第三节科学探究：电动机为什么会转动.doc

沪科版《16.3科学探究：电动机为什么会转》教学设计
【教学目标】
知识与技能：
1、知道磁场对通电导体有作用力。知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。
2、知道通电线圈在磁场中转动的道理。知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。
3、学会安装和制作简单的电动机。
4、培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力
过程与方法：
1、       和探究磁场对电流的作用的过程。
2、       析直流电动机的主要结构和工作原理。
情感态度与价值观：
1、   让学生通过亲自的实验探究，体验科学的研究基本方法，培养学生科学探究的意识。
2、   通过了解物理知识转化成为实际技术的过程,进一步提高学习科学技术知识的兴趣。
3、   初步培养创造发明意识。
【教学重点】1．观察通电导体、通电线圈在磁场中受力运动的过程；
2．电动机的工作原理
【教学难点】
理解电动机的工作原理。
【教学准备】电池组一只,开关一只,导线托架两个,直流电动机模型一个,直导体(金属杆),蹄形磁体一个,环行磁体一个,自绕线圈一个,铁架台一个,方框线圈在磁场中的直观模型,电刷和换向器模型。
【教学方法】
先学后教再练法、“堂堂清”法、实验探究法，启发式教学法。
【教学过程】
一、、先学（学生预习、自学并练习下面的题不要求每个题都要全部正确。上课前完成）
1、动机的工作原理是————他工作的时候是把———能转化成———能。
2、电能来源广泛，蓄电池是把------能转化成———能。水力发电是把------转化成———能。火力发电是把———能转化成———能，风力发电是把———能转化成———能，太阳能电池是把———能转化成———能，核电站是把———能转化成———能。
3、改变电动机的转动方向可以---------------------或者-------------------------------
4、红同学用一只小直流电动机制作了一台汽车模型，装上电池小汽车就能在地上快速地奔跑。它是利用通电线圈在磁场中__________的原理。小汽车行驶时，电流通过电动机做功，消耗__________能，转化为__________能。如果要让小汽车倒着开，最简单的办法就是________________。
5、动自行车使用电动机做动力。与摩托车比较，它的主要特点是（   ）
 A.无污染；                        B.不消耗能源；
 C.蓄电池中的铅、镉能会污染环境；  D.噪声较小。
二、后教（引入新课和新课教学）
1、奥斯特实验证明了什么？ 通电导体周围存在磁场，并通过磁场使小磁针偏转，即电流对磁体有力的作用．奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，说明电可以生磁。
2、机为什么会转动呢？出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。
提问：电动机是根据什么原理工作的呢？
讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现--电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。进一步启发学生：再让我们逆向思索，磁体对电流有无力的作用呢？即磁体对通过其磁场电流有无力的作用呢？引导学生思考并用以前学习过的知识。通过讨论交流得到：根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。下面我们通过实验来研究这个推断。
3.进行新课（1）现在让同学们把你自己手上的电动机小心的拆开，仔细观察它的组成也就是结构。你们先猜想：为什么电动机能够持续的旋转。（激发学生兴趣）。老师讲授：现在我们先通过简单的实验探究来看电动机是怎么旋转的：
(2)磁场对电流的作用 。教师演示书本上的磁场对电流的作用的实验：先介绍实验装置，将金属杆两端的放在在支架上（如书本上的图），连接好电路，使金属杆静止在磁铁的磁场中(参见课本中的图)。注意：要用很轻的金属杆作通电导体（因为很轻的金属杆轻，受力后容易运动，以便我们观察）。
用一节干电池给很轻的金属杆通电(瞬时短路)，让学生观察很轻的金属杆的运动情况，并回答小黑板上的题1：给静止在磁场中的很轻的金属杆通电时，很轻的金属杆会_____这说明_____。学生观察后得到： 通电导体在磁场中受到力的作用要运动。教师进一步启发：金属杆运动有个方向的问题，能否让很轻的金属杆向相反的方向运动呢？学生交流讨论、猜想。不要否决学生的各种猜想，然后教师和同学们共同进行实验，来验证同学们提出的各种猜想。排除各种错误的猜想。最后让学生总结磁场对电流产生的里的方向与哪些因素有关。
教师演示实验结束后，通过学生观察说明：1：电流方向改变，2、磁感线方向改变，让学生观察金属杆运动后回答下面问题：“堂堂清”当堂训练。保持磁场方向不变，交换电池两极以改变金属杆中电流方向，金属杆运动方向会______，这说明______。保持金属杆中电流方向不变，交换磁极以改变磁场方向，交换磁极金属杆运动方向会______，这说明______。同时改变金属杆中电流方向和交换磁极，金属杆运动方向会______，这说明______。
  教师归纳实验得到结论：通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁场方向有关。
(3)磁场对通电线圈的作用
   教师进一步启发提问：应用上面的实验结论，我们来分析一个问题：如果把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力情况将是怎样的呢？
  出示方框线圈在磁场中的直观模型，并出示如课本上图的挂图(此时，图中还没有标出受力方向)。
  引导学生分析：通电时，图甲中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。教师提问：你们想想看，线圈会怎样运动呢？学生思考并猜想‘教师再演示实验：（将电动机上的电刷、换向器拆下，实质是线圈）后通电，让学生观察线圈的运动情况。学生观察到线圈转动，教师讲授并指明：线圈转动正是因为两条边的导线受力方向相反，边说边在挂图上标明ab和cd边的受力方向。
   提问：线圈为什么会停下来呢？
   利用模型和挂图让学生分析：在甲图位置时，两边受力方向相反，但不在一条直线上，所以线圈会转动。当转动到乙图位置时，两边受力方向相反，且在同一直线上，线圈在平衡力作用下保持平衡而静止。得到结论：通电线圈在磁场中受力转动，到平衡位置时静止。教师提问：那有什么方法能够让电动机持续的旋转呢？让学生回顾刚才做的磁场对电流的作用的实验后教师启发提问：刚才的实验同学们能否想个办法让金属杆在轨道上往复运动呢？学生讨论后回答出有两条途径：不断改变电流的方向和不断改变磁场的方向。然后让同学们思考和比较两种方法。哪种更容易些。学生自然看得出是不断改变电流的方向比较容易。教师再把磁场对电流的作用的实验启发学生转到电动机上来，让学生思考：要怎样才能够不断改变电路中的电流。现在让学生在电动机上安装上电动机上的电刷、换向器，再接通电源。学生观察到电动机持续的转了。在让学生仔细观察刚才没有电刷、换向器和现在有了电刷、换向器线圈的转动情况，让学生思考和猜想换向器的作用。并小心的拆开电动机，这些观察换向器的作用。学生观察后得到：换向器的作用就是不断改变电流。“堂堂清”当堂训练。1、在下图的四个实验装置中，能说明电动机工作原理的是：（  ）

