20.4 电动机 课件 2025-2026学年人教版物理九年级全一册

物理九年级全一册•人教版2024第4节

电动机第二十章电与磁学习目标01020304物理观念①了解通电导线在磁场中会受到力的作用,并知道力的方向与哪些因素有关。②了解直流电动机的基本构造、工作原理和涉及的能量转化。科学思维①经历研究通电导线在磁场中受力方向的过程，培养归纳推理能力。②能基于“平衡位置”与“惯性”现象提出“需改变电流方向才能持续转动”的假设，并通过换向器结构分析验证假设，形成批判性思维。科学探究能设计并实施“探究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关”的实验方案，规范操作并记录现象，培养解决问题的能力。科学态度与责任①能认识到电动机作为现代科技核心部件，在节能减排、智能制造等领域的重要价值。②能在小组合作中主动承担角色，尊重他人观点，勇于表达质疑，养成严谨求实的科学态度。重点难点教学重点教学难点①掌握通电导体在磁场中受力的方向与电流方向、磁场方向的关系，能用左手定则判断受力方向。②理解换向器的作用及其实现电流方向自动切换的原理，明确其在电动机连续转动中的关键地位。①从“线圈越过平衡位置后受力阻碍继续转动”这一现象中，抽象出“必须改变电流方向”的解决方案，建立“动态调控”思维。②理解换向器中两个铜半环与电刷接触时，如何确保线圈中电流方向始终使受力方向一致。课堂导入电动玩具通电后动起来，电风扇通电后扇叶转动，电动车启动后便可行驶，充满电的机器人能做家务……这些物体通电后运动状态发生了改变，是得益于其中一个重要的部件电动机电动机通电后会转动，你知道这是为什么吗？磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。探究新知那么通电导线是不是也会在磁场中受到力的作用呢？NS磁体周围存在磁场通电导体周围存在磁场接触探究新知演示实验【实验】探究通电导体棒在磁场中运动

1.如图所示，把一根直导体ab放在磁场中的金属轨道上，接通电路，观察直导体ab的运动情况。结论一：通电导体在磁场中会受到力的作用。磁场对通电导线的作用探究新知通电导体在磁场中受力运动方向可能与哪些因素有关呢？探究新知

2.断开开关，调整电路，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导体ab的电流方向与原来的相反。接通电路，观察直导体ab的运动情况。闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。只改变电流方向，磁场中导体运动方向发生了改变。NSIFNSIF结论二：磁场方向一定时，改变电流方向，磁场中导体运动方向改变。探究新知

3.保持通过直导体ab的电流方向不变，把蹄形磁体的两个磁极对调，使磁场方向与原来相反，观察直导体ab的运动情况。只改变磁场方向，磁场中导体运动方向发生了改变。SNIF闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。NSIF结论三：电流方向一定时，改变磁场方向，磁场中导体运动方向改变。探究新知

4.同时改变通过直导体ab的电流方向和磁场方向，接通电路，观察直导体ab的运动情况。SNIFSNFI同时改变电流方向和磁场方向，磁场中导体运动方向不变。闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。结论四：电流方向和磁场方向同时改变时，磁场中导体运动方向不变。探究新知①通电导线在磁场中________作用。②力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系：当电流的方向或者磁场的方向____时，通电导线受力的方向____。当电流的方向和磁场的方向________时，通电导线受力的方向____。总结归纳受到力的改变改变不变同时改变探究新知【学习任务一】通电导线在磁场中受到力的作用如图所示小明用导线将电池、铁钉和纽扣强磁铁连接起来，这时铁钉和下面的磁铁一起旋转起来，这表明（）A．磁能生电C．通电导体周围存在磁场B．地球周围存在磁场D．通电导体在磁场中受力D探究新知【变式训练】通电导线在磁场中受到力的作用如图，在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中，下列说法不正确的是（

）A.ab处应该接入电源B.根据该原理可以制成电动机C.同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变D.导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关C探究新知【学习任务二】影响通电导线在磁场中所受磁场力方向的因素如图所示电路中,导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里,小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab向右运动，小磁针的N极向下偏转,则下列说法正确的是（）A.c、d分别是电源的负极、正极B.仅对调电源正负极,闭合开关,则导体棒ab向左运动,小磁针N极向上偏转C.对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则导体棒ab向左运动D.对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，则小磁针N极仍然向下偏转B探究新知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。如果把一个通电的线圈放到磁场中，它会持续地转动吗？探究新知演示实验【实验】通电线圈在磁场中转动

