滬科版(上海)物理高二第一學(xué)期(試用版)第十章D直流電動(dòng)機(jī)教案

1、第十章磁場(chǎng)D直流電動(dòng)機(jī)執(zhí)教：一、任務(wù)分析本節(jié)課使用的課本是上?？萍汲霭嫔绯霭娴母呒?jí)中學(xué)課本物理（高中二年級(jí)第一學(xué) 期）。本刊課是第十章D節(jié)"直流電動(dòng)機(jī)”的第一課時(shí)，重點(diǎn)是探究直流電動(dòng)機(jī)的原理和主 要構(gòu)造，了解直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用。下一課時(shí)將安排學(xué)生實(shí)驗(yàn)測(cè)定直流電動(dòng)機(jī)的效率。 直流電動(dòng)機(jī)是本章磁場(chǎng)的最后一節(jié)課，是結(jié)合生活實(shí)際中的模型應(yīng)用電磁感應(yīng)知識(shí)展開的綜 合分析和應(yīng)用。這一分析過(guò)程是學(xué)生把理論應(yīng)用于實(shí)際的過(guò)程，也是培養(yǎng)學(xué)生綜合分析能力, 提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的過(guò)程。因此，本教時(shí)的學(xué)習(xí)在本章中具有不可替代的作用。上海市復(fù)興高級(jí)中學(xué)是一所上海巾的實(shí)驗(yàn)性示范性中學(xué)，學(xué)生來(lái)自全市，以虹口區(qū)的

2、 學(xué)生為主，教學(xué)對(duì)象是普通班的學(xué)生。在學(xué)習(xí)本節(jié)課的內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)能夠比較熟練地對(duì)物體進(jìn)行受力分析：能應(yīng)用左 手定則判斷磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的方向；應(yīng)用安培力的計(jì)算公式計(jì)算磁場(chǎng)對(duì)電流作用 力的大小。本節(jié)課程以自制直流電動(dòng)機(jī)為情景，以制作中學(xué)生遇到的問題為契機(jī)，從分享制作中的 一些小技巧著手，通過(guò)學(xué)生討論和老師總結(jié)得出直流電動(dòng)機(jī)的原理和主要構(gòu)造，再對(duì)原先作 品重新改進(jìn)最終成功。在邊探究原理邊動(dòng)手實(shí)踐的過(guò)程中，感受科學(xué)精神，體驗(yàn)物理的樂趣。 二、教學(xué)目標(biāo)1 .知識(shí)與技能（1）知道直流電動(dòng)機(jī)的原理和主要構(gòu)造。（2）知道換向器在直流電動(dòng)機(jī)中的作用。2 .過(guò)程與方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)“自制簡(jiǎn)易直流電動(dòng)機(jī)”的過(guò)程，經(jīng)

3、歷“實(shí)驗(yàn)一一探究一一歸納一一改進(jìn)一一 應(yīng)用”的過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)由理論到實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程。3 .情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)將理論和實(shí)際相結(jié)合的意識(shí)和動(dòng)力。 三、重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)的原理。難點(diǎn)：換向器在直流電動(dòng)機(jī)中的作用。四、教學(xué)資源1 .學(xué)生實(shí)驗(yàn)12組（每組有：一號(hào)干電池一節(jié)、長(zhǎng)方形磁鋼一塊、回形針兩個(gè)、粗的 漆包線一小卷、砂皮一塊、火柴盒一個(gè)、玻璃膠一卷、剪刀一把）2 .演示實(shí)驗(yàn)：手持小風(fēng)扇一個(gè)（螺絲已拆卸）、大型直流電動(dòng)機(jī)一個(gè)（已拆卸）3 .課件：PPT幻燈片。4 .軟件：flash播放軟件。5 .投影儀、實(shí)物投影儀。五、設(shè)計(jì)思路根據(jù)“以學(xué)生發(fā)展為本

