广东省惠州市惠东县港口中学九年级物理下册 16.2 探究电动机的转动原理学案 沪粤版.doc

二、探究电动机的转动原理一、情景引入电动机的发明和改进，将大大推动人类的文明进程，如车辆不再依赖石油了，利用电能或太阳能的电动机将交通工具驶向了高速公路。但我们知道电动机有两个主要的组成部分：磁体和线圈。通电线圈在磁场中高速运转，线圈是用导线和电池连在一起的，线圈的转动必然导致和电池连在一起的导线扭断！我们怎样解决这个问题呢？二、教材研究问题1怎样改变电动机的转动方向？探究课本p5图166所示实验，将观察到的现象填写在下面空格上：当接通电源时，看到金属杆_,这说明了_.。当保持磁场方向不变，改变电流方向时，金属杆_。当保持电流方向不变，改变磁场方向时，金属杆_。结论：磁场对通电导体具有_的作用，其作用的方向与_、_有关。问题2怎样解决电动机的线圈高速运转时，和电池连在一起的导线不会被扭断？我们有两个问题：（1）请观察课本图16-7中（b）图，这是平衡位置，就是线圈中上下二根导线受到二力平衡（大小相等、方向相反），怎样使线圈转动下去？（2）如果线圈可以转动，和电池连在一起的导线怎样才不会被扭断？试着动手解决这些问题，并和同学一起交流讨论。请阅读“活动探究换向器的作用”，认真观察换向器（图16-8），回答下列问题：（1）换向器的构造： 。（2）换向器的作用： 。问题3电动机转动的原理是什么？1、电动机的工作原理是如何的呢？请认真阅读课本p16-9图169，并与同学们交流讨论。2、请你解释动圈式扬声器的工作原理。三、典例分析例2.如图所示是直流电动机在两个不同时刻的工作原理图，以下是小明和小华所在科技小组的同学对直流电动机工作原理的分析，其中正确的是 （ ）a.导线ab在这两个时刻电流方向不同，受到磁场力方向也不同b.导线ab和cd分别在这两个时间所受到的力的作用效果不相同c.导线cd在这两个时刻电流方向相同，转动方向相同d.导线ab和cd在这两个时刻所受到力的方向都是相同的解析：这是一道关于直流电动机工作原理的选择题，从甲图到乙图，ab和cd由于换向器使通过它们的电流刚好相反，而磁场方向没有发生改变，故ab和cd受到磁场力的方向与原来不相同，但它们产生的效果能使线圈持续地转动下去。答案：a四、达标训练1、下列设备是利用磁场对电流的作用原理制成的是（）a、电磁继电器b、电铃c、运动玩具中的小电动机d、螺线管2、关于电动机的转动方向的下列说法中，正确的是( )a、只有改变电流方向，才能改变电动机的转动方向b、只有调换磁极，才能改变电动机的转动方向c、既改变电流方向，又调换磁极，才能改变电动机的转动方向d、既改变电流方向，又调换磁极，电动机的转动方向不改变3、要使一台直流电动机的转速大一些，下列方法中不可行的是 ( )a、增大线圈中的电流b、换用电压较高的电源c、将磁体的磁极对调d、换用磁性更强的磁体4、一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后电动机不转，用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，则它开始时不转的原因可能是( )a、线圈内部断路b、电刷与换向器接触不良c、磁铁的磁性不强，或线圈中的电流不够大d、线圈正好处于平衡位置5、关于通电导体在磁场里受力的方向与电流方向和磁场方向之间的关系，下列说法中错误的是( )a、电流方向变为和原来相反，导体受力方向也变为和原来相反b、磁场方向变为和原来相反，导体受力方向也变为和原来相反c、电流方向和磁场方向同时变为和原来相反，导体受力方向也变为和原来相反d、电流方向和磁场方向同时变为和原来相反，导体受力方向也变为和原来相同6、电动机在日常生活和工农业生产中的应用十分广泛，关于电动机，下列说法错误的是( )a、电动机是应用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的b、直流电动机中的换向器能使通电线圈持续转动c、电动机是把电能转化成机械能的装置d、电动机是把机械能转化成电能的装置7、如图16-9所示，把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在u型磁铁之间，盘的下缘浸在液态水银中，把转轴和导电液态水银分别接在一直流电源的两极上，铝盘就会转动起来，为什么？用什么方法可以改变铝盘的转动方向？五、中考试题图16-111如图16-11四幅实验装置图所反映的原理，对电动机的发明有直接影响的是解析：本题四个实验装置集中体现了电磁现象中基本知识点。图a是研究通电导体周围存在着磁场奥斯特实验。图b和c研究的是闭合导体在磁场中作切割磁感线的运动，导体中产生电流，是电磁感应现象；图d有电源、磁场、导体，是研究通电导体在磁场中受力运动。答案：d点评：此题考查学生从图片中获取信息的能力，是近年考的热点。“研究通电导体在磁场中受力的实验”和“研究电磁感应的实验”；“电动机”和“发电机”这两组知识点的图片中器材相，结构想仿，容易混淆，找出它们的不同点是解答此题的关键。