1.如图所示，把使线圈位于磁体两个磁极间的磁场中。接通电源，让电流通过，观察它的运动，并分析线框的受力情况。探究新知通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置，此时由于惯性，线圈还会继续转动。线圈靠惯性越过平衡位置后，线圈所受的力阻碍它沿顺时针方向转动，结果使线圈逆时针旋转。如何才能使得线圈持续转动呢？甲乙丙通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。探究新知2.当线圈转到平衡位置时，立即改变电流的方向，观察线圈的转动情况。丁乙线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置时，因电流方向改变，线圈靠受到的力仍使它顺时针转动。探究新知通过实验可知，线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动......如果电流的方向和磁场的方向都变得相反，通电导线受力的方向会怎样？探究新知换向器图中两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两个半环中间断开，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。无论线圈的哪个边处于靠近磁体N极的一侧，其中的电流都沿图中箭头所示的方向，这时它的受力方向总是相同的，线圈就可以不停地转动下去了。实际的电动机可以通过换向器来实现持续转动。通过换向器可以改变线圈中的电流方向，每半周改变一次。换向器电刷探究新知换向器的作用通电线圈受磁场力作用，开始顺时针旋转。通电线圈刚过平衡位置，换向器自动改变线圈中的电流方向。通电线圈转过平衡位置后，在磁场力的作用下继续顺时针转动。探究新知电动机1.电动机的构造电动机主要由线圈和磁体两部分组成。能够转动的部分（线圈）叫作转子；固定不动的部分（磁体）叫作定子。电动机工作时，转子在定子中转动。定子（磁体）转子（线圈）换向器电刷探究新知2.电动机的工作原理电动机线圈的两端各连着的换向器，随线圈一起转动。电源的正、负极分别通过电刷与换向器接触，使电源和线圈形成闭合电路。线圈处于此位置时，电流从半环2流向半环1，线圈AB边受力向上，和CD边受力向下，线圈顺时针转动。甲线圈又转至平衡位置时，与图乙情况相似，线圈由于惯性会越过平衡位置。丙线圈越过平衡位置后，线圈中的电流从半环1流向半环2，线圈AB边受力向下，CD边受力向上，线圈仍然顺时针转动。丁线圈转至平衡位置时，两电刷与半环无接触，线圈中无电流所以不受力，线圈由于惯性会越过平衡位置。乙通电线圈在磁场中受力转动探究新知实际的电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。一种直流电动机的转子探究新知【学习任务三】换向器的构造及作用下列关于磁现象的说法不正确的是（）A.最早发现磁偏角的是我国宋代学者沈括B.扬声器是利用磁场对通电导线的作用来工作的C.最早发现磁能生电的科学家是奥斯特D.直流电动机是通过换向器来实现线圈连续转动的C探究新知【学习任务四】直流电动机的应用关于磁与电，下列说法中正确的是（）A.磁场看不见、摸不着，它是人们假想的模型B.同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥C.奥斯特实验说明电流周围存在着磁场D.只有改变磁场方向才能改变电动机转动的方向C探究新知【变式训练】直流电动机的应用图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，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，在图示位置,电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则（）D探究新知科学世界扬声器是怎样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，那么扬声器是怎样发出声音的呢？扬声器构造示意图扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆构成。探究新知当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出声音。利用上述扬声器原理，可以制成头戴式耳机和小巧的入耳式耳机。课堂小结电动机磁场对通电导体的作用通电导体在磁场中受到力的作用影响力的方向电动机的基本构造换向器作用：线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向原理：通电线圈在磁场中受力而转动电流的方向磁场的方向基本组成：换向器、转子、定子1.下列用电器使用了电动机的是（）A.电风扇 B.电水壶 C.台灯 D.手电筒课堂练习A2.如图所示是实验室电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。关于该现象，下列说法正确的是（）A.该电流表是利用电磁感应原理工作的B.线圈中有电流通过时，把机械能转化为电能C.改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向不会改变D.线圈中电流越大，其所受磁场力就越大D3.如图，移动变阻器R1的滑片向____移,导线AB受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力大小与___________有关；移动变阻器R2的滑片向____移，导线AB受力摆动也增大。课堂练习右磁场的强弱左4.如图所示圆环形绝缘凹槽内装满水银，水银的内外侧用导线接入电路，圆心处放置一块圆柱形磁铁，闭合开关后，