【课件】电动机-人教版物理九年级上学期

20.4电动机第二十章

电与磁人教版2024版物理九年级全册电动机教案一、教学目标（一）知识与技能目标学生能够准确阐述电动机的基本构造，包括定子、转子等主要部件，清晰讲解电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，熟练掌握换向器的作用及工作过程。深入理解电动机工作过程中能量的转化，明确电能转化为机械能的具体过程和原理，能够正确区分直流电动机和交流电动机的特点及应用场景。学会分析电动机在不同工作状态下的受力情况和运动状态，能够运用所学知识解释电动机转速、转向等变化的原因。（二）过程与方法目标通过观察电动机模型、拆解和组装简易电动机等实践活动，有效培养学生的观察能力和动手操作能力，提高学生对物理现象的感知和理解。在探究电动机工作原理的过程中，引导学生经历提出问题、猜想假设、设计实验、进行实验、分析论证等科学探究环节，显著提升学生的科学探究能力和逻辑思维能力。通过分析电动机在生活中的应用实例，培养学生将物理知识与实际生活相联系的能力，增强学生运用物理知识解决实际问题的意识和能力。（三）情感态度与价值观目标充分激发学生对电动机相关物理知识的学习兴趣，引导学生主动探索电动机的奥秘，培养学生热爱科学、勇于探索的精神。通过小组合作探究活动，培养学生的团队协作精神和沟通交流能力，让学生学会倾听他人意见，共同完成学习任务。引导学生关注电动机在现代科技和生活中的广泛应用，体会物理知识对推动社会进步和人类发展的重要作用，增强学生的科技意识和社会责任感。二、教学重难点（一）教学重点深刻理解电动机的工作原理，熟练掌握通电线圈在磁场中受力转动的过程和换向器的作用机制。清晰掌握电动机的基本构造，能够准确识别电动机的各个部件及其功能。明确电动机工作过程中的能量转化，理解电能转化为机械能的原理和意义。（二）教学难点理解通电线圈在磁场中受力方向的判断方法，以及受力方向与电流方向、磁场方向之间的关系，能够运用左手定则进行准确判断。掌握换向器如何实现改变电流方向，从而使电动机持续转动的工作过程，理解其工作的复杂性和巧妙性。培养学生将电动机抽象的工作原理与实际生活中的应用相结合的能力，解决实际应用中遇到的问题。三、教学方法实验探究法：通过演示实验和学生分组实验，如观察通电导体在磁场中的受力运动、组装简易电动机等，让学生直观感受电动机的工作过程，激发学生的探究兴趣，培养学生的实验操作和科学探究能力。讲授法：系统讲解电动机的基本构造、工作原理、能量转化等理论知识，帮助学生构建完整的知识体系，确保学生掌握核心概念和原理。直观演示法：利用电动机实物、模型、多媒体课件、动画等直观手段，展示电动机的结构、工作过程和能量转化情况，将抽象知识直观化，便于学生理解和掌握。讨论法：组织学生讨论电动机工作过程中的相关问题，如换向器的作用、电动机转速和转向的影响因素等，促进学生之间的思想交流与碰撞，加深对知识的理解。案例分析法：分析电动机在生活中的应用案例，如电风扇、电动车、洗衣机等，引导学生运用所学知识解释这些设备中电动机的工作原理和特点，提高学生的知识应用能力。四、教学过程（一）导入新课（5分钟）生活实例引入：播放一段包含多种使用电动机设备的视频，如电动车行驶、电风扇转动、洗衣机工作等，吸引学生注意力。提问学生：“视频中的这些设备为什么能够运转？它们背后的动力来源是什么？”引导学生思考，激发学生对电动机的好奇心和学习兴趣。问题引导：提出问题：“电动机是如何将电能转化为机械能的？它的内部结构是怎样的？”引发学生的思考，从而引出本节课的课题——电动机。（二）新课教学电动机的基本构造（15分钟）实物展示与讲解：展示电动机的实物模型，向学生介绍电动机的基本组成部分，包括定子（固定不动的部分，通常是磁体）和转子（可以转动的部分，主要是线圈）。通过实物展示，让学生直观地观察定子和转子的形状和位置关系，讲解定子产生磁场，转子在磁场中受力转动。部件功能分析：详细讲解电动机各个部件的功能，如定子的作用是提供磁场，转子上的线圈在磁场中通电后会受到力的作用而转动；换向器由两个半铜环组成，它的作用是当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈能够持续转动；电刷的作用是与换向器接触，将电流引入线圈。结合图片和动画，帮助学生理解各部件的工作过程。对比分析：将不同类型电动机的构造进行对比，如直流电动机和交流电动机在结构上的差异，让学生了解电动机构造的多样性，加深对电动机基本构造的理解。电动机的工作原理（25分钟）实验演示：通电导体在磁场中受力：进行实验演示，将一根直导体放在蹄形磁体的磁场中，当导体中通有电流时，观察导体的运动情况；改变电流方向或磁场方向，再次观察导体的运动方向变化。引导学生思考：“通电导体为什么会在磁场中运动？运动方向与哪些因素有关？”通过实验现象，让学生初步认识到通电导体在磁场中会受到力的作用，且受力方向与电流方向和磁场方向有关。理论讲解：讲解电动机的工作原理：电动机的转子是由多个线圈组成的，当线圈通电后，在磁场中会受到力的作用，根据左手定则（伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向），线圈会产生转动的力矩，从而带动转子转动。通过多媒体动画，动态展示通电线圈在磁场中受力转动的过程，帮助学生理解。换向器的作用探究：提出问题：“如果没有换向器，线圈会怎样运动？”引导学生思考和讨论。然后通过实验或动画演示，展示没有换向器时，线圈在磁场中转动到平衡位置（线圈平面与磁场方向垂直的位置）后会来回摆动，无法持续转动。接着讲解换向器的工作过程：当线圈刚转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，使线圈所受的力的方向改变，从而使线圈能够持续转动。组织学生分组讨论换向器的工作原理，加深学生对换向器作用的理解。电动机的能量转化（10分钟）理论分析：讲解电动机在工作过程中，消耗电能，使线圈在磁场中受力转动，将电能转化为机械能。以电风扇为例，分析电流通过电动机的线圈时，电能转化为线圈的动能，带动扇叶转动，从而产生风，实现了电能到机械能的转化。实例讨论：引导学生列举生活中其他使用电动机的设备，并分析这些设备中电动机的能量转化过程，如电动车、空调压缩机等，让学生进一步理解电动机在生活中的能量转化应用。电动机的应用（10分钟）应用分类介绍：介绍电动机在生活和生产中的广泛应用，按照不同的应用场景进行分类，如在日常生活中的应用（电风扇、洗衣机、冰箱压缩机等）、在交通运输领域的应用（电动车、电动汽车、磁悬浮列车等）、在工业生产中的应用（各种机床、起重机等）。通过图片、视频等资料，展示这些应用实例，让学生了解电动机在不同领域的重要作用。特点与优势分析：分析不同类型电动机在应用中的特点和优势，如直流电动机具有调速性能好的特点，常用于需要精确控制转速的设备中；交流电动机具有结构简单、成本低、维护方便等优势，在工业生产和日常生活中应用广泛。引导学生思考如何根据不同的需求选择合适的电动机，提高学生的实际应用能力。（三）课堂小结（5分钟）知识梳理：引导学生回顾本节课的主要内容，包括电动机的基本构造（定子、转子、换向器、电刷等）、工作原理（通电线圈在磁场中受力转动，换向器改变电流方向实现持续转动）、能量转化（电能转化为机械能）以及在生活和生产中的应用。通过知识梳理，帮助学生构建完整的知识框架。重点强调：强调本节课的重点知识，如电动机的工作原理、换向器的作用、能量转化过程，加深学生对重点内容的理解和记忆。（四）课堂练习（10分钟）基础练习：填空题：电动机主要由______和______组成；换向器的作用是______。选择题：通电导体在磁场中受力的方向与（

