2016年秋人教版九年级第二十章电和磁第4节 电动机课时导学案+课后达标检测(有详解).doc

第4节 电动机
课时导学案
【学习目标】
1．通过实验，知道磁场对通电导线有力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。
2．通过实验观察，知道磁场能使通电线圈转动，了解换向器的工作原理。
3．了解直流电动机的构造、工作原理及能量的转化。
重点：通电导线在磁场中受到力的作用。
难点：直流电动机的构造和工作原理
【自主学习】
一、 磁场对通电导线的作用
1、阅读课本P133演示，闭合开关，发现导体ab运动起来，可以得知通电导体在磁场中受到　力 的作用。
2.实验方法：
(1)磁力是看不到、摸不着的,所以在实验中是利用　转换　法,根据　导体是否运动　判断导体的受力情况。
(2)通电导体的受力方向可能与多个因素有关,在探究时,需利用　控制变量　法。
3、实验设计：
(1)探究通电导体受力方向与电流方向的关系：
思路：需控制　磁体磁场方向　不变,改变　电路中的电流方向　。如课本图所示,通过　调换电源正负极 改变电流方向。
(2)探究通电导体与磁场方向的关系：
思路：需控制　电流方向　不变,改变　磁体的磁场方向　。如课本图所示,通过　对调N、S极　,改变磁体的磁场方向。
4、实验记录及分析：

分析实验数据,你可得出的实验结论是
(1)与电流方向的关系：磁场方向一定时,电流方向相反,导体受力方向相反 ;
(2)与磁场方向的关系电流方向一定时,磁场方向相反,导体受力方向相反 。
5、如果把一个通电的线框放到磁场中，观察它会怎样运动，发现线圈会转动起来，为什么线圈是转动而不是直线运动呢？线圈会持续转动下去吗？

答案：由于线圈两边的导线中的电流的方向是不一样的，所以它们受到力的方向也就不一样，受到方向相反的力所以转动起来。 不会.
6、阅读课本P134想想议议，将漆包线一端的漆层全部刮掉,另一端的漆层只刮去 半 周,接通电路,观察线圈的转动情况。线圈　能　(选填“能”或“不能”)持续转动。
温馨提示：通电导体在磁场中受力运动，是电能转化为机械能。
二、电动机的基本构造
1、如果把课本P134想想做做中线圈两端的绝缘漆全部刮去，会出现什么现象呢？
答案：接触电源，小线圈在磁场中发生转动，转到某位置摆动几下就不动了。
2、观察课本P135图20.4-5甲，通电线圈在磁场中两边受力，但方向 相反 ，这两个力不是 （选填：“是”或“不是”）平衡力，线圈发生 顺时 针转动。
3、观察课本P135图20.4-5乙，当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受 平衡力 作用，线圈这一位置叫做 平衡位置 。当线圈从甲图向图乙位置转动时，线圈为什么越过乙图位置，还能继续转动一点?
答案：由于具有惯性.
4、观察课本P135图20.4-5丙，线圈靠惯性越过平衡位置后，磁场力对线圈转动起促进作用还是阻碍作用？结果使线圈怎样转动？最终线圈停留在甲、乙、丙图中的哪个图静止下来。
答案：阻碍 逆时针旋转 乙
5、阅读课本P135最后一段，想一想：如果在线圈转动的后半周，设法改变 电流 方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能持续转动下去了吗？在直流电动动机中，是通过 换向器 可以使线圈中电流每半周改变一次。
6、甲图线圈中电流的方向是 dcbd （填写字母），转到乙图，再转动时，线圈中电流的方向是 abcd ，线圈中电流方向改变了，磁场力促使线圈持续转动下去。

6、填一填：换向器
(1)构造：由两个半圆形_铜制半环___组成。
2)作用：每当线圈刚转过__平衡位置___时,换向器在__电刷__的配合下,能自动改变线圈中的_电流方向__,使线圈持续转动下去。
温馨提示：（1）实际电动机，有多匝线圈，每个线圈都接在一对换向器上，以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动；（2）电动机是将电能转化为机械能的用电器；【合作交流】
1. 在课本P133图20.4-1的实验中，为什么金属杆要放到光滑的金属导轨上?
提示：金属杆和金属导轨都是导体,只要金属杆与金属导轨接触就会有电流通过,且金属导轨越光滑,金属杆运动时受到的阻力就越小。
答案：使金属杆中有电流通过;减少金属杆运动时受到的阻力。
2、当通电导体与磁感线平行放置时,通电导体　　　　(选填“运动”或“不运动”)。
【点拨】当通电导体中的电流方向与磁感线方向垂直时,受到磁场力的作用;当通电导体中的电流方向与磁场方向平行(即电流方向与磁场方向相同或相反)时,所受磁场力的大小为零,所以通电导体放入磁场中不一定都会受到力的作用。
答案：不运动
3、怎样改变通电导体在磁场中受到的力的大小?
【点拨】通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关,所以改变力的大小应该考虑电流的大小和磁场强度。
答案：利用改变电压或在电路中加入滑动变阻器改变电路中电流的大小或改用磁场强弱不同的磁体,都可以改变通电导体在磁场中受到的力。
4、在课本P136图20.4-6中的电动机中，线圈转动一周，电流方向改变几次？
【点拨】线圈在整个转动过程中,依靠两个半环与电刷配合,每转动半周,线圈中电流方向就改变一次,实现了线圈连续转动。
答案：两次
5、下图是扬声器示意图，说明扬声器的工作原理

