九年级物理全册 第十七章 从指南针到磁浮列车 第三节 科学探究：电动机为什么会转动教案 （新版）沪科版-（新版）沪科版初中九年级全册物理教案.doc

第三节 科学探究：电动机为什么会转动
一、课标要求
①通过学生亲自实验探究，体验科学研究的基本方法，即提出问题，观察实验，收集证据，分析和论证等，知道电动机转动原理。
②学会安装和制作简单的电动机。
二、教材分析
本节主要内容包括：磁场对电流的作用和电动机是怎样转动的。
本节为科学探究类型课，一定要学生通过亲身体验去发现规律。体验科学研究的基本方法，即提出问题，观察实验，收集证据，分析和论证等。
重点：电动机的转动原理
难点：明确电动机是怎样转动的。
三、课时安排：一课时
四、教学准备：小型直流电动机一台，电动机模型一台，学生电源一台，大蹄形磁铁一块，用铝箔自制圆筒一根（代替课本图17-25中自由滚动的金属杆）支架（支起金属轨道），课本图17-26的挂图，有条件的学校可进行学生分组实验或利用多媒体课件。
五、教学设计：
教学内容
教师活动
学生活动
备注

一、电动机的构造

二、磁场对电流的作用

三、电动机是怎样转动的

四、制作简单的直流电动机
演示：给电动机通电，电动机转动。
师述：电流通过电动机，电动机的轴就转动起来，电动机的原理是什么？
我们要想解决这个问题，就得学习，科学探究：电动机为什么会转动。
一、电动机的构造
1、按教材设问提出问题：电动机内部结构怎样？它由哪几部分组成，它们各起什么作用？电动机是怎样转起来的？
2、引导学生围绕探究活动提出有意义的问题，将有助于探究活动有目的的进行。
二、磁场对电流的作用
1、演示课本图17-25中：“研究磁场对电流的作用”的实验，向学生渗透科学研究的方法。并提出问题：当接通电源时，我们看到锡箔筒(金属杆)运动起来，这说明了什么？
2、引导学生分析总结磁场对电流产生作用的两个不可缺少的条件是什么？
3、组织学生讨论猜想是否能想出让锡箔筒(金属杆)反向运动的方法？
4、教师演示锡箔筒的反向运动扯并提问题：以上实验说明了什么？你能否通过观察比较，以及分析得出的结论填写下列内容：
磁场对通电导体具有_________的作用，其作用的方向与______、________有关。
三、电动机是怎样转动的？
1、你是否有办法让锡箔筒(金属杆)在轨道上持续往复运动？
2、让学生分组讨论、交流，并通过学生回答予以肯定。
3、讲述：不断改变电流方向或磁方向，比较两种办法，自然是改变电流方向比较容易。
4、提出问题：如果把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力情况是怎样的呢？
5、组织学生分组讨论交流并回答问题。
6、教师出示课本图17-26的挂图，引导学生分析：
(1)通电时图(a)中AB边和CD边都在磁场中，都要受力，因为电流方向相反，所以受力方向也肯定相反。
(2)仔细观察课本图17-26中(a)、(b)、(c)、(d)四图后你能说出电动机是怎样转动的吗？换向器的作用是什么？
四、制作简单的直流电动机
1、同学们理解了电动机的工作原理后，教师顺势引导学生动脑思考“制作简单的电动机”这一有挑战性和刺激性的问题。
2、组织学生分组进行制作。
3、教师巡视学生进行制作情况。
4、让学生分组讨论、交流，并通过学生展示给予肯定。
课堂练习：
1、通过导体和通电线圈在磁场里受到力的作用而发生 时，消耗了 能，得到了
能，在这种现象里， 能转化为 能。
2、要使直流电动机的线圈能连接转动，必须设法使电线圈刚转过平衡位置时就自动改变
方向，完成这一任务的装置叫做
。
3、利用磁场对通电导体产生力的作用来制造的电器是（ ）
A.电动机B.发电机
C.电铃D.电磁铁
学生小结：
课外作业：
调查一下，你家中有哪些用电器，用到了电动机？
观察思考