）有关。A.电流大小B.磁场强弱C.电流方向和磁场方向D.导体长度综合练习：给出一个实际问题，如“某电动玩具车的电动机转速较慢，可能的原因有哪些？”让学生运用所学知识进行分析和解答，培养学生综合运用知识解决问题的能力。（五）布置作业（5分钟）基础作业：完成课本课后练习题中与电动机相关的题目，巩固课堂所学的基础知识和技能。实践作业：让学生在家中观察一种使用电动机的设备（如电风扇、吹风机等），尝试了解其电动机的类型和基本结构，下节课进行分享和交流。这份教案涵盖电动机教学的关键内容。你可以和我说说对教学时长分配、实验设计等方面的想法，若有修改需求，我会进一步完善。5课堂检测4新知讲解6变式训练7中考考法8小结梳理学习目录1复习引入2新知讲解3典例讲解机床电扇电梯电力机车洗衣机电动玩具电动机通电后为什么能够转动呢？电动机的工作原理是什么？1.知道通电导线在磁场中受力方向与电流及磁场的方向都有关系；通过实验，知道电动机的基本原理是通电导线在磁场中受到力的作用；了解电动机的基本构造以及换向器在直流电动机中的作用。2.通过将初步了解的物理知识转化成实际应用技术，进一步提高学生学习科学知识和应用物理知识的兴趣。条形磁体对小磁针有力的作用通电导线周围有磁场一、磁场对通电导线的作用我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。通电导线周围有磁场。那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？磁场（1）提出问题通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？（2）猜想与假设通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。1.探究磁场对通电导线的作用一、磁场对通电导线的作用实验过程实验现象实验分析直导线ab向左运动直导线ab运动，说明直导线ab通电后在磁场中受到力的作用.（3）设计并进行实验一、磁场对通电导线的作用把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察它的运动.1实验过程实验现象实验分析直导线ab不运动与实验①的现象对比，说明磁场对通电导线有力的作用.直导线ab向右运动改变电流方向，直导线ab运动方向改变，说明直导线ab受力方向与电流方向有关.一、磁场对通电导线的作用在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察现象.2保持N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察现象.3实验过程实验现象实验分析保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象.直导线ab向右运动改变磁感线方向，直导线ab的运动方向改变，说明直导线ab受力方向与磁感线方向有关.直导线ab向左运动同时改变电流方向和磁感线方向，直导线运动方向不变，说明当电流方向与磁感线方向同时改变时，直导线ab受力方向不变.一、磁场对通电导线的作用4在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象.5实验①实验③实验④【分析论证】在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。由实验③可知：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。由实验④可知：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。一、磁场对通电导线的作用【实验结论】通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线（磁场）的方向都有关系。一、磁场对通电导线的作用当电流的方向或者磁感线（磁场）的方向有一个变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反；当电流的方向和磁感线（磁场）的方向同时变得相反时，通电导线受力的方向不变。视频演示——《磁场对通电导体的作用》2.磁场对通电线圈的作用想一想：实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？下面我们探究磁场对通电线圈的作用。一、磁场对通电导线的作用②如图乙所示，改变电流方向，其电流方向为d→c→b→a，观察线圈的转动情况。【现象】线圈沿逆时针方向转过一定角度，但不能持续转动。①如图甲所示，把一个可以绕中心轴转动的矩形线圈放入磁场中并通电，其电流方向为a→b→c→d，观察线圈的转动情况。【现象】线圈沿顺时针方向转过一定角度，但不能持续转动。（1）设计并进行实验一、磁场对通电导线的作用③如图丙所示，保持电流方向不变a→b→c→d，对调磁极（改变磁感线的方向），观察线圈的转动情况。【现象】线圈沿逆时针转过一定角度，但不能持续转动。一、磁场对通电导线的作用（2）分析论证分析实验①与②现象，磁场的方向不变，当电流的方向发生改变时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。分析实验①与③现象，电流的方向不变，当改变磁场的方向时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。（3）实验结论通电线圈在磁场中的转动方向跟电流的方向、磁场方向都有关系。通电线圈在磁场中会受力而转动，但不能持续转动。一、磁场对通电导线的作用视频观看——《通电线圈在磁场中的扭转》（1）在如图甲所示位置时，通电线圈的两边在磁场中都受力，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，发生顺时针转动。（2）当线圈的平面与磁场垂直时（图乙），通电线圈ab边与cd边受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。3.探究通电矩形线圈在磁场中不能连续转动的原因一、磁场对通电导线的作用甲乙（3）如图丙所示，线圈靠惯性越过平衡位置后，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，磁场力作用的结果使线圈又逆时针旋转。（4）通电线圈最后静止在平衡位置（图丁）。一、磁场对通电导线的作用丙

