滬科版九年級(jí)物理第十七章第三節(jié)《科學(xué)探究：電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

1、教育資源滬科版17.3科學(xué)探究：電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)一.基本要求：6 .通過實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)科學(xué)研究的基本方法，知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理。7 .學(xué)會(huì)安裝和制作簡(jiǎn)單的電動(dòng)機(jī)。重點(diǎn)內(nèi)容：知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理。難點(diǎn)內(nèi)容：右手螺旋定則和電動(dòng)機(jī)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)的。教學(xué)過程：（一）磁場(chǎng)對(duì)通電線圈的作用如圖所示，在圖甲中，通電線圈的ab邊和cd邊在磁場(chǎng)里受到力的作用，因兩邊中電流方向相反，所以兩力方向相反且不在同一條直線上，所以線圈就轉(zhuǎn)動(dòng)起來。當(dāng)轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時(shí)，這兩個(gè)力恰好在同一直線上，而且大小相等，方向相反，線圈保持平衡。我們把這個(gè)位置叫做平衡位置。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，通電的線圈在磁場(chǎng)中要受力而轉(zhuǎn)動(dòng)。（二）.

2、直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)就是利用通電線圈在磁場(chǎng)中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象制成的，它將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。下面我們來研究電動(dòng)機(jī)是如何利用上述現(xiàn)象制成的，當(dāng)然，我們先討論最簡(jiǎn)單的一種電動(dòng)機(jī)一直流電動(dòng)機(jī)。很多同學(xué)可能馬上想到通電線圈在磁場(chǎng)中不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)到平衡位置要停下來），而實(shí)際的電動(dòng)機(jī)要連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。怎樣解決這個(gè)問題呢？在前面的實(shí)驗(yàn)中，我們知道：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，不是立即停下來，而是在平衡位置附近擺動(dòng)幾下才停下來。這是因?yàn)榫€圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)具有一定速度，由于慣性它會(huì)繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于這時(shí)受到的磁場(chǎng)力又會(huì)使它返回平衡位置，所以它要擺動(dòng)幾下，最后在摩擦的作用下逐漸停下來。要想讓線圈在磁場(chǎng)中不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)下去，我們就要

3、想辦法在線圈剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，就改變線圈中兩條邊的受力方向。好在有線圈的慣性存在。要是在線圈正好在平衡位置就改變線圈的受力方向還不行呢，因?yàn)檫@時(shí)候兩個(gè)力又是一對(duì)平衡力，所以整個(gè)線圈仍然不能轉(zhuǎn)動(dòng)下去。如何實(shí)現(xiàn)這一想法呢？我們知道影響通電導(dǎo)體受力方向的兩個(gè)因素，從而得出：應(yīng)該在線圈剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)改變電流方向，或者改變磁感線方向。而要改變磁感線方向就是要及時(shí)交換磁極，顯然這不容易做到；實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)是靠及時(shí)改變電流方向來改變受力方向的。所以，使磁場(chǎng)中的通電線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，就要每當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置，就改變一次電流方向。怎樣才能使線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)就及時(shí)改變電流方向呢？用兩個(gè)半圓鋁（銅）環(huán)和電

4、刷就構(gòu)成了換向器，靠換向器就可以解決這個(gè)問題。上圖就是換向器。兩個(gè)金屬半環(huán)分別接線圈的兩端，兩個(gè)電刷接電源的兩端。換向器的作用：當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，換向器能自動(dòng)改變線圈中電流的方向，從而改變線圈受力方向，使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如甲圖所不：電刷B和半環(huán)E接觸，電刷A和半環(huán)F接觸，此時(shí)線圈中電流方向是a->b->c>d,受力方向是ab邊受力向上，cd邊受力向下，線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是順時(shí)針。如圖乙所示：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，此時(shí)電刷正好接觸了兩個(gè)金屬半環(huán)中間的絕緣部分，所以線圈中沒有電流流過，此時(shí)線圈在磁場(chǎng)中也不受力的作用。如丙圖所示：當(dāng)線圈由于慣性剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，電刷B和半環(huán)F接觸