4、”的課程理念，本設(shè)計(jì)突出學(xué)生在教學(xué)中主體地位，在教學(xué)過(guò) 程中，指導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“實(shí)驗(yàn)一一探究一一歸納一一改進(jìn)一一應(yīng)用”等過(guò)程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物 理知識(shí)的過(guò)程中，感受科學(xué)精神，體驗(yàn)物理的樂趣。本行課的學(xué)習(xí)以學(xué)生已了解的電磁感應(yīng)的知識(shí)為基礎(chǔ)，通過(guò)自制簡(jiǎn)易直流電動(dòng)機(jī)，在 制作過(guò)程中邊議、邊歸納、邊改進(jìn)、邊思考，從而了解直流電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造，培養(yǎng)綜合分 析問題的能力。本節(jié)課需突出的重點(diǎn)是：直流電動(dòng)機(jī)的原理。方法是：整個(gè)教學(xué)活動(dòng)就圍繞簡(jiǎn)易直流 電動(dòng)機(jī)的制作展開，從按照提示要求制作出直流電動(dòng)機(jī)開始，從制作過(guò)程中遇到的問題展開 討論，從猜想制作提示中的一些關(guān)鍵步驟的作用展開，組織學(xué)生通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)、分組討論， 再通

5、過(guò)教師組織交流，進(jìn)而進(jìn)行歸納總結(jié)，并通過(guò)課件演示將直流電動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程用 電磁感應(yīng)的知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)分析解釋，再由各組反思自己的失敗原因或可改進(jìn)之處，再修改作 品，直至成功。本節(jié)課需突破的難點(diǎn)是：換向器在直流電動(dòng)機(jī)中的作用。方法是：先不對(duì)學(xué)生提換向 器存在。在學(xué)生最開始制作過(guò)程中就提示某些小組將漆包線的半而漆用砂皮刮去保留另半 而，另一些小組則保持漆包線完整。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)被漆包線刮去半面漆后要讓線 框保持連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)更容易成功。然后在分組交流討論過(guò)程中讓學(xué)生去討論其中的原因，再由課 件演示，明確其在直流電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)中的作用。在這之后再讓失敗的小組改進(jìn)，讓學(xué)生最終 體驗(yàn)成功，更加深對(duì)換向器

6、作用的理解。六、教學(xué)流程2.教學(xué)流程說(shuō)明（1）情景 通過(guò)演示1”手持小風(fēng)扇”內(nèi)部直流電動(dòng)機(jī)的演示引入直流電動(dòng)機(jī)的概念。（2）活動(dòng)I通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn)1 ”自制簡(jiǎn)易直流電動(dòng)機(jī)”在制作過(guò)程中啟發(fā)學(xué)生根據(jù)已有 知識(shí)分組討論制作過(guò)程中幾大步驟中的物理原理。（3）活動(dòng)II通過(guò)演示2的動(dòng)態(tài)flash課件演示將直流電動(dòng)機(jī)的整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程逐步分析, 細(xì)化其中各物理量的變化。（4）活動(dòng)IH在教師引導(dǎo)下，通過(guò)討論2聚焦制作過(guò)程中“刮去半面漆”這一步驟的 原理，總結(jié)得到換向器在直流電動(dòng)機(jī)中不可或缺的作用。（5）應(yīng)用 通過(guò)前面的討論分析，提出改進(jìn)的可行性方案，自己動(dòng)手實(shí)踐，直至電動(dòng) 機(jī)制作成功。3 .教學(xué)主要環(huán)節(jié)本節(jié)課主要分

