沪科版九年级物理第十七章第三节《科学探究：电动机为什么会转动》教学设计

1、教育资源沪科版17.3科学探究：电动机为什么会转动教学设计一.基本要求：6 .通过实验探究，体验科学研究的基本方法，知道电动机转动原理。7 .学会安装和制作简单的电动机。重点内容：知道电动机转动原理。难点内容：右手螺旋定则和电动机是如何转动的。教学过程：（一）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。（二）.

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一直流电动机。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

3、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

4、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。如甲图所不：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a->b->c>d,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

5、，电刷A和半环E接触，此时线圈中电流方向是dfc-b-a,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。要求同学们会组装直流电动机模型安装直流电动机模型时要注意：直流电动机模型的安装顺序是从内到外，从下到上的。支架f线圈转子-电刷-定子（磁极）；安装

6、时电刷与换向器之间的松紧、线圈转子与定子之间的间隙要适中。安装完毕后用手拨动一下转子，观察运转是否处于良好状态，否则应加以调试。直流电动机的转动方向与转速我们知道，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。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。教育资源二【典型例题】例1.要改变直流电动机的转动方向，可行方法：（）A.适当减少电流强度B.适当减弱磁场C.改变线圈中的电流方向或把磁

7、铁两极对调D.改变线圈中电流方向的同时对调磁铁两极分析：线圈的转动方向跟通入的电流方向或磁场方向有关，而与电流强弱、磁场强弱无关，但不可同时改变电流方向和磁感线方向，故只有选项C正确。解：选项C正确。据此原理设计的家电是（）例2（2019?镇江）如图是通电金属棒在磁场中运动的实验场景，A.电热水壶B.电饭锅C.电风扇D.电熨斗解：图中，当闭合开关后，可以观察到磁场中的金属棒在导轨上运动，这说明通电导体在磁场中受到力的作用，电热水壶、电饭锅、电熨斗都是利用了电流的热效应设计的，电风扇是利用了通电导体在磁场中受到力的作用的原理制成的，故C正确.故选C.例3.（2019?黄石）下列设备中是根据通电导

8、体在磁场中受力作用的原理制成的是（）A.电饭煲B,电铃C,电动机D.发电机解：A、电饭煲是利用电流的热效应的原理制成的，故该选项也不符合题意；B、电铃是利用电流的磁效应的原理制成的，故该选项不符合题意；C、电动机即通电能动，消耗电能产生机械能，故是通电导线在磁场中受力的作用造成的，故该选项正确；D、发电机是利用电磁感应现象的原理制成的，故该选项不符合题意.例4.（2019?淮安）如图所示，闭合开关，导体ab发生偏移.此实验探究的问题是（）A.感应电流产生的条件B.通电直导线周围的磁场C.影响电磁铁磁性的因素D.磁场对电流的作用解：由图可知电路中有电源，当开关闭合后，导体ab就成为通电导体，处于磁场中，会受到磁场的作用，故可以验证磁场对电流的作用.故选：D.例5.（2019?南京）如图所示是课本中的四个实验，其中说明磁场对电流有力的作用的是（）A.甲和丙B.甲和丁C.乙和丙D.乙和丁解：甲图当闭合开关后，放在磁场中的导体AB中有电流通过，且导体会动起来，说明磁场对通电导体有力的作用，符合题意乙图当导体中有电流通过时，放在导体下方的小磁针发生了偏转，说明通电导线周围