能量转换3-电动机讲义

小小发明家系列课讲义能量转换模块第三讲：电动机一、课程目标知识学习目标：1.重点认识磁铁、磁极和磁场；2.重点了解电动机的原理：电能产生磁，通电的线圈在磁场中受到力的作用；3.简单了解电动机的生活应用；4.学会制作一个简易的小型电动机。探究学习目标：1.通过磁铁的相关实验纠正一些常识性错误比如磁铁可以吸引所有金属2.通过名人励志故事鼓励学生有探索精神并坚持不懈的去完成3.通过演示及互动实验探索电和磁的关系火星盒子制作目标：1.观察和认识电动机的组成部分2.在教师指导下动手组装完成电动机制作3.通过电动机的制作，掌握电动机的结构和原理二、课堂组织形式1.趣味游戏互动2.问答式课堂互动3.随堂趣味测试题4.融入趣味视频5.设计互动探究实验6.火星盒子制作演示和指导7.课后习题巩固三、课堂准备名称内容来源备注1PPT课件课程全流程演示文稿火星人课件2组装制作说明视频组装制作的说明视频火星人备课视频组装流程视频说明3互动游戏认识磁条形磁铁若干螺丝钉1元硬币5角硬币、易拉罐、铜螺柱教师自备生活中获得4互动实验教具认识磁极：条形磁铁、螺丝刀、曲别针或者螺丝钉认识磁场：磁铁、硬卡纸、磁粉奥斯特电生磁实验旋转比较灵敏的指南（小磁针、电池、杜邦线、简易支架法拉第实验：马蹄形磁铁、0.2mm铜线、杜邦线、简易支架、电池组、胶带自制电动机：一节电池、两个曲别针、0.75mm漆包铜线约1米一块圆形小磁铁一个纸杯、胶带需教师自己准备（详细方法参考火星人备课视频）5学生组装器材及工具火星盒子——电动机（每人一套、螺丝刀火星盒子需按学生数量在商城订购；注意事项：火星盒子提前收好，需要在理论讲解之后，也就是上课流程第6步动手制作（见下文）时再发给学生，如果在课前即摆在学生面前，会极大分散学生的注意力，不利于理论知识讲解和课堂互动。6课后习题考核本科学习知识点，客观题+主观题本讲义附件部分四、详细上课流程本节课括课热和8步具体：（）通过星故介绍本课的背景，习上的内容时长在5分钟内。（第-5步论讲解时长需在-5分钟过趣味频引动机的活应进一步讨电的组成引出磁，并通过实验认识磁铁和磁极，然后通过两个历史名人的演示实验总结出电生磁及电动机的工作原理，最后手自制简易电机。（）第6步为动手操组装电动机需教导、维秩序证安全时长在-0分钟。（）第7步为总结，长为0钟。（）第8步为作业布，把内容延到生。上课步骤主要内容注意事项【课堂预热】背景引入【对应PPT】火星来信【时长】2min【情景引入-火星来信】小火星收到我们寄给它的LED小灯后很开心，小伙伴们都很羡慕他，父母和老师也夸奖他懂得节约能源小火星下定决心将节能进行到底，这不出行都不让爸爸开车送了，买了电动滑板每天自己上下学，但是小火星一直很好奇，为什么滑板充了电自己就可以动了呢？好想把滑板拆开看一看啊但是又怕装不回去呜呜请问同学们你们知道吗？（1）不要在课程开始时发给学生盒子器材，会分散学生注意力。【知识回顾】巩固上节知识【对应PPT】内容复习【时长】3min【提问】带领学生回忆上节课的主要内容【第1步】课堂引入【对应PPT“火星霸赛”部分【时长】5in【视频】上课之前我们先看一个小视频，播放视频并提问：车运动的时候就具有了什么？动能，但是没有人推它，也没有从高处落下，为什么车可以动？引出电动机。趣味视频引入，引出课堂主题的同时复习前边学习的能量。【讲解】电动机就是通了电可以动，我们生活里有很多电动的东西，大家想一想都有什么？比如电动车、电动牙刷、电动玩具、爸爸的电举一些例子即可，不一定要说这么多动剃须刀、妈妈的电动按摩仪....