7、4個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)情景引入引出直流電動(dòng)機(jī)的概念。第二個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)探究通過(guò)動(dòng)手制作，猜想并討論直流電動(dòng)機(jī)的工作原理。第三個(gè)環(huán)節(jié)理論探究通過(guò)flash課件具體分析直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中各物理量的變 化情況，得出換向器的工作原理和其不可或缺的作用。第四個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用鞏固通過(guò)前面知識(shí)自行擬定改進(jìn)方案并著手實(shí)驗(yàn)修改，鞏固對(duì)直流電動(dòng)機(jī)原理的理解。4 .作業(yè)布置（1）收集資料，了解生活中的直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。（學(xué)有余力的同學(xué)可以進(jìn)一步了解 一下交流電動(dòng)機(jī)的相關(guān)知識(shí)）（2）預(yù)習(xí)：直流電動(dòng)機(jī)的效率怎樣測(cè)定。5 .板書設(shè)計(jì)第十章磁場(chǎng)D直流電動(dòng)機(jī)一、什么是直流電動(dòng)機(jī)二、直流電動(dòng)機(jī)的原理?yè)Q向器的作用三、直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用七、教

8、學(xué)案例（一）情景引入同學(xué)們，前而我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了一些電場(chǎng)和磁場(chǎng)的知識(shí)，了解的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，今天我再 給大家展示一個(gè)和電、磁有關(guān)的裝置。演示1：這是我們夏天常用的小電扇，為什么在它轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片后而藏著怎樣的電、磁之間的 關(guān)系呢？讓我們一起拆開它來(lái)看看。設(shè)問：為什么通了電，這個(gè)小小的黑盒子里的軸就能轉(zhuǎn)起來(lái)，大家有沒有曾經(jīng)好奇過(guò)，有沒 有想過(guò)可能的原因呢？（可能的回答一般比較籠統(tǒng)如：因?yàn)橛须?，電使得物體動(dòng)起來(lái)：因?yàn)?電磁感應(yīng)）引入課題：大家的說(shuō)法都很對(duì)，但口說(shuō)無(wú)憑，我們不妨一起來(lái)動(dòng)手試一試，就用身邊的材料, 是否也能做出一個(gè)一樣的電動(dòng)機(jī)來(lái)。（二）實(shí)驗(yàn)探究學(xué)生實(shí)驗(yàn)：大家的桌上都已經(jīng)放了一些東西，這些都是大

9、家常常能見到的，接下來(lái)請(qǐng)大家跟 著我一起來(lái)試一試，看能不能讓一個(gè)電動(dòng)機(jī)從我們手中誕生。（通過(guò)實(shí)物投影邊演示邊說(shuō)明）。首先，請(qǐng)四個(gè)同學(xué)為一組，先拿起桌上的漆包線，把它繞幾圈在火柴盒上，做成一個(gè)線 圈，再把剩余的線從兩邊多繞幾圈做好固定以防線圈散開。然后，請(qǐng)同學(xué)們把桌上的兩個(gè)回形針從中間展開，拉成一邊帶鉤的支架狀。最后，用玻璃膠把兩個(gè)回形針支架牢牢綁到電池的兩極。讓我們把我們的線框和支架好好“整整形”，盡可能保證它們的平整和對(duì)稱，最后，請(qǐng)把您 們磁鐵貼到電池上，線圈放到支架掛鉤上，再輕輕地一撥，就能看到（此時(shí)教師拿出一 個(gè)事先已制作完畢的線圈當(dāng)場(chǎng)演示，線圈立刻飛快地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，同學(xué)們感覺很神奇）學(xué)生

10、討論：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，教師有意識(shí)地提示學(xué)生，要注意線圈的平整對(duì)稱，如制作仍不成 功可嘗試將漆包線刮去半面（通過(guò)實(shí)物投影展示已制作完成線圈樣品），并下去幫助幾組同 學(xué)制作成功。引導(dǎo)學(xué)生邊做邊思考，為什么要保證線圈上下對(duì)稱和平整？為什么要刮去半面 漆？并就此展開討論。（三）理論探究課件演示：究竟電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中各物理量是如何變化的？讓我們通過(guò)課件的模擬來(lái)看看直 流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部。提問：如圖所示，直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部是一個(gè)近似的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，它的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向？（水平 向左），若接上如圖所示的電源，則它的ab邊受的安培力方向？（向上）cd邊受的電場(chǎng)力 呢？（向下）。在這樣的力作用下，線框?qū)?huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？（轉(zhuǎn)動(dòng)）線