丁平衡位置想一想：通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。如何使线圈持续地转动下去？如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈不就可以持续转下去了吗？一、磁场对通电导线的作用4.演示实验：让线圈转起来（1）实验器材一、磁场对通电导线的作用（2）制作线圈将粗漆包线制成一个线圈，把一端的绝缘漆全部刮掉，另一端只刮半周。一、磁场对通电导线的作用（3）组装器材如图所示，将线圈的两端放在羊眼钉上，在线圈的下方置于圆形强磁铁，然后接在电源上，这样就制成了一个小小的电动机。通电后，看看线圈能否转动？一、磁场对通电导线的作用视频欣赏——《让线圈转起来》（4）模型电动机的转动原理实验中，将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，线圈就能持续地转动起来。把一端线圈的绝缘漆只刮掉半周的目的是什么？一、磁场对通电导线的作用将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，从而保证给线圈适时供电或停电。这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，但由于惯性继续转动，当转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，线圈就可以持续转动下去。一、磁场对通电导线的作用如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？电动机就是根据这个原理工作的。下面学习电动机的工作原理。前面的电动机模型中，能够持续转动，是因为在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，靠惯性继续转动。二、电动机的基本构造1.电动机的组成直流电动机的组成电动机由两部分组成：能够转动的线圈，也叫转子；固定不动的磁体，也叫定子；电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。定子（磁铁）转子（线圈）换向器电刷二、电动机的基本构造