【点拨】扬声器也是利用了通电导体在磁场中受到力的作用。
答案：当扬声器中通有电流时，线圈受到磁场的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。线圈就产生了随电流大小和方向变化的振动，带动纸盆振动从而发出声音。
【效果展示】
1. 如图所示,用来研究磁场对电流作用力的实验装置是(　D　)

2、 （2015枣庄）

3. 如图所示,直导线通电时发生偏转,说明__磁场__对电流有力的作用,可以利用这个原理制作_电动机__。如果只改变电流方向,直导线偏转方向_改变___。

4、在探究通电导线在磁场中受力方向与什么有关系时,一位同学做了如图甲、乙、丙所示的三个实验,图中AB表示闭合电路的一部分导线,导线上的箭头表示电流方向,F表示导线受力方向,S、N表示蹄形磁铁的南北极。

(1)通过实验甲和乙说明,通电导线在磁场中的受力方向跟　电流　的方向有关。
(2)通过实验甲和丙说明,通电导线在磁场中的受力方向跟　磁场 的方向有关。
5.如图所示是电动机在工作过程中线圈处于平衡位置时的示意图,由于磁场对通电导体有　力　的作用,当线圈转至平衡位置时,两个电刷跟两个半环间绝缘部分接触,线圈中无电流通过,所以线圈不受力的作用,但线圈由于　惯性　会继续转动,从而越过平衡位置。

6.如图所示,在直流电动机的工作过程中,换向器起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的　电流方向　,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。实际使用的直流电动机由　转子　和　定子　两部分组成,如图所示的线圈为　转子　。

【助你学习】
磁场对通电导体作用力的特点
(1)通电导体在磁场中受到力的作用且受力方向取决于电流方向和磁场方向。
①当电流方向或磁场方向与原来相反时,受力方向也与原来相反;
②当电流方向和磁场方向同时改变时,受力方向不变。
(2)导体中的电流越大,磁场越强,受到的作用力越大。
(3)当导体中的电流方向与磁场方向平行时,导体不受磁场力的作用。
知识擂台
【课时达标】
选题测控表
知识点
题号
磁场对通电导线的作用
3、4、5、8、9、10、11
电动机
1、2、6、7、12
1.（2015福州）

解析：电风扇靠电动机转动中。
2、关于换向器,以下说法中错误的是(　D　)
A.直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的
B.当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电流方向
C.线圈在磁场内每转动一周,换向器就将线圈中的电流方向改变2次
D.直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电
【解析】据电动机的构造知,电动机的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的,故A不符合题意;为了使线圈持续转动下去,故当直流电动机的线圈刚过平衡位置时,换向器能立即改变线圈中的电流方向,从而实现上述目的,故B不符合题意;线圈在磁场中每转动一周,线圈就两次经过平衡位置,所以改变两次电流方向,故C不符合题意;换向器只能在平衡位置改变通过线圈中的电流方向,并不能将直流电变为交流电,故选D。
3、借助如图所示的实验装置,小明探究“磁场对通电直导线的作用”。闭合开关S,原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动。要使AB水平向左运动,下列措施中可行的是(　D　)

A.将A、B两端对调
B.将滑动变阻器的滑片P向右移动
C.换用磁性更强的蹄形磁体
D.将蹄形磁体的N、S极对调
解析：将A、B两端对调,只改变了导体的两端点;将滑动变阻器的滑片P向右移动,减小电路中的电流,减小了导线的运动速度;换用磁性更强的蹄形磁体,将增大导线的运动速度。这几种做法都不会改变运动方向,故A、B、C错。将蹄形磁体的N、S极对调,只改变一个影响因素(磁场方向),AB受力方向改变,则运动方向改变,故D正确。
4、如图所示是某同学在研究通电导体在磁场中受力作用的实验图，接通电源后，导体AB受力的作用发生运动，然后改变电流方向或磁感线的方向，以下不正确的是（ A  ）

A．在上述实验现象里，是机械能转化为电能
B．通电导体在磁场里受力的方向跟电流方向有关
C．通电导体在磁场里受力的方向跟磁感线方向有关
D．同时改变电流方向和磁感线方向，通电导体受力方向不变
解析：通电导线在磁场中受到力的作用，导线在磁场中受力的方向与磁场方向、导线中的电流方向有关，当磁场方向或电流方向改变时，导线的受力方向会发生改变，若同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向不变。在实验中要消耗电能，导线受力运动，得到了机械能，所以此实验是把电能转化为机械能。
5、实验用电流表的内部构造主要包括金属线圈和磁铁,金属线圈悬置在磁铁的两极间,线圈同时与一根指针和一根蜗旋状弹簧相连,如图所示。当线圈中有电流通过时,线圈就会转动并带动指针偏转,显示出电流的大小。这种电流表的工作原理是(B)

