電動(dòng)機(jī)教學(xué)案例

1、電動(dòng)機(jī)”教學(xué)案例教材分析 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

2、體中的受力方向，而新 標(biāo)準(zhǔn)則要求“通過觀察，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)的內(nèi)容比較多，我把它分為 2 時(shí)來講，第一節(jié)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)問題讓學(xué)生外思考，為下一節(jié)做好鋪墊。第二 節(jié)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

3、是 以探究和比較的方法來介紹的，讓學(xué)生自己由“小小電動(dòng)機(jī) 的實(shí)驗(yàn)”解決相關(guān)的問題，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。過程與方法經(jīng)歷制作模擬電動(dòng)機(jī)的過程，通過實(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：

4、 U 形磁鐵、小小電動(dòng)機(jī)線圈、號(hào)電池（ 2 節(jié)）、金 屬支架、硬紙板和電動(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。引入新第一時(shí)師：同學(xué)們好 ! 我們上前先來欣賞一些圖片（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

5、動(dòng)機(jī)來轉(zhuǎn)動(dòng)的。師：這些同學(xué)都說得很好。（用形式顯示幾種機(jī)器如電扇、電梯、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：（隨著老師的問題思考）師：在回答這個(gè)問題之前，先讓我們一起來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。讓我們一起回過頭

6、來看看奧斯特的實(shí)驗(yàn)（用多媒體展示奧斯特實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置及結(jié)論）。奧斯特 是用一根小磁針放在通電導(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 那么我們反過來想一下，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：

7、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。（巡回聽取學(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]到問題是要驗(yàn)證通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中 有沒有受到力的作用。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 得用U形磁鐵可能更好些，因?yàn)?U形磁鐵內(nèi)的磁場(chǎng)集中些。還有我們覺得那根通電導(dǎo)線最好能用一個(gè)支架把它支起來， 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？

8、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)說明了什

9、么問題？生：說明了導(dǎo)線在磁場(chǎng)中可以運(yùn)動(dòng)。 師：能不能說得更完善些。生甲：應(yīng)該是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中可以運(yùn)動(dòng)。 生乙：說明了通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用，沒有 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看看導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向有沒 有改變。生乙：可以保持電

10、流方向不變，改變磁場(chǎng)方向來看看導(dǎo) 線的運(yùn)動(dòng)方向有沒有改變。師：那我們?cè)儆脤?shí)驗(yàn)來驗(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；保持原來的電流 方向，再改變磁場(chǎng)方向）師：同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？由此又說明了什么？ 生：看到導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向改變了，說明了改變電流或者 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

11、場(chǎng)中的實(shí)驗(yàn)） 師：可以觀察到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)了起來，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 并思考問題） （約 7、8in ）師：好了，剛才我們通過實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證

12、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)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)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)谟懻搯栴}時(shí)都很認(rèn)真，并且還能聯(lián)系我 們以前學(xué)過的東西去想問題，也越來越善于由看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn) 象總結(jié)出實(shí)驗(yàn)的結(jié)論，語言表達(dá)比較規(guī)

13、范。請(qǐng)同學(xué)在外思考 我們剛才提出的問題。第二時(shí)師：上節(jié)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：我們先來看看電動(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)我們還留下一個(gè)問題，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)來探討這個(gè)問題。師：（演示實(shí)驗(yàn)） 現(xiàn)在我把

14、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)的結(jié)論 有錯(cuò)誤？（用多媒體把實(shí)驗(yàn)的裝置圖 23 甲放大來給學(xué)生看。 請(qǐng) 學(xué)生思考問題）圖 23 線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)師：（演示實(shí)驗(yàn)）我們?cè)賮砜纯串?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）師：很顯然線圈沒有動(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。，所乙、

15、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） 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？讓我們一起通過線圈的運(yùn)動(dòng)受力圖來分析。用多媒體把丙的位置也放大后顯示出來，并且把 他們的電流方向和受力方向也一起標(biāo)出來（圖 23 甲、 丙組合起來），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

16、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：我們覺得不用那么麻煩，我們做的“小小電動(dòng)機(jī)”的實(shí)驗(yàn)不是可以持續(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 法來解決問題。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

17、擬電動(dòng)機(jī)的原理是一 樣的，它使用了一個(gè)叫換向器的零來使電動(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考慮）生：把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的能量。師：很好。板書：三、生活中的電動(dòng)機(jī)1電動(dòng)機(jī)的作用：把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。師：那么我們?nèi)粘Ｉ钪羞€有哪些地方是用到電動(dòng) 機(jī)的呢？生：（舉例）如電車、電力機(jī)車。 師總結(jié)：我們根據(jù)它使用不同類型的電可