认同所研究的问题

1、将一台直流电动机模型接入电路，闭合开关观察电动机的转动。
2、拆开这台直流电动机模型，观察它由哪几部分组成，每个部件的作用是什么？

观察、思考、回答

分析、讨论、交流得结论
磁场与电流

交流猜想，归纳得结论、利用控制变量法，a、当保持磁场方向不变，看锡箔筒的运动方向怎样
b、…… 电流……
……磁场……
观察、思考、填写

讨论、交流、回答

针对问题看书、自学、并讨论、交流

观察、分析、讨论、交流、回答

分组制作

分组讨论、交流

完成练习
反馈矫正
小结本节
课外调查
引入新课

启发和引导学生仔细观察实验探究，有些问题先让学生进行猜想，并整理学生的猜想

本节课的教学用演示直观为主的综合启发式进行比较好。目的是不仅让学生主动获取知识，而且让学生学习获取知识的方法。

配合教学，可放映教学录像带直流电动机

六、板书设计
一、电动机的构造：
直流电动机主要由：磁铁、线圈、换器和电刷等构成。
二、磁场对电流的作用
1、磁场对通电导体具有力的作用，其作用的方向与磁场方向、电流方向有关。
2、磁场对电流产生作用的两个比不可缺少的条件是磁场和电流。
三、电动机是怎样转动的
1、原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的。它工作时将电能转化机械能。
2、换向器的作用：每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变通入线圈中电流的方向，使线圈连续转动。
七、教学反思

教学参考
一、直流电动机中线圈能持续转动的原因
由于通电线圈在磁场中受力的方向，跟电流的方向和磁感线方向两个因素有关，因此，从理论上讲，改变线圈受力方向有两种方法，一是改变磁感线方向，也就是说及时交换磁极，显然这是不容易做到的，二是改变线圈中电流的方向，这在实际中，通过换向器比较容易实现。
一个原因是线圈每当经过平衡位置时，由于惯性会转过平衡位置；另一个原因是，当线圈刚转过平衡位置时，通过换向器及时改变了线圈中的电流方向。
二、电动机的分类
电动机分直流电动机和交流电动机两大类，用直流电源供电的叫做直流电动机，用交流电源供电的叫做交流电动机。
实际的直流电动机比模型电动机要复杂得多。为了使机器平稳运转，线圈不仅要匝数多，而且还应嵌在圆柱铁芯上，组成转子。换向器也由许多铜片组成。
与热机相比较电动机有许多优点，在功率相同的情况下，电动机的体积小，工作时不排出废气、烟尘和蒸汽，也不需要燃料和水的储备，由于电动机的构造简单，制造方便，效率高，所以应用十分广泛。
直流电动机通常用于电气机车、电车以及轧钢机、起重机等，而家用电器用的一般都是交流电动机。
学案
一、学习目标
1、通过亲自实验探究，体验科学研究的基本方法，即提出问题、观察实验、收集证据、分析和论证等。
2、通过学习能说出电动的原理
3、通过学习会安装和制作简单的电动机。
二、学法指导
1、通过实验探究，体验科学研究的基本方法，即提出问题，观察实验，收集证据，分析和论证等。知道电动机转动的原理。
2、通过观察、操作、了解电动机的构造，能安装和制作简单的电动机。
3、针对教材中“如何使金属杆在轨道上往复运动？”这一挑战性的问题，通过学生发散思维的基础上概括出两条途径：不断改变电流方向或磁场方向，并用比较的方法得出：改变电流方向比较容易。
4、通过阅读，交流认识换向器所起的关键作用。
三、释疑解难
1、为什么在实验中连接好电路，开关闭合后，电动机仍不转动？
电动机不转的因素有四种：一是安装错误；二是电路不通或电流过小；三是摩擦阻力太大；四是线圈处于平衡位置，对这四种因素应分别处理：（1）检查电路的正确性。（2）应检查线圈轴与支架之间以及电刷与换向器之间的情况。（3）电路不通或电流过小的因素较多，主要有：①电源电压太低；②滑动变阻器阻值过大；③电路未连接好；④线圈或电路中有断路现象。（4）线圈处于平衡位置时，拨动线圈，让它通过平衡位置，电动机即可转动。
2、理解换向器的作用
当线圈转到线圈平面与磁感线方向垂直时，两电刷刚好接触两半环间的绝缘部分，线圈由于惯性，还能稍微再转过一些。而线圈稍转过一定角度后，两半环接触的电刷就调换了，线圈中的电流方向也随之改变，从而保证了线圈能不停地转动下去。
四、自我检测
1、直流电动机是根据 制成的，它是把 能转化为 能的装置。
2、通过导体在磁场里受力的方向与 方向和 方向有关。
3、在下列家用电器中，应用的是直流电动机的是 （ ）
A.录音机 B.电动剃须刀 C.电吹风 D.电风扇
4、直流电动机的线圈能够持续转动，是通过 （ ）
A.改变磁极的极性
B.改变线圈中的电流方向
C.同时改变磁极的极性和线圈中的电流方向
D.不改变磁极的磁性，也不改变线圈中的电流方向
五、交流园地