A.磁极间存在着力的相互作用
B.磁场对通电导体有力的作用
C.通电导体的周围存在着磁场
D.电流的磁效应
【解析】电流表里面有一个永磁体,线圈和指针相连,线圈中通电以后受到磁场力的作用而转动。
6、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（B  ）

A．相反，是由于磁场方向相反了
B．相反，是由于流过ab的电流方向相反了
C．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了
D．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变
解析：对比甲、乙两图可以看出，甲图中ab电流方向与乙图中电流方向相反，磁场方向相同，所以受力方向也相反。
7、生活中很多用电器洗衣机、电风扇在工作时都要把_电__能转化为__机械能__能，它是通过电器中安装的__电动机__来实现此能量转化的。
解析：用电器工作时主要是利用电动机把电能转化为机械能的。电动机是利用了磁场对通电导线有力的作用的原理。
8、（2015泰州）

解析：通电直导线在磁场里运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。受力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关。
9、如图所示,将线圈一端引线上的绝缘漆全部刮掉,另一端只刮掉了半个侧面,放在磁铁上方后通电,线圈就会转动起来,这样便做成了一个简易电动机。其工作原理是 __通电导体在磁场中受到力的作用(或通电线圈在磁场中受力转动或磁场对电流有力的作用)_;
若要改变线圈的转动方向,请写出一种操作方法： _将磁铁倒置(或对调电池两极)____。

【解析】电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用;通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关,如果磁场方向不变,改变电流方向时,通电导体在磁场中的受力方向改变,如果电流方向不变,改变磁场方向时,通电导体在磁场中的受力方向改变,如果同时改变磁场方向和电流方向时,通电导体在磁场中的受力方向将不变。
10、2015宁波）

解析：灯丝被磁体吸引是因为在磁场里会受到磁力的作用；通电导体在磁场中受力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关。
11、如图所示实验装置是用来研究　磁场对通电导线的作用　(选填“电流磁效应”或“磁场对通电导线的作用”)的。实验中把导线ab放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,会观察到导线向右运动;如果把电源正、负极对调后接入电路,会观察到导线ab向　左　(选填“左”或“右”)运动;如果不对调电源正、负极,但把蹄形磁体上下磁极调换一下,会观察到导线ab向　左　(选填“左”或“右”)运动;如果把电源正、负极对调,同时把蹄形磁体上下磁极也调换一下,则会观察到导线ab向　右　选填“左”或“右”)运动。

【解析】实验装置中有电源,且不是为了吸引铁性物质,故不是研究电流磁效应,而是研究磁场对通电导线的作用。实验过程中,电源正负极对调或上下磁极调换,都会使导线ab的运动方向变化,二者同时改变,导线ab的运动方向不变。
12.如图所示,使线圈位于两磁极间。

(1)通电后,图甲中ab段导线的电流方向是　由a到b　(选填“由a到b”或“由b到a”)。图甲中ab段导线受磁场力的方向向上,用箭头标示出图丙中ab段导线所受磁场力的方向。
(2)线圈转过图乙所示位置,用　改变电流方向 的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。
【解析】根据题图中的电源左正极、右负极可以判断,通电后,图甲中ab段导线的电流方向是由a到b。图丙中ab段导线中的电流方向依然是由a到b,磁场方向也没有变化,故所受磁场力的方向和图甲中相同,方向向上。图乙中线圈处于平衡位置,改变电流方向可以使线圈继续转动。
答案：(1)由a到b

(2)改变电流方向
【对接中考】
选题测控表
本节中考常考知识点
考查角度
题号
磁场对通电导线的作用
（1）实验装置；（2）实验现象；（3）实验结论
1、3
电动机
（1）原理；（2）换向器的作用；（3）能量转化
2
1、（2015白色改编）

解析：这是探究通电导体在磁场中受力运动的实验装置，电动机就是根据这个原理制成的，在这个实验中，电能转化为机械能。
2、(2015广州) 如图所示，线圈abcd位于磁场中，K与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当K改为与2接通时，ab段导线受磁场力（A）
A．方向向下　　　　　　　B．方向向上
C．为零，因为电源反接　　D．为零，因为电路一定是断路

【解析】通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，只改变电流方向或磁场方向，受力方向发生改变，在题中，没有改变磁场的方向，K接1改成K接2，只改变了电流的方向，所以受力方向改变，原来方向向上，K接2后方向向下.
3、（2015锦州改编）

解析：开关断开，导体没有电流，导体不动，说明导体没有受到力的作用；开关闭合，导体中有电流，导体动起来，说明通电导体在磁场中受到力的作用。改变磁场的方向或者电流的方向，可以使原先静止的铝管开始运动的方向发生改变；电动机是根据这个原理制成的。