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

第二十章电和磁第5节跨学科实践：制作简易直流电动机素养目标2.运用科学思维分析影响电动机转动速度的因素，通过实验探究换向器实现直流电动机连续转动的原理，并进行优化设计。1.知道电动机的基本构造，理解磁场对通电导线的作用规律，解释换向器在电动机中的作用，能确保线圈持续转动的原因。3.通过动手制作简易直流电动机，培养观察、调试、改进实验的能力。4.认识电动机在生活和科技中的广泛应用，理解其对社会发展的重要意义；通过展示交流自制电动机，培养合作精神、创新意识和对物理现象的好奇心。回顾旧知，引入新课1.直流电动机的工作原理通电线圈在磁场中受力转动。2.直流电动的构造电动机主要由线圈和磁体两部分组成。3.直流电动机为什么能连续转动？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。通电线圈在磁场力的作用下继续转动。项目提出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。电动机俗称“马达”，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。生活中有许多地方会用到电动机......利用前面学习过的知识，你能制作一台简易的直流电动机吗？项目分析我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，我们需要考虑哪一些问题呢？1.电动机的材料选取①制作线圈材料a.导线应具有良好的导电性和绝缘性；b.漆包铜线是绕制电动机线圈的理想材料。不选择普通的导线原因可能是没有绝缘层包裹，绕制线圈时铜线之间相互连通，相当于两条并联的支路，通电时电流方向相同，在相同为什么不选择随手可得的普通导线呢？的磁场中受力方向也相同，无法转动。②磁体材料选择永磁体作为提供磁场的磁体，为了使电动机的效果更好，应选择磁性较强的磁体。③电源为了安全和方便，可选择常见干电池（1.5V~2V）。2.电动机的结构设计①哪部分作为转子？哪部分作为定子？线圈作为转子，磁体作为定子。②线圈绕制的匝数多少为宜？线圈的匝数是根据所需的电压、电流和功率来确定的。一般来说，线圈缠绕10~20圈即可。匝数太多，可能会导致电阻偏大，电流偏小，空载转速较低，也可能使线圈发热过多；圈数太少，电路中电阻会很小，会使电路中的电流过大造成短路。为什么线圈的匝数不能太多也不能太少？3.如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？①线圈能持续转动的关键在于及时改变线圈中的电流方向。②通过使用换向器，在线圈转到平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使其能够持续转动。在实际制作中如果没有换向器又该如何改变线圈中的电流方向？③通电线圈越过平衡位置后，受到的力使线圈反向转动，此时可以把反向力去掉，线圈就可以靠惯性继续转动下去。即：在线圈越过了平衡位置后停止对线圈供电，转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了。为此，可将线圈一端的引线用小刀全部刮去漆皮，另一端只刮半周，从而保证给线圈适时供电或停电。项目实施1.设计制作方案设计制作简易直流电动机方案，大致画出设计图。2.制作步骤①制作线圈：取一段漆包铜线，绕成约3cm×2cm的矩形线圈，缠绕约20圈作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周。②制作支架：用回形针或硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板或电池盒上，支架顶部能支撑柱线圈的两端，同时允许线圈自由转动。③设计磁场：将一块强磁体固定在支架下方，确保线圈在磁体的正上方并能穿过磁场中心。（磁体不能阻挡线圈转动）。④组装电动机：把线圈放在支架上，两个支架分别与电池的两极相连，给线圈通电并用手轻轻推动一下，线圈就会不停地转动。3.通电测试闭合开关，调试自己制作的简易电动机。注意线圈两端的引线要尽量在同一直线上，避免转动时出现明显跳动，导致断开连接，若线路闭合后线圈依旧不动，可能是线圈刚好处于平衡位置或者引线有漆皮的半周接触支架，此时可以用手轻轻推动一下。展示交流1.请大家展示自己制作的简易直流电动机，介绍制作过程、制作过程中遇到的问题和解决方法。遇到的问题可能是：①线圈不转动，可能是刮漆不彻底，磁极方向与线圈平面垂直；②线圈转动不连续，可能是惯性不足，支架摩擦过大；③转速过慢，电池电压太低，磁体的磁性太弱；④安全问题，用小刀时要格外注意，用电池不要短路。2.观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？3.为什么有的小组制作的电动机模型不转动，分析原因可能有哪些？失败原因是什么？电池电量低摩擦力太大线圈匝数太多，自身重力大线圈与磁体之间距离太大线圈与支架接触不良磁体的磁性太弱电池在电路中短路……课堂总结制作