六、课外空间
电动机
电动机分直流和交流两大类。后者又分异步电动机和同步电动机两种。异步电动机的定子铁芯由许多硅钢片相互绝缘叠压成筒形结构，内表面有凹槽，定子线圈绕组就放在这些槽里。转子也用硅钢片叠压而成，固定在机轴上。若异步电动机的定子线圈通过交流电，就形成旋转磁场。处在磁场里的转子产生感应电流与磁场相互作用，使转子旋转。其转速总是小于旋转磁场的转速，故名异步电动机。同步电动机的定子与异步电动机相同，转子线圈通电时产生固定磁场，定子的旋转磁场以一定转速旋转，吸引转子和它同步旋转。直流电动机与直流发电机完全相同，可以互用。其定子产生固定磁场，转子通过换向器使线圈在各个位置上有固定的电流方向。通电的转子线圈在定子的磁场作用下磁转。直流电动机按激磁方式（磁极的激磁绕组与电枢绕组的连接方式）的不同可分为他激、并激、串激和复激等几种。
凡容量在100kW以下没有特殊要求的机械可都用某种异步电动机。对起动力较大而调速范围不大的设备（如吊车、绞车和升降机等）宜用同步电动机。直流电动机的主要特点是起动力矩较大并可在较大范围内连续调速，适合于某些刨床、铣床和轧钢机的控制设备，以及汽车、电气火车和市内电车等。按电动机的结构型式有防护式和封闭式等。防护式电动机用保护罩隐蔽通风孔，防止铁屑和雨水等进入内部；封闭式电动机没有通风孔，靠电动机自身表面散热，灰尘和水气不能进入内部，特别适用于工地、锅炉房、化工厂等灰尘、潮气和腐蚀性气体较多的地方。
拖“辫子”的电动机
在地壳与大气层的电离之间，竟存在着有3×105V电位差的大气电场，这大气电场虽然很高，但由于空气的电导很小，产生的电流非常微小。
大气电场虽然早被发现，但一直无法利用。人们发现了一种能长久保持带电状态的物质——驻极体以后，有人利用它的开缝效应制成一种新型电动机。这种电动机需要高电压（几千伏以上）和低电流（几毫安、甚至几微安）的电源才能工作，而大气电场恰好具备这些特点。于是一台既不用直流，又不用交流的特殊电动机在美国西弗吉尼亚大学问世了，它被称为“大气电场电动机”。
这台电动机拖着两根长长的“辫子”，一根与该大学一幢11层的大楼上的天线相接，另一根与地线相接。这样可从大气电场里获得上千伏的电压和1UA的电流，电动机每分钟可转几百次。大气电场电动机由三个圆盘组成，上、下两个圆盘用铝箔和云母胶合而成，并在铝箔中间开一道细缝，细缝两边的电极分别加上不同极性的电压时，中间的驻极体就会受到一个与两个电极平行的作用力，于是转动起来。电机的转轴是一根有机玻璃棒，两端用宝石轴承支持着。
目前，大气电场电动机的最大功率已超过100W，但如用作动力装置尚有一定距离。如果将来能设计出一种能获得较大电流的天线，使更大功率的大气电场电动机转动，那么，人类就能从大气电场这个天然发电厂里取得廉价电力了。