当然不只是名字里有电动的才有电动机凡是需要通电才能动的基本上都有电动机比如大家玩的遥控车、遥控飞机、还有视频里的小车，家里的风扇、洗衣机、电吹风，手机振动也是因为电动机，出门做的电动汽车、电梯、自动扶梯，游乐场的过山车摩天轮碰碰车旋转木马商场里的抓娃娃机...等等等等太多啦，你会发现电动机已经在我们的生活里无处不在啦。【提问】取出一个电机，抛出问题“电机为什么通了电就可以转，它的身体里到底有什么呢？让我拆拆看...，然后拿一个螺丝刀靠近，发现螺丝刀被吸引了，指出电动机里有能吸引螺丝刀的东西，是什么呢？是磁铁。【第2步】认识磁【对应PPT“认识铁”部分【时长】10in【话术衔接】说到磁铁，相信大家都认识对不对，那么老师要考考大家了【实验/游戏】材料准备筷子玻璃棒铁钉铜螺柱易拉罐一元硬币5毛硬币游戏过程：1、让学生猜哪些可以被磁铁吸引，哪些不可以，按位置分成两类1、实验设计目的纠正学生的认知误区——磁铁可以吸引所有金属，正确认识磁铁能吸引的物质2、实验材料只需要材质一样，不需要必须是同样的东西，随机采用身边有的材料即可2、用磁铁靠近去验证游戏结论：磁铁可以吸引铁，但并不是可以吸引所有金属【讲解根据PPT总结磁铁可以吸引铁镍、钴（镍是一元硬币外的涂层，耐磨而且不容易被腐蚀；钴经常被用作染料，比如钴蓝钻石、陶瓷绘色等）3、老师简单了解并不是纯净的钴做颜料颜色，而是钴的化合物和其他物质烧制的【话术衔接】现在认识的磁铁，知道磁铁可以吸引铁，那么磁铁浑身上下的吸引力是一样大的吗？还是说有的地方弱，有的地方强？如果有强有弱你们猜猜看哪里强哪里弱？【实验/游戏】材料准备：一个条形磁铁、一把螺丝刀、一些螺丝钉或者曲别针实验过程：1、老师手持条形磁铁平放让学生拿螺丝刀靠近磁铁中间的位置注意手拿螺丝刀的时候不要太用力，轻轻的扶着不掉下去就行了。让学生感觉一下螺丝刀会往哪边偏转；2、把条形磁铁放入螺丝钉堆或者曲别针堆中看哪个部位吸引的螺丝钉/曲别针最多。3、实验磁铁磁极的作用力1、实验设计目的让学生感受磁极的基础上再认识磁极的定义2、注意一般磁铁上会标有N、S极，有时候会出现N极和N极相吸的现象，所以要让学生认识到磁极并不是标什么就是什么，写上N极就是N极，要看它指南还是指北，不要被表面假象所迷惑。实验总结：磁铁的磁性在两端最强，我们把它们称作磁极，每一个磁铁有两个磁极，分别是磁南极和磁北极，用英文字母S和N表示（板书。且同极相斥、异极相吸。【讲解大家刚才在实验的时候有没有注意到磁铁在吸引铁的时候，是必须把铁放在磁铁上才可以吸引，还是有一定距离的时候就可以？这说明磁铁的周围这一圈都可以对铁有吸引力对不对，虽然看不见，但是磁铁周围就仿佛一张无形的大手拉着铁不让它离开，那这个无形的大手是有名字的，叫做磁场。我们一起通过一个小实验观察一下磁铁的磁场。【实验】材料准备：磁铁、磁粉、硬卡纸实验操作：把磁铁放在桌面上，上边放上硬卡纸，把小磁粉洒在硬卡纸上，随便撒，看最后磁粉的分布。实验总结：磁铁周围存在磁场，距离磁铁越远、磁场越弱。【随堂小测试播放一个磁力小魔术的视频提问魔术的秘密是什么？【第3步】认识电生磁现象【衔接话术】我们的电动机有磁，但是电动机要通电才能工作啊，那【对应PPT“磁和”部分【时长】5-8in电和磁有联系吗？【故事】历史上有很多年人们都认为电和磁不可能有联系，这完全是无关的两个东西啊，但是总有那么几个特立独行的科学家，往往就是他们，一不留神就改变了历史，接下来就是这样一位科学家，他叫奥斯特，不过奥斯特可不是一不留神发现电和磁的关系的，而是坚持不懈的专研了8年，当所有人都不看好他的时候，他依然坚信自己可以成功，终于有一天他做了这样一个实验，验证了电和磁的关系，我们一起看一下。名人励志：鼓励学生有探索精神和坚持不懈的毅力【实验/游戏】材料准备：指南针（小磁针、电池、绝缘导线、简易支架实验过程：把导线用支架架起来，接在电池盒两端，把指南针放在导线附近，打开电源开关观察指南针是否偏转。