20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机 课件 2025-2026学年人教版物理九年级全一册

九年级物理全册•人教版（2024新版）第二十章——电与磁第5节跨学科实践：制作简易直流电动机第5节跨学科实践：制作简易直流电动机了解直流电动机的结构，知道直流电动机的工作原理；（重点）1在制作简易直流电动机的活动中，能够发现问题并提出设想，设计简单的实践方案，完成实践活动，并以作品形式呈现活动成果，提高工程实践能力；（难点）2经历简易直流电动机的制作过程，提升合作学习的能力，增强对物理学的热爱，提高动手实践和合作交流的能力。3学习目标制作简易直流电动机主题情境直流电动机由哪些结构组成？用什么导线绕制线圈，线圈匝数几何？哪部分是转子，哪部分是定子？问题线了解直流电动机的结构制作直流电动机的线圈设计直流电动机的转子和定子任务线如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？设计组装直流电动机针对成品，从什么角度对其进行评估？成品展示，分析对比情景导入生活中有许多地方会用到直流电动机，例如很多玩具电动车就是用直流电动机来驱动的.利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机吗？直流电动机由哪些结构组成？思考任务1了解直流电动机的结构永磁体线圈绕组碳刷换向器转轴任务2制作直流电动机的线圈用什么导线绕制线圈？思考选用非磁性材料，如铜.线圈的匝数多少为宜？思考自制简易直流电动机的线圈匝数通常在20~100匝，具体可根据以下因素调整：电源电压：电压低(如1.5V干电池)时，匝数可少些(20~50匝)，避免电阻过大导致电流过小；电压稍高(如3V)时，可增加到50~100匝，增强磁场强度.导线粗细：细导线(如0.1~0.3mm漆包线)匝数可多些，粗导线(0.5mm以上)匝数可少些，确保线圈电阻与电源匹配.铁芯大小：若使用小铁芯(如铁钉)，匝数可少；大铁芯可适当增加匝数，充分利用磁场空间.示例：用1.5V电池和0.3mm漆包线绕在铁钉上，绕30~50匝较容易转动，可通过尝试调整匝数找到最佳效果.把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形线圈，作为转子.从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴.【制作线圈】直流电动机哪部分是转子，哪部分是定子？思考任务3设计直流电动机的转子和定子转子定子永磁体线圈绕组碳刷换向器转子：能够转动的部分；定子：固定不动的部分.转轴如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？？任务4设计组装直流电动机为什么线圈不能持续转动？思考线圈受到的力使它顺时针转动.线圈由于惯性会越过平衡位置.线圈受到的力使它逆时针转动.方案1：安装换向器.方案2：线圈漆皮一端全部刮掉，一端只刮半周，越过平衡位置后利用惯性转过后半周.如何使线圈持续转动？思考【其他准备材料】选用什么作为电源？思考选用1.5V的干电池作为电源.选用什么材料作为支架？为什么？思考材料：硬金属丝(回形针改制)；原因：导电且支撑转子.在制作过程中，使用小刀等尖锐物体时注意安全.【组装直流电动机】用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板或电池盒上.两个支架分别与电池的两极相连.用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周.最后把作为转子的线圈放在支架上，线圈下放一块强磁体作为定子.组装好电动机，给线圈通电并用手轻轻推动一下，线圈就会不停地转动了.调试自己制作的简易电动机，让它更好地工作起来.通电线圈在磁场中受力转动.工作原理：任务5成品展示，分析对比线圈转动缓慢或无力，是什么原因造成的？该如何改进？思考1原因改进措施操作步骤能量输入不足电池电压过低升级电源单节电池→2节串联，串联1Ω电阻防过热电路接触不良优化电路接触用砂纸打磨转轴+支架触点→蘸酒精擦拭刮漆不彻底重刮漆皮右转轴：确保仅上半周导电线圈转动缓慢或无力，是什么原因造成的？该如何改进？思考1原因措施操作步骤能量损耗过大摩擦阻力过大降低摩擦支架接触点涂缝纫机油/铅笔芯粉(石墨润滑)线圈匝数过多精简线圈匝数减至15~18匝(原20~30匝)磁铁磁场弱增强磁场磁铁增至2块异极相对(间距=线圈宽度)力矩设计缺陷线圈平面与磁场不垂直调整磁铁方位磁铁N、S极连线平行于转轴刮漆位置错误矫正刮漆角度右转轴绝缘区朝向支架下半部(断电位)转子转动不稳定，出现偏心或松动，应该如何改进？思考2方法改进操作矫正线圈平衡(治本)①剪齐引线两端转轴严格等长(预留2cm)，多余线头剪除②对称绕线绕制时用双股线并绕，拆模后剪断中点→天然对称③悬挂配平针尖支起线圈中点，偏重侧滴快干胶(或刮掉微量漆皮)至水平平衡④校直转轴转轴夹在两本书间滚动，弯曲处用镊子轻扳直方法问题改进操作精密化支架装配支架间距过大调整支架至线圈宽度+0.5mm支架槽过宽支架顶部弯折V型凹槽轴向位移转轴套塑料限位环消除外部干扰磁力不均磁铁对称排列(如4块：N~S~S~N)刮漆不对称右转轴绝缘区严格180°对称(误差＜10°)气流扰动加盖透明塑料罩(开孔散热)转子转动不稳定，出现偏心或松动，应该如何改进？思考2线圈发热严重是什么原因，应该如何改进？思考3原因措施改进操作电流过载(核心原因)增加线圈匝数重绕线圈至25~30匝(原15~20匝)串联限流电阻在电路中串1~2Ω/5W水泥电阻降低电源电压3V电池→改用1.5V电池优化半周断电右转轴绝缘区扩大至240°(仅留120°导电)如何增加转速？思考增强磁场(叠加磁铁)；减少摩擦(打磨转轴接触点、转轴涂润滑油)；适当增加电压；适当减少匝数.能否带动小风扇叶片旋转？思考可尝试，但需减轻负载(如用轻质塑料片)，并确保磁铁足够强.成品展示，交流对比制作简易直流电动机结构：主要由_____和______、换向器等组成.直流简易电动机：_____作为转子，______作为定子.电动机工作原理：_________________________.线圈一端漆皮全部挂掉，一端只刮半周的原因：通电线圈在_____中受力转动，越过平衡位置后，电路_____，线圈由于具有_____会继续转动.增强线圈转速的方法：(1)_____磁场；(2)_____电流.强磁体线圈磁场线圈强磁体通电线圈在磁场中受力转动断开惯性增强增大课堂总结随堂练习1.如图所示是小明自制的简易电动机，用硬金属丝做两个支架，分别与电池两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴，将线圈转轴一端的漆皮刮去，另一端刮去上半周或下半周放入磁场，下列说法正确的是(

)

A.

电动机是利用电磁感应原理工作的装置B.

轴的一端刮去一半的漆皮是为了改变线圈中的电流方向C.

将图中电源的正负极对调，闭合开关，线圈的转动方向不变D.

将图中磁体的磁极对调，闭合开关，线圈的转动方向相反D2.如图所示为小金同学制作的简易直流电动机模型.他用金属丝做成两个支架，分别与电池的两极相连.用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮.将线圈放在支架上，磁体放在线圈下.接通电源后用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来.(1)直流电动机的工作原理是__________________