資源簡介

第二十章 電與磁
第4節 電動機
教學目標
一、物理觀念
1.知道通電導線在磁場中會受到力的作用，知道力的方向與電流方向和磁場方向有關。
2.知道電動機的構造和工作原理。
二、科學思維
1.根據對實驗現象進行分析，得出的相應的觀點。
2.通過分析線圈停止轉動的現象，思考得出如何克服阻礙使其持續轉動的方法并論證其可行性。
3.進一步引導思考，討論得出線圈轉動動力更足的可行性方法，并對他人方法進行質疑論證。
三、科學探究
1.通過觀察演示實驗，培養觀察能力與分析能力。
2.通過小組合作探究，分析線圈停止轉動的方法，提升動手操作、交流合作以及分析的能力。
3.通過制作小電動機，全面培養學生的創新能力與動手能力。
四、科學態度與責任
通過了解物理知識如何轉化成實際技術應用，激發學生思維，提升物理學習的興趣，并使學生在此過程中體驗獲取知識、探究新事物的方法。
教學重點
磁場對通電導線的作用。
教學難點
直流電動機的構造和工作原理。
教具準備
電源、導線、開關、蹄形磁體、導軌、導體棒、線圈、漆包線、小電動機（可拆解）、手工簡易小電動機（電池和紐扣磁體外加銅絲線框組成）、多媒體課件。
教學過程
新課引入
展示制作的手工簡易小電動機：將銅絲線框套在線圈上，銅絲線框轉動了起來。向學生講述這就相當于一個小電動機。提出問題：生活中的各種電器都用到了電動機，電動機的是如何工作的呢？導入新課。
新課講授
探究點一：磁場對通電導線的作用
活動1：明確本節課的一個任務，造出一個小電動機。接著回顧問題：還記得之前的實驗中會有什么現象？說明了什么？
學生思考并進行分析，磁體在磁場中受到了力的作用，通電導線周圍存在磁場。
活動2：提出問題：通電導線是不是也會受到磁場的作用力呢？
學生進行猜想。
進行演示實驗：演示1：把導線ab放在磁場中，接通電源觀察導線的運動；
通過現象驗證猜想。
接著繼續提問：通電導體在磁場中受力的方向可能與哪些因素有關？哪些條件可改變的？由此你想到了什么？
學生進行猜想。
進行演示實驗：演示2：接著把電源正負極對調，閉合開關，觀察實驗現象；演示3：再接著把蹄形磁體上下磁極調換，觀察實驗現象。
歸納總結：①通電導線在磁場中要受到力的作用。 ②通電直導線在磁場中受到力的方向與電流的方向、磁場的方向有關。
例題訓練：見課件
知識拓寬：并不是所有的通電直導線在磁場中都受到力的作用，當通電直導線與磁感線方向平行時，此時通電的直導線不受力的作用。
活動3：提出問題：通電導線只能在磁場中往一個方向移動，而電動機是可以轉動的，那么應該怎么辦呢？展示電動機的圖片。
學生聯想到用線圈說不定可以實現轉動。
進行演示實驗：將線圈放置在蹄形磁體之間，并通電。接著改變電流方向與磁場方向，再次實驗。
歸納總結：通電導體在磁場中會轉動，轉動方向跟電流的方向、磁感線的方向有關。但是無法繼續轉動。
探究點二：電動機的基本構造
活動1：提出問題：為什么無法持續轉動呢？
組織學生進行實驗：閉合電路，觀察線圈是否轉動。若不轉動則記錄此時的位置；調整線圈的方向，使其轉動。分析線圈中的電流方向，以及線圈受力情況。
引導學生分析導線各處受力情況。分析觀察線圈是如何停下的。
歸納總結：①圖1：線圈在磁場中兩邊受力，但方向相反，發生順時針轉動。
②通電線圈受平衡力作用，達到平衡位置。由于慣性，線圈還會繼續轉動。③線圈越過平衡位置后，磁場力作用的結果使線圈逆時針旋轉。
活動2：提出問題：如何使通電線圈在磁場中持續轉動？
引導學生分析得出，越過平衡位置之后，不能再受到力，因此需要斷電。
繼續提出問題：如何使后半圈斷電？（提示：漆包線的絕緣層可以刮掉）論證得出：將一邊絕緣層全部掛掉，一邊只刮掉一半。
組織學生自己動手制作小電動機。
歸納總結：展示作品。
活動3：提出問題：這樣的電動機不夠完美，每次只獲得半圈的動力，轉得不夠平穩，有什么更好的方法讓它后半圈也轉動嗎？
學生進行討論和論證分析得出：可以在轉完半圈之后改變電流方向或者磁場方向，多次進行，可以進行轉動。
歸納總結：改變磁場方向比較麻煩，因此在實際的電動機中，電動機是分為兩個部分的。
活動4：介紹電動機結構。
歸納總結：①轉子：電動機中能轉動的部分。②定子：電動機中固定不動的部分。③換向器：由斷開的兩個銅半環組成，可以自動改變電流方向。④電刷：與銅半環接觸，使電源和線圈組成閉合回路。⑤銅半環：自動改變線圈中電流方向（每半周改變一次）。
活動5：分析加了換向器的電動機的工作原理。
歸納總結：接通電路后，電流流向為a→b→c→d，ab受力向上，cd受力向下，線圈順時針轉動。靠慣性越過平衡位置后，電流流向為d→c→b→a，dc受力向上，ba受力向上，線圈順時針轉動。重新到達平衡位置并依靠慣性越過，再次到達圖1情況。這就是整個電動機的工作過程。
活動6：展示實際的電動機。
歸納總結：實際電動機的有多個線圈，這樣轉起來動力更足，也不會恰巧處于平衡位置而不動，還能轉得更加平穩。
活動7：走進生活，列舉出生活中的電動機有哪些？在使用的過程中有什么優點？
學生們思考并回答。
歸納總結：①應用：電風扇、洗衣機等多數用交流電動機。電動玩具、錄音機等小型電器多使用直流電動機。②電動機的優點：構造簡單、控制方便、體積小、效率高、功率可大可小、價格便宜、無污染。
例題訓練：見課件
課堂小結（板書設計）
第4節 電動機
教學反思
本節內容是由兩部分組成，教學的重點是“磁場對通電導線的作用”，做好教學重點的關鍵環節是是做好“通電導體在磁場中受到力的作用”的實驗。在設計實驗上，我首先讓學生根據實驗裝置做出猜想，然后再進行實驗驗證，進而得出磁場對通電導體有力的作用。在處理電動機的工作原理時，由于這一部分知識比較抽象，我把線圈分解為通電的直導線，這一對學生來說就化抽象為形象、化復雜為簡單，就很容易接受了。但線圈在磁場中不能夠持續轉動？怎么辦。此時讓學生出謀劃策，這樣就使得學生在不知不覺中接受了換向器這一知識點。由于本節內容較多，在讓學生經歷探究實驗的過程時間給得不夠充分，沒有讓學生親自動手操作，對少中下水平學生來說顯得節奏過快。

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