2、图3-5装置是一个___________，当接通电源，磁场内线圈abcd会________________，这过程是____________能转化为____________能.     
 三、     课堂小结
知道磁场对通电导体有作用力。知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。知道通电线圈在磁场中转动的道理。知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。学会安装和制作简单的电动机。
四、再练：作业设计“堂堂清”先学后教再练，课后分层训练（A为基础必全做；B能力提高，不要求全部做完；C拓展，只对优秀生个别辅导）A类
1、磁场对电流作用力的方向与＿＿＿＿方向和＿＿＿＿方向有关。
2、电动机的工作原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，电动机在工作过程中＿＿＿能转化为＿＿＿＿能。
3、最简单的直流电动机的换向器的作用是通过改变------------，以便电动机能够连续转动
4、某个直流电动机的模型通电后不能转动，其发生的故障原因可能是：（  ）A、电流方向接反了；                    B、磁铁磁性太弱；C、换向器和电刷接触不良；              D、轴与轴架的摩擦太大.
5、在“安装直流电动机模型”的实验中，为了改变电动机的转动方向，我们通常采用的办法是：________________或___________________.B类
1、一台直流电动机，它的额定电压220伏，电功率27千瓦，正常工作时电流是多大？工作半小时消耗电能多少千瓦时？
2、在“安装直流电动机模型”的实验中，有下面几个步骤：A.画出用导线把电动机、开关、滑动变阻器、电源串联起来的电路图，把图连接好电路B.把电源两极对调，改变线圈中电流方向，观察线圈转动方向C.闭合开关，观察线圈的转动方向D.利用滑动变阻器改变线圈中的电流大小，观察线圈转速的变化E再把磁铁两极对调，改变磁感线方向，观察线圈转动方向.请按实验的合理顺序排列起来：①_________ ②_________ ③_________ ④_________ ⑤_________
3、电动机跟热机比较的优点有：(1)________；(2)________；
  C类一个实验用的电动机与电流表串联后接在6V直流稳压电源上，闭合开关后电动机并没有转动，这时电流表的读数为5A，检查发现电动机轴上的齿轮被卡住了，排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的示数为1A，此时电动机能做的机械功的功率为多少？（提示：考虑正常工作时电能转化成热能和机械能，电动机不动时只有线圈电阻发热）

【板书设计】
第三节　科学探究：电动机为什么会转
1、电动机为什么会转动
2、转动原理：通电导体在磁场中受到力的作用；受力的方向，跟电流方向和磁场方向有关。
3、电动机怎样转动（受力情况、换向器的作用）