实验总结：通电的导线周围有磁场，电产生了磁实验设计目的：经典电生磁实验，认识电和磁的关系【第4步】认识电动机的工作原理【对应PPT“电动怎么转起来？”部分【话术衔接】自从奥斯特做了这个电生磁的实验之后啊，全世界各地的科学家们都开始研究电和磁的关系可以说电磁界激起了千层浪啊，其中有一个很有名的科学家叫法拉第，特别爱思考，看到了奥斯特的试验后就不断地琢磨电和磁之间的关系，做了很多很多实验，结果果【时长】10min然有了新发现，这一发现基本上电动机就快问世了。什么发现呢？我们还是现场还原一下。【实验/游戏】材料准备：条形磁铁铜线圈（可以自己绕、固定导线支架、电组实验过程：1、把铜线圈的两端和导线接在一起挂在支架上使线圈垂挂可以左右摇摆，导线接电池盒，打开电源，观察线圈状态不动，断开电源2、在线圈旁边放一个固定的磁铁，再次打开电源3、让学生重复几次实验现象：铜线圈在通电后被磁铁排斥走了实验总结：这说明通电的线圈在磁场中受到了力的作用，当年法拉第用的是一根导线，我们这里做了升级哈，不管是导线还是线圈，在通电后也有自己的磁场（前边的奥斯特实验已经证明了磁铁和磁铁之间会有吸引力或者排斥力那么线圈的磁场也会和磁铁的磁场打架，所以线圈就会受到一个力被排斥走了。【讲解】电动机的原理就是这样的，它里面有磁铁和线圈，给线圈通电后，线圈周围也产生一个磁场，和磁铁的磁场相互作用，就好像两实验设计目的：通过观察一个简单的通电导线在磁场中受力现象，为理解电动机的原理做铺垫。个人打架，你推我、我推你一样，因为磁铁是固定住的，线圈推不动它，就只能自己转了。【随堂小测试】大家还记得声学学过的扬声器吗？通电之后扬声器的振膜就会振动这里有一张扬声器的结构图有没有同学能解释一下，扬声器真正的工作原理是什么呢？【讲解扬声器里其实就有一“电动机一个永磁铁和一个线圈，线圈磁铁中，电信号传输到线圈中，线圈就会振动，带动振膜振动发出声音。【第5步】自制电动机【对应PPT“自制你电动机”部分【时长】5-10mn【话术衔接】那现在同学们知道了电动机的工作原理了，就是因为通电的线圈产生了磁，这个磁场和磁铁的磁场相互作用，就让线圈转了起来。所以电动机的结构其实非常简单，就是一个磁铁和一个线圈，我们用身边的材料就可以自己动手做一个。那老师给大家演示一下，大家自己试一下看能不能自己动手做出来。【实验/游戏】材料准备：一节电池、两个曲别针、漆包铜线、一块圆形小磁铁实验过程：1、把铜线找一个支撑物比如橡皮或者管道绕几圈别太多圈大小适1、备注：这个实验演示为主，视校区情况可以给学生每人发一套材料，学生做不完可以带回家和爸爸妈妈一起做。中2、线圈一边的包漆刮掉，另一边保留3、曲别针弯曲成一定形状用胶带固定在电池两端磁铁用胶带固定在电池的上方4、把线圈放在曲别针上架起来，拨动一下2、具体的操作细节参考实录视频。【第6步】动手制作电动机【对应PPT“开始手制作啦”部分【视频辅导】此时可以播放/暂停组装说明视频作为指导。【时长】40-0in①指导学生打开包装盒，将零件分类摆放整齐在自己前方桌面上。②带领学生完成组装电动机原理：通电的线圈周围也产生一个磁场，和磁铁的磁场相互作用线圈受到一个力，就旋转起来。【第7步】课程总结【对应PPT“今天学到了什么？”部分【时长】10in老师根据pt里的知图谱回顾本节课学习过的知识要点然后带领学生完成课后习题【第8步】课堂结束【对应PPT】谢谢页面回家和爸爸妈妈一起动手完成自己的迷你电动机吧。附一：课后习题及解析1.下列设备中没有使用电动机的是（）A．电动车 ．空调．手机 D．LED台灯2.电动机中最重要的两部分结构是？（）A．磁铁与线圈 .线圈与转动轴. 导线与磁铁 .机壳