九年级物理电动机教案

2016-10-30

九年级物理电动机教案设计：

教学准备

教学目标

1.1 知识与技能：

①了解磁场对通电导体的作用;

②初步认识直流电动机的构造、原理、应用。

1.2过程与方法：

通过演示，提高学生分析概括物理规律的能力。

通过制作模拟电动机的过程，锻炼学生的动手能力。

1.3 情感态度与价值观：

通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识的兴趣。

教学重难点

2.1 教学重点磁场对电流的作用。

2.2 教学难点分析概括通电导体在磁场中的受力方向跟哪两个因素有关。

理解通电线圈在磁场里为什么会转动。

教学工具

多媒体设备

教学过程

6.1 引入新课

【师】老师在你们这个年纪的时候，最爱玩的一种玩具是四驱赛车，也是以前的孩子们都很喜欢的，现在也有很多小孩喜欢，这个四驱赛车在跑道里面跑得非常非常快，为什么能这么快呢，主要是因为小赛车里面装有了能提供强动力的马达，也就是我们这节课要来学习的——电动机。

【师】很多同学可能会有疑问，这个电动机嘛，顾名思义，肯定是用电就能动的一个机器，那这个和我们学的内容——磁，有啥样的关系呀。好，那么接下来我们来做一个简单的实验，大家一起来见证一下电和磁的进一步关系。

【师】在之前我们通过奥斯特实验已经知道：通电导体旁边的小磁针会发生偏转，所以电流所引发的磁场，是可以和磁铁的磁场一起做点事的。我们接下来的实验就是要进一步探究其中的关系。

【实验】

1、把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab,观察它的运动，说出观察到的现象，讨论得出它的结论。

【实验现象】接通电源，导线ab向外(或向里)运动。

【实验结论】通电导体在磁场中受到力的作用。

2、把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线ab的电流方向与原来相反，观察导线ab的运动方向。

【实验现象】合上开关，导线ab向里(或向外)运动，与刚才运动方向相反。

【实验结论】这说明通电导体在磁场中受到的力的方向与电流通过导体的方向有关。

3、保持导线ab中的电流方向不变，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导线ab的运动方向。

【实验现象】磁极调换后观察到导线ab的运动方向改变。

【实验结论】这表明通电导体在磁场中运动方向与磁感线方向有关。

实验表明：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系，当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。

【师】那么刚刚这个小实验，充分表现了通电导线在磁场中的运动情况，这个就是电动机运动的工作原理。

6.2 新知介绍

1、磁场对电流的作用

通电导体在磁场里受到力的作用,所受力的方向跟磁感线的方向和电流的方向有关,它们之间的关系可用左手定则来判定。

左手定则:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都根手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在的平面跟磁感线垂直,拇指所指方向就是通电导线在磁场中的受力方向。

如上图所示，电流从电池正极出，流过金属棒，根据上述的左手定则，张开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都根手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,并使四指指向电流方向,这时手掌所在的平面跟磁感线垂直,拇指所指方向就是通电导线在磁场中的受力方向。(详见下图)。

所以拇指指向右边，也就是金属棒的移动方向。

【例题】如图所示的装置中，当闭合开关、导体ab中有电流通过时，导体ab就会运动起来，关于这一现象的说法，正确的是( )

A.此现象说明磁可以生电

B.导体ab运动方向与电流方向和磁场方向有关

C.发电机是利用这一现象来工作的

D.在该现象中，机械能转化为电能

【分析】

A、当闭合开关、导体ab中有电流通过时，导体ab就会运动起来，此现象说明电能生磁，故A错误;

B、当电流方向和磁场方向有一个方向发生改变时，导体ab的运动方向就发生改变，说明导体ab运动方向与两者方向有关，故B正确;

C、力是改变运动状态的原因，物体运动说明它受到了力，而这力只能是磁场提供，因为导体棒受到力的作用，我们可以让线圈不停地转下去，这就是电动机原理，故C错误;

D、在该现象中是电能转化为机械能，故D错误.

故答案选B

【例题】如图所示，当开关S闭合，原本静止的轻质硬直导线AB会水平向右运动.要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是( )

A.将导线A、B两端对调

B.将蹄形磁体的N、S极对调

C.换用磁性更强的蹄形磁体

D.将滑动变阻器的滑片P向左移动

【分析】

知识点：通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与两个因素有关：一个是磁场方向，另一个是电流方向.如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变.此实验是电能转化为机械能。

A、将A、B两端对调，受力运动方向不变，故A错.

B、将蹄形磁体的N、S极对调，只改变一个影响因素(磁场方向)，受力运动方向改变，故B正确;

C、换用磁性更强的蹄形磁体，将增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故C错;

D、将滑动变阻器的滑片P向左移动，增大电路中的电流，增大导线的运动速度，不会改变运动方向，故D错;

故选B。

2、电动机

电动机的原理:通电导体在磁场中受力而运动(磁场对电流的作用);

导体受力方向随磁感线方向和电流方向的变化而变化;

【电动机组成】

电动机由两部分组成：转子和定子。电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子;

【电动机能量转化】

电能转化为机械能，通电导体在磁场中运动消耗了电能，得到了机械能。

【电动机的工作原理】

上图，根据所学内容，左上图，线圈开始顺时针转动。

上2图，线圈达到如图所示位置，受力通过左手判断，上端铁棒受力向上，下端铁棒受力向下，所以处于平衡位置，线圈由于受到惯性继续转动，通过平衡位置后，两电刷恰好接触半环间绝缘部分，在换向器作用下，电流改变方向。

下左图，电流方向改变后，通过判断，线圈仍顺时针转动。

下右图，线圈又到平衡位置，换向器自动改变电流方向。

上述就是电动机的整个工作过程及原理。

电流是因,运动是果(因为有电流而运动)?;

通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。

【例题】线圈abcd转动过程中经过图甲、乙位置时，导线ab所受磁场力的方向( )

A.相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变

B.相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了

C.相反，是由于流过ab的电流方向相反了

D.相反，是由于磁场方向相反了

【分析】

电动机的原理是：通电导线在磁场中受力的作用，其受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，即只要改变一个量，其受力的方向就会改变一次。

由于电流从电源的正极出发，故此时图甲中ab的电流方向是由b到a;在图乙中，由于磁场的方向没有改变，电流的方向是由a到b，故此时线圈受力的方向改变。

故选C。

【例题】小明用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示，闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动.为使线圈持续转动，下列措施中可行的是( )

A.换用电压更大的电源

B.换用磁性更强的磁体

C.重新制作匝数更多的线圈，将线圈两端的漆全部刮去

D.在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈

【分析】

知识点：直流电动机中的换向器可以在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，改变线圈的受力方向，使线圈持续转动下去。将线圈两端的漆全部刮去后，没有了换向器，不能改变线圈中的电流方向，就不能改变线的受力方向，所以闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动，要想让线圈持续转动，需增加换向器，即在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故D符合要求;换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈不能改变线圈的受力方向，仍然不能持续转动，故ABC不符合要求. 故选D。