2.换向器（1）线圈不能连续转动的原因如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中并静止在图中所示位置上，闭合开关，发现线圈并没有运动。这是由于线圈上下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力要阻碍它的转动。二、电动机的基本构造（2）使线圈能连续转动的方法如果在越过了平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈不是就能连续转下去了吗？前面我们用刮去引线漆皮的办法来控制电路的通断，即一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮上半周或下半周，从而保证给线圈适时供电或停电。这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈将要受到阻碍它转动的力时没有电流通过，线圈不受力；当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，以保证线圈继续转动下去。二、电动机的基本构造如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周电流的方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈将会更平稳、更有力地转动下去。那么，如何使线圈在后半周也能获得向同方向转动的力呢？（3）换向器实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。①换向器的构造两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。二、电动机的基本构造②换向器的作用当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。如图所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。二、电动机的基本构造↻↻通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动。线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性转过平衡位置。↻线圈越过平衡位置后，利用换向器改变了电流方向，受力方向改变，仍然顺时针转动。线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，继续转动。

3.直流电动机的工作原理1234二、电动机的基本构造视频欣赏——《电动机的转动原理》（1）实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。（2）电动机工作时，把电能转化为机械能。4.实际的电动机换向器转子直流电动机的结构二、电动机的基本构造（3）家用电器用到的电动机例如，电吹风、电风扇、洗衣机、剃须刀、空调等都用到了电动机。二、电动机的基本构造三、扬声器是怎么发声的学校的操场上挂着扬声器（喇叭），收音机、电视机、音响中都有扬声器，每天我们都能听到扬声器发出的悠扬声音。扬声器是怎样发出声音的呢？（1）作用它是把电信号转变为声音信号的装置。（2）结构线圈、永久磁体、锥形纸盆。（3）原理扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，由于线圈中的电流方向是不断的变化，线圈就不断的来回振动，带动纸盆也不断地来回振动，于是扬声器就发出了声音。三、扬声器是怎么发声的1.

如图所示，在“探究磁场对通电导体的作用”的实验中：

静止运动通电______，闭合开关后，导体______（以上两空均填“静止”或“运动”），说明磁场对______导体有力的作用。（2）①小华进行“探究通电导体在磁场中受力的方向跟磁场的方向是否有关”实验的思维导图应该是自变量:__________控制变量:__________导体受力的方向磁场方向电流方向因变量：________________②实验时，小华同时改变了磁场和电流的方向，发现导体运动的方向没有改变，则自变量是否改变?____因变量是否改变?____控制变量是否控制不变?____是否否小华实验中③小华在实验中出现的问题是___________________________________________________。没有控制单一变量，磁场方向和电流的方向同时改变了返回2.

如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。（1）使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受的力大小______（填“相等”或“不相等”）。相等（2）使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力顺时针转动，并由于______而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。惯性（3）使线圈静止在图丙的位置上，这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，线圈逆时针转动。由此我们可以分析出线圈不能连续转动的原因是___________________________________________。

线圈越过平衡位置后，受到的力会阻碍它转动（4）生活中的电动机都能连续转动且具有平稳的动力，实际的电动机是通过________来实换向器C现这一目的的，它的作用是___。A.改变磁感线的方向B.改变线圈的转动方向C.改变线圈中的电流方向D.使线圈中的电流方向和转动方向同时改变返回3.电动机由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。能够转动的部分叫作______，固定不动的部分叫作______。转子定子返回（第4题）4.如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图。当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜___________（填“向左”“向右”或“左右往复”）运动。音圈之所以运动，是因左右往复通电导体电能转化为机械能为磁场对__________有力的作用，此现象中能量转化情况是__________________。返回5.