11、框轉(zhuǎn)過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)，ab和cd 邊受到的力有什么變化嗎？（方向不變，大小也不變），這將帶來(lái)什么效果？（繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)） 當(dāng)轉(zhuǎn)過(guò)了 90度，此時(shí)兩條邊的受力又怎樣？（仍舊大小方向都沒變）此時(shí)它帶來(lái)的效果還 一樣嗎？（不一樣，它已經(jīng)不能使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)了）既然如此，那線圈將如何運(yùn)動(dòng)？（線圈因?yàn)?慣性仍舊轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)90度位置后，兩邊受力的效果使得它減速轉(zhuǎn)動(dòng)，減為0后又轉(zhuǎn)回去， 最后在90度兩邊進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)）（,總結(jié)：有些同學(xué)剛才的實(shí)驗(yàn)中做出的電動(dòng)機(jī)就像剛才演示的一樣，只能來(lái)回?cái)[，卻無(wú)法持續(xù) 地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。提問：要讓線圈能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，必須滿足什么條件？（必須讓兩邊受到的力過(guò)了 90度的面之后就反向）要達(dá)到這樣的效果能采取些

12、什么措施呢？（學(xué)生通過(guò)左手定則不難判斷出，要讓 F反向，可以每過(guò)90度交換磁鐵的位置，每過(guò)90度交換電池正負(fù)極）比較這些措施，哪個(gè) 更可行呢？或者說(shuō)你能不能設(shè)計(jì)出什么方便安全可操作性強(qiáng)的方案呢？（這里隨同學(xué)去設(shè) 計(jì)，有些同學(xué)會(huì)聯(lián)想到此處通入交流電，或者磁鐵用交變電流形成的電磁鐵，這些要及時(shí)表 揚(yáng)，并引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎?，如果必須用直流電達(dá)到同樣效果可采取的措施）總結(jié)：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和不斷的改進(jìn)和思考，現(xiàn)在我們已經(jīng)有了一個(gè)較為成熟的方法。這就 是換向器。課件演示:大家可以仔細(xì)看看屏幕，現(xiàn)在屏幕中多出來(lái)的那個(gè)裝置就是換向器。它的兩端是 電刷，它們均由金屬制成，只要接觸就能導(dǎo)電。線圈中本來(lái)電流時(shí)從ab進(jìn)入

13、從cd流出的， 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到90度時(shí)，電刷和兩邊都不接觸，于是線圈中沒有電流，它依靠慣性仍舊轉(zhuǎn)過(guò)去, 過(guò)了 90度后，電刷復(fù)又和兩邊接觸，但線圈中電流的方向卻變成了從ab出從cd入，不惜 要大費(fèi)周章，我們就達(dá)到了電流反向的目的。實(shí)驗(yàn)裝置如屏幕所示，這是電磁炮的簡(jiǎn)化裝置，鋁棒相當(dāng)于炮彈，靜止放置在水平導(dǎo)軌上。 請(qǐng)同學(xué)們閉合電鍵，觀察鋁棒的運(yùn)動(dòng)。提問：在實(shí)驗(yàn)之前，請(qǐng)大家思考，電路閉合的時(shí)間能不能很長(zhǎng)？（不能）為什么？（由于整 個(gè)回路中電阻很小，因此閉合電鍵后，電流很大，相當(dāng)于短路電流。）為了使現(xiàn)象明顯，鋁 棒最好放在靠近磁鐵的哪個(gè)位置？（靠近磁極的位置）（四）應(yīng)用鞏固演示：演示大型實(shí)物直流電動(dòng)機(jī)。剛才我們已經(jīng)分析了電動(dòng)機(jī)的原理，現(xiàn)在，讓我們拆開一 個(gè)真正的“大家伙”看看里