2图16-12如图16-12在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照科学教材的要求安装了一台如右图所示的直流电动机模型。安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是（ ）a减小一节电池b把电源和磁铁的两极同时对调 c增加一节电池d把电源两极对调 解析：本题实验探究的是“通电线圈在磁场中受力方向与哪些因素有关”的实验；在全面学习电动机的知识和实验后，可以知道通电导体在磁场中受力方向与电流、磁场方向都有关，只要改变其中一个因素即可达到改变受力方向；若同时改变两个因素的方向，则受力方向仍然不改变；至于增加或减少电池，只能改变受力的大小程度不同。因些正确答案应该是d。 答案：d 点评：这是中考考纲要求必须掌握的内容，也是历年来的高频题；学生只有通过探究实验才能牢固掌握通电导体与哪些因素有关。本题只要能找到影响受力方向的相关因素，再进行对比，即可完成解答。3电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具。它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。下表是某型号电动自行车主要技术参数。整 车整车质量40kg最高车速30km/h最大噪声62db蓄电池电压48v容量12a.h电动机额定电压48v额定功率240w图（1）请你仔细观察电动自行车的构造，会发现很多地方用到了物理知识。请列举一例。示例：电动自行车的车座大而扁平，可减少压强。 答： （2）行驶过程中轮胎与地面的总接触面积为0.01m2，当你骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时，地面受到的压强是多大？（取g=10n/kg）（3）从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各举一条）解答：例：电动自行车的车轮可有凹凸不平的花纹，增大摩擦；电动车的发动机是电动机，将电能转化为机械能；（2）估计身体的质量约为kg地面受到的压强：p=f/s=(g+0g) g /0.01m2=.105pa（3）优点：无尾气、噪音小。 缺点 ：蓄电池一般使用一年左右就需更换，废弃后的电池污染环境。六、课堂测评1.磁场对通电导线的作用，通电导线在磁场中要受到力的作用，磁场力的方向跟 的方向和 的方向有关，通电线圈在磁场中会受力转动，根据这一原理，人们制成了电动机，电动机工作时， 能转化为 能。2.要制造直流电动机，必须设法使线圈转到平衡位置时就能自动改变线圈中 的方向，完成这一任务的装置叫 ，它是由两个铜制的 组成。3.如下图是研究磁场对电流作用的实验装置，当闭合开关后，导体ab就会运动起来，这现象说明： ；人们根据这一原理制成了 机。4.要改变直流电动机的转动方向，常采用的方法是 ，要改变直流电动机的转速，常常采用的方法是 。5在探究通电导体在磁场中的受力方向跟什么因素有关时，小明同学做了如下图的三个实验，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的方向，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a和b说明，通电导体在磁场中受力方向与 的方向有关。（2）通过实验a和c说明，通电导体在磁场中受力方向与 的方向有关。6如图所示，一束电子从左到右从狭缝穿出，穿过磁场时受到磁场力的作用向纸外偏转，则：（1）若将两个磁极对调，电子束将如何偏转？（2）若磁极不变，而把电子束换成带正电的粒子束，将如何偏转？7.小明同学对电动机的问题很感兴趣，他在家自己装配了一个玩具直流小电动机，研究了直流小电动机的转向与磁场方向和电流的方向后，很想研究影响直流电动机转速的因素，现在请你帮小明一起研究这个问题。（1）提出问题：直流电动机的转速与哪些因素有关？（2）猜想与假设：（简单说明猜想的理由）影响因素一：猜想的理由：影响因素二：猜想的理由：（3）设计实验：（要求设计实验来验证你猜想的影响因素之一）二、探究电动机的转动原理四、达标训练1、c 2、d 3、c 4、d 5、d 6、d 7、铝盘的轴心o到下边缘之间有电流通过，在磁体的磁场作用下，受到力的作用而转动起来；改变电流的方向或磁场的方向就可以改变铝盘的转动方向。六、课堂测评1.磁场 通电导线中电流 电 机械2.电流 换向器 半环3.通电导体在磁场中受到力的作用 电动4.改变电流的方向 改变电流的大小5（1）电流 （2）磁场6.（1）向纸内偏转 （2）向纸内偏转解析：定向运动的电子束形成电流，这一电流在磁场中将受到力（安培力）的作用。（1）若将两个磁极对调，则磁感线方向反向，电子束受力与原来反向，偏转方向也反向，即向纸内偏转。（2）若磁极不变，将电子束换成带正电的粒子束，则电流方向反向（原电子束带负电），粒子将向纸内偏转。7.（1）直流电动机的转速可能与电流的大小（或磁场强弱）有关。（2