后讓同學們思考和比較兩種方法。哪種更容易些。學生自然看得出是不斷改變電流的方向比較容易。


教師再把磁場對電流的作用的實驗啟發(fā)學生轉到電動機上來，讓學生思考：要怎樣才能夠不斷改變電路中的電流。


現(xiàn)在讓學生在電動機上安裝上電動機上的電刷、換向器，再接通電源。學生觀察到電動機持續(xù)的轉了。在讓學生仔細觀察剛才沒有電刷、換向器和現(xiàn)在有了電刷、換向器線圈的轉動情況，讓學生思考和猜想換向器的作用。并小心的拆開電動機，這些觀察換向器的作用。


學生觀察后得到：換向器的作用就是不斷改變電流。


“堂堂清”當堂訓練。


1、在下圖的四個實驗裝置中，能說明電動機工作原理的是：（ ）














2、圖3-5裝置是一個___________，當接通電源，磁場內線圈abcd會________________，這過程是____________能轉化為____________能.
























作 業(yè)





布 置
A類


1、磁場對電流作用力的方向與＿＿＿＿方向和＿＿＿＿方向有關。


2、電動機的工作原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，電動機在工作過程中＿＿＿能轉化為＿＿＿＿能。


3、最簡單的直流電動機的換向器的作用是通過改變------------，以便電動機能夠連續(xù)轉動。


4、某個直流電動機的模型通電后不能轉動，其發(fā)生的故障原因可能是：（ ）


A、電流方向接反了； B、磁鐵磁性太弱；


C、換向器和電刷接觸不良； D、軸與軸架的摩擦太大.


5、在“安裝直流電動機模型”的實驗中，為了改變電動機的轉動方向，我們通常采用的辦法是：________________或___________________.


B類


1、一臺直流電動機，它的額定電壓220伏，電功率27千瓦，正常工作時電流是多大？工作半小時消耗電能多少千瓦時？


2、在“安裝直流電動機模型”的實驗中，有下面幾個步驟：


A.畫出用導線把電動機、開關、滑動變阻器、電源串聯(lián)起來的電路圖，把圖連接好電路


B.把電源兩極對調，改變線圈中電流方向，觀察線圈轉動方向


C.閉合開關，觀察線圈的轉動方向


D.利用滑動變阻器改變線圈中的電流大小，觀察線圈轉速的變化


E.再把磁鐵兩極對調，改變磁感線方向，觀察線圈轉動方向.請按實驗的合理順序排列起來：


①_________ ②_________ ③_________ ④_________ ⑤_________


3、電動機跟熱機比較的優(yōu)點有：(1)________；(2)________；

















C類


一個實驗用的電動機與電流表串聯(lián)后接在6V直流穩(wěn)壓電源上，閉合開關后電動機并沒有轉動，這時電流表的讀數(shù)為5A，檢查發(fā)現(xiàn)電動機軸上的齒輪被卡住了，排除故障后，讓電動機帶動輕負載轉動，這時電流表的示數(shù)為1A，此時電動機能做的機械功的功率為多少？（提示：考慮正常工作時電能轉化成熱能和機械能，電動機不動時只有線圈電阻發(fā)熱）



課堂總結
知道磁場對通電導體有作用力。知道通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關。知道通電線圈在磁場中轉動的道理。知道通電導體和通電線圈在磁場中受力而運動，是消耗了電能，得到了機械能。學會安裝和制作簡單的電動機。