5、，電刷A和半環(huán)E接觸，此時(shí)線圈中電流方向是dfc-b-a,受力方向是ab邊受力向下，cd邊受力向上，轉(zhuǎn)動(dòng)方向是順時(shí)針。如圖丁所示：當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，此時(shí)電刷正好接觸了兩個(gè)金屬半環(huán)中間的絕緣部分，所以線圈中沒有電流流過，此時(shí)線圈在磁場(chǎng)中也不受力的作用。由于線圈的慣性，當(dāng)其剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，就又返回到了如圖甲所示的情況了，這樣這個(gè)直流電動(dòng)機(jī)就能連續(xù)不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)下去了。通過上面的直流電動(dòng)機(jī)模型我們可以發(fā)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造主要有：磁極、線圈、換向器、電刷。要求同學(xué)們會(huì)組裝直流電動(dòng)機(jī)模型安裝直流電動(dòng)機(jī)模型時(shí)要注意：直流電動(dòng)機(jī)模型的安裝順序是從內(nèi)到外，從下到上的。支架f線圈轉(zhuǎn)子-電刷-定子（磁極）；安裝

6、時(shí)電刷與換向器之間的松緊、線圈轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙要適中。安裝完畢后用手撥動(dòng)一下轉(zhuǎn)子，觀察運(yùn)轉(zhuǎn)是否處于良好狀態(tài)，否則應(yīng)加以調(diào)試。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)速我們知道，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向（轉(zhuǎn)動(dòng)方向）與電流方向和磁感線方向有關(guān)。現(xiàn)在要使電動(dòng)機(jī)模型中的線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生改變，應(yīng)該將電源兩極對(duì)調(diào)或?qū)⒋盆F的兩極對(duì)調(diào)。改變轉(zhuǎn)速的方法：改變線圈中電流的大小。電流越大，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越快。跟熱機(jī)相比，電動(dòng)機(jī)具有啟動(dòng)、停止方便、構(gòu)造簡(jiǎn)單、體積小、效率高、對(duì)環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。教育資源二【典型例題】例1.要改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可行方法：（）A.適當(dāng)減少電流強(qiáng)度B.適當(dāng)減弱磁場(chǎng)C.改變線圈中的電流方向或把磁

7、鐵兩極對(duì)調(diào)D.改變線圈中電流方向的同時(shí)對(duì)調(diào)磁鐵兩極分析：線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向跟通入的電流方向或磁場(chǎng)方向有關(guān)，而與電流強(qiáng)弱、磁場(chǎng)強(qiáng)弱無關(guān)，但不可同時(shí)改變電流方向和磁感線方向，故只有選項(xiàng)C正確。解：選項(xiàng)C正確。據(jù)此原理設(shè)計(jì)的家電是（）例2（2019?鎮(zhèn)江）如圖是通電金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，A.電熱水壺B.電飯鍋C.電風(fēng)扇D.電熨斗解：圖中，當(dāng)閉合開關(guān)后，可以觀察到磁場(chǎng)中的金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，這說明通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用，電熱水壺、電飯鍋、電熨斗都是利用了電流的熱效應(yīng)設(shè)計(jì)的，電風(fēng)扇是利用了通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用的原理制成的，故C正確.故選C.例3.（2019?黃石）下列設(shè)備中是根據(jù)通電導(dǎo)

8、體在磁場(chǎng)中受力作用的原理制成的是（）A.電飯煲B,電鈴C,電動(dòng)機(jī)D.發(fā)電機(jī)解：A、電飯煲是利用電流的熱效應(yīng)的原理制成的，故該選項(xiàng)也不符合題意；B、電鈴是利用電流的磁效應(yīng)的原理制成的，故該選項(xiàng)不符合題意；C、電動(dòng)機(jī)即通電能動(dòng)，消耗電能產(chǎn)生機(jī)械能，故是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的作用造成的，故該選項(xiàng)正確；D、發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的，故該選項(xiàng)不符合題意.例4.（2019?淮安）如圖所示，閉合開關(guān)，導(dǎo)體ab發(fā)生偏移.此實(shí)驗(yàn)探究的問題是（）A.感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B.通電直導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)C.影響電磁鐵磁性的因素D.磁場(chǎng)對(duì)電流的作用解：由圖可知電路中有電源，當(dāng)開關(guān)閉合后，導(dǎo)體ab就成為通電導(dǎo)體，處于磁場(chǎng)中，會(huì)受到磁場(chǎng)的作用，故可以驗(yàn)證磁場(chǎng)對(duì)電流的作用.故選：D.例5.（2019?南京）如圖所示是課本中的四個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中說明磁場(chǎng)對(duì)電流有力的作用的是（）A.甲和丙B.甲和丁C.乙和丙D.乙和丁解：甲圖當(dāng)閉合開關(guān)后，放在磁場(chǎng)中的導(dǎo)體AB中有電流通過，且導(dǎo)體會(huì)動(dòng)起來，說明磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，符合題意乙圖當(dāng)導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，放在導(dǎo)體下方的小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明通電導(dǎo)線周圍