福建省福州市龙山初级中学九年级物理全册 17.3 科学探究 电动机为什么样会转动教案 （新版）沪科版.doc

17.3 科学探究 电动机为什么样会转动【教学目标】 知识与技能：了解通电导线在磁场中受力的作用，并且受力的方向与电流方向、磁场的方向有关；了解电动机的构造和原理。过程与方法：经历制作简单电动机的过程，探究电动机连续转动的原理。情感、态度与价值观：了解科学知识转化成应用技术的过程，提高学习科学技术的兴趣，培养创造发明的意识。【教学重点】直流电动机的工作原理。【教学难点】直流电动机工作过程中的特点。【教学准备】挂图，直流电动机模型【教学方法】演示实验法 讲授法【教学过程】一、复习引入，实验激趣。磁场对电流的作用1. 通电导体在磁场里受到力的作用我们可以做这样的实验，如图所示，把一根直导体ab放在蹄形磁体的磁场里，并与电源、开关、滑动变阻器组成一闭合电路。（1）合上开关，接通电路，导体ab中产生由a向b流动的电流，这时导体ab向左运动起来。（2）将电源上的正、负极接线对换，合上开关，导体ab中产生由b向a流动的电流，这时导体ab向右运动起来。（3）将蹄形磁体的磁极上下翻转，导体ab的运动方向也发生变化。通过上面的实验我们可以得出这样的结论：通电导体在磁场里受到力的作用。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。二、进行新课1、磁场对通电线圈的作用如图所示，在图甲中，通电线圈的ab边和cd边在磁场里受到力的作用，因两边中电流方向相反，所以两力方向相反且不在同一条直线上，所以线圈就转动起来。当转到图乙所示位置时，这两个力恰好在同一直线上，而且大小相等，方向相反，线圈保持平衡。我们把这个位置叫做平衡位置。通过这个实验我们发现，通电的线圈在磁场中要受力而转动。2. 直流电动机电动机就是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的，它将电能转化成机械能。下面我们来研究电动机是如何利用上述现象制成的，当然，我们先讨论最简单的一种电动机直流电动机。很多同学可能马上想到通电线圈在磁场中不能连续转动（转到平衡位置要停下来），而实际的电动机要连续转动。怎样解决这个问题呢？在前面的实验中，我们知道：当线圈转到平衡位置时，不是立即停下来，而是在平衡位置附近摆动几下才停下来。这是因为线圈转到平衡位置时具有一定速度，由于惯性它会继续向前转动，但由于这时受到的磁场力又会使它返回平衡位置，所以它要摆动几下，最后在摩擦的作用下逐渐停下来。要想让线圈在磁场中不断的转动下去，我们就要想办法在线圈刚刚转过平衡位置时，就改变线圈中两条边的受力方向。好在有线圈的惯性存在。要是在线圈正好在平衡位置就改变线圈的受力方向还不行呢，因为这时候两个力又是一对平衡力，所以整个线圈仍然不能转动下去。如何实现这一想法呢？我们知道影响通电导体受力方向的两个因素，从而得出：应该在线圈刚刚转过平衡位置时改变电流方向，或者改变磁感线方向。而要改变磁感线方向就是要及时交换磁极，显然这不容易做到；实际的直流电动机是靠及时改变电流方向来改变受力方向的。所以，使磁场中的通电线圈连续转动，就要每当线圈刚转过平衡位置，就改变一次电流方向。怎样才能使线圈刚转过平衡位置时就及时改变电流方向呢？用两个半圆铝（铜）环和电刷就构成了换向器，靠换向器就可以解决这个问题。上图就是换向器。两个金属半环分别接线圈的两端，两个电刷接电源的两端。换向器的作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。如甲图所示：电刷b和半环e接触，电刷a和半环f接触，此时线圈中电流方向是abcd，受力方向是ab边受力向上，cd边受力向下，线圈的转动方向是顺时针。如图乙所示：当线圈转到平衡位置时，此时电刷正好接触了两个金属半环中间的绝缘部分，所以线圈中没有电流流过，此时线圈在磁场中也不受力的作用。如丙图所示：当线圈由于惯性刚刚转过平衡位置时，电刷b和半环f接触，电刷a和半环e接触，此时线圈中电流方向是dcba，受力方向是ab边受力向下，cd边受力向上，转动方向是顺时针。如图丁所示：当线圈转到平衡位置时，此时电刷正好接触了两个金属半环中间的绝缘部分，所以线圈中没有电流流过，此时线圈在磁场中也不受力的作用。由于线圈的惯性，当其刚转过平衡位置时，就又返回到了如图甲所示的情况了，这样这个直流电动机就能连续不断的转动下去了。通过上面的直流电动机模型我们可以发现直流电动机的构造主要有：磁极、线圈、换向器、电刷。3、展示直流电动机模型1、介绍构造：支架线圈转子电刷定子（磁极）2、直流电动机的转动方向与转速。通电导体在磁场中受力方向（转动方向）与电流方向和磁感线方向有关。现在要使电动机模型中的线圈转动方向发生改变，应该将电源两极对调或将磁铁的两极对调。改变转速的方法：改变线圈中电流的大小。电流越大，直流电动机的转速越快。3、跟热机相比，电动机具有启动、停止方便、构造简单、体积小、效率高、对环境污染少等优点。三、学生小结四作业：板书：磁场对电流的作用1. 通电导体在磁场里受到力的作用通电导体在磁场里受到力的作用。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。2. 磁场对通电线圈的作用3. 直流电动机1）电动机就是利用通电线圈在磁场中受力