【课件】跨学科实践：制作简易直流电动机（课件）-人教版九年级物理全一册

第5节

跨学科实践:制作简易直流电动机新课导入

"老师，我的遥控车为什么会自己跑？教室的风扇为什么能转一整天不累？​答案就藏在今天的神奇线圈里！​我们拆过马达，学过磁场对电流的作用，这次自己造个电动机，解密‘电→动’的魔法！""猜猜看：线圈和磁铁怎么配合才能转不停？"1.理解简易电动机中换向器的替代设计原理。（重点）2.用物理学原理解释自制电动机的工作过程。（重点）学习目标知识点1项目提出知识全解生活场景：玩具总动员：遥控赛车、轨道火车​生活小帮手：电动牙刷、USB小风扇​未来科技：无人机螺旋桨、智能机器人关节这些装置为什么会自己动起来？它们的“心脏”藏在哪里？生活观察：直流电动机无处不在知识点1项目提出知识全解现象聚焦：电动机的“卡顿”问题​回忆旧知：通电线圈在磁场中受力转动​❌

普通线圈转动半圈后反向受力→无法持续转动❌

复杂换向器制作困难挑战任务："能否用初中实验室材料，设计简易‘换向装置’让线圈转不停？"知识点2项目分析知识全解破解电动机持续转动的四大关键①

线圈材料选择​使用漆包线✔绝缘性：避免线圈匝间短路✔可操控性：刮漆部位精准控制电流通断漆包线粗细选择：➤

粗漆包线：机械强度高，转动更稳定➤

细漆包线：电阻大易发热，适合微型电机知识点2项目分析知识全解②

磁体与支架设计​强磁体必要性：✔产生强磁场

→

增大线圈受力✔固定为定子：简化结构，降低制作难度​支架材料要求：✔重金属丝：导电性+支撑稳定性✔避免使用铁质支架：防止磁干扰破解电动机持续转动的四大关键知识点2项目分析知识全解③

转子的运动控制​线圈作为转子：➤

矩形设计（3cm×2cm）：增大受力臂，提高转矩➤

匝数选择（5-10匝）：▪️

匝数过少

→

磁场力不足▪️

匝数过多

→

重量增加导致惯性不足破解电动机持续转动的四大关键知识点2项目分析知识全解④换向功能的替代方案​刮漆法实现半周通电​：✔左端全刮：确保与支架始终导电

→

电流输入✔右端半周刮：▪上半周接触

→

通电受力转动▪下半周断开

→

靠惯性通过破解电动机持续转动的四大关键知识点2项目分析（常见问题库）​知识全解现象可能原因解决方案线圈不转动➤刮漆不彻底（绝缘漆残留）

➤磁极方向与线圈平面垂直✔️重新刮漆至铜线裸露

✔️调整磁体N、S极方向转动不连续➤惯性不足（线圈过重/匝数过多）

➤支架摩擦过大✔️减少线圈匝数至5-8匝

✔️涂抹润滑油转速过慢➤电池电压不足

➤磁体磁性减弱✔️更换新电池（1.5V→3V）

✔️叠加多个磁体增强磁场知识点3项目实施知识全解四步打造你的专属电动机！步骤1：绕制线圈——制作核心转子视觉化操作指南​：​选材裁剪：取直径约0.5mm的粗漆包线，剪取长度约30cm​工具：直尺标记3cm×2cm区域，硬纸板辅助定型​绕线技巧：沿3cm边绕5-10匝，保持匝间紧密无重叠​▪匝数建议：选5匝▪转轴预留：两端各留2cm直导线作为转轴知识点3项目实施知识全解步骤2：刮漆处理——破解换向密码​左端：用刀片彻底刮净绝缘漆，露出铜色金属光泽​右端：仅刮除半周（180°）绝缘漆▪方法：转轴平放桌面，刮朝上一侧的半周▪验证：用万用表检测刮漆区导电性安全警示​⚠️："刮漆时刀片向外推，戴防护手套！"四步打造你的专属电动机！知识点3项目实施知识全解步骤3：组装支架——搭建导电桥梁1.​支架制作：材料：直径1mm以上铜丝或铁夹子金属丝弯折要求：▪️高度匹配线圈转轴（约2cm高）▪️顶部开V型槽（减少转轴摩擦）2.​电路连接：支架底部固定于硬纸板，分别连接电池正负极​导电测试：用导线短接支架，观察电池是否发热四步打造你的专属电动机！知识点3项目实施知识全解步骤4：放置磁体与调试启动1.​磁体定位：强磁体平放在线圈正下方，N、S极方向与线圈平面平行​磁场验证：撒铁屑观察磁感线分布​2.启动秘诀：轻推线圈至倾斜30°位置释放​成功标志：持续转动超过10圈四步打造你的专属电动机！知识点3项目实施知识全解安全与注意事项！​1.小刀刮漆包线：手手很重要！​🔪​刮漆操作："刮漆时刀片向外推，别对着手指！"（想象你在削铅笔，但更小心）建议戴劳保手套（实验室那种白手套超酷的！）​偷懒警告：别用牙咬漆皮！铜线扎嘴超痛~2.电池安全：别让电池"生气"！​🔋​电路连接："正负极别接反！"（电池盒标有+−号，瞪大眼睛看清楚）​短路警告：别让导线两头直接碰一起！会冒烟+烫手！电池发热立刻停用（摸起来比奶茶还烫？赶紧找老师！）

展示交流知识全解课堂活动设计：品展示会：我的电动机超酷！​任务卡：​晒设计：🎨"举起你的线圈！说出刮漆半周的操作理由~"​秀成果：🔄"三秒倒计时，看谁的线圈转得最持久！"（全班一起喊：“3—2—1—转！”拿手机录慢动作）互动投票："给最炫电动机点赞！👍

最佳设计奖/最稳转速奖"展示交流知识全解改进脑洞：未来工程师计划奇葩方案收集："给线圈穿LED灯，转起来就是光剑！"（配星球大战BGM）"把磁铁换成电磁铁，手机蓝牙控制转速！"（虽然现在做不到，但做梦免费~）老师灵魂拷问："如果让你花10块钱升级，你买更粗的线、更强的磁铁，还是买轴承？为什么？例题1制作电动机时，为什么要用漆包线而不是普通铜线？（

）A.漆包线更便宜B.漆层可以防止线圈匝间短路C.漆包线颜色更鲜艳好看D.普通铜线导电性差当堂练习B解析：答案：B漆包线的表面涂有绝缘漆层，这层绝缘漆能有效防止线圈各匝之间直接接触，避免发生短路。如果使用普通铜线，线圈相邻的匝会因裸露而导电，导致电流不按预定路径流动，不仅影响磁场生成，还可能引发短路、发热甚至损坏设备。因此，漆包线的绝缘性是电动机正常工作的关键，而选项A、C、D均与这一核心功能无关。当堂练习例题2线圈右端只刮掉半周绝缘漆的目的是什么？（

）A.减轻线圈重量B.让线圈在转动时自动通电和断电C.方便区分左右两端D.防止电池过热当堂练习B解析：​线圈右端仅刮除半周绝缘漆，是为了在转动时周期性控制电流通断。当刮漆部分接触支架时，电路导通，线圈受磁场力驱动转动；未刮漆部分接触时，电路断开，线圈依靠惯性通过该半周，避免反向受力。这种设计替代了传统换向器功能，使线圈能持续单向转动。选项A（重量影响极小）、C（无需区分左右）和D（与散热无关）均不符合核心原理。答案：B当堂练习例题3

某同学制作的电动机线圈抖动但不转动，可能的原因是？（

）①

刮漆不彻底导致电路不通②

磁体N、S极方向与线圈平面垂直③

支架与转轴摩擦力过大④

电池电压过高A.①②③B.①③④C.②③④D.①②④当堂练习

A

解析：​​①

刮漆不彻底：若绝缘漆未刮净，线圈与支架接触不良，电流断续导通，导致线圈受力不均，只能抖动无法持续转动。​②

磁极方向垂直：磁场方向需与线圈平面平行才能形成有效转矩。若垂