18.3磁场对通电导线的作用教学设计 沪科版物理九年级

3.磁场对通电导线的作用年级九本节内容是九年级物理“磁及其相互作用”单元的核心部分，承接前一节“通电螺线管外部磁场方向”的探究成果，进一步揭示电与磁之间的深层联与生活应用相结合的方式，引导学生认识通电导线在磁场中会受到力的作用，并掌握其方向与电流方向、磁场方向的关系。该知识是理解电动机工作原理的基础，也是现代科技中电磁技术广泛应用的理论支撑，在培养学生科学思维、实践能力与创新意识方面具有重要价值。求1.通过实验知道通电导线在磁场中会受到力的作用，并能用简单的器材把这一现象展示出来。2.知道这个力的方向既跟电流方向有关，又跟磁场方向有关；学习目标与核心素养1.学习目标(1)通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。(2)知道电动机的构造和工作原理及其能量转化。2.核心素养能体会电与磁的相互联系，能感受电与磁对人类文明进程的强有力推动。学情九年级学生已具备基本的电学与磁学知识，如电流、磁场接与简单实验操作。但对“电生磁”与“磁生力”之间的转化机制仍存以从抽象的矢量关系中把握受力方向的变化规律。部分学生空间想象能力较弱，对三维磁场中的导体运动方向判断困难。因此，教学需借助直观实验、动态演示与建立清晰的物理图景，突破思维障碍，提升科学探究素养。重点1.通电导线在磁场中会受到力的作用，且力的方向与电流方向和磁场方向有关。2.理解直流电动机的基本工作原理及换向器的作用。难点1.准确判断通电导线在磁场中受力的方向，尤其是当两个因素同时改变时的综合影响。2.理解换向器如何实现线圈连续转动的机制，突破对“惯性”与“自动切换电流方向”的认知盲区。金属轨道、磁铁、开关、电池、能够在轨道上滚动的金属杆。教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课电扇和其内部的电动机电扇是我们生活中常见的用电器，其内部有你知道电动机通电后会转动吗?这就是本节我们将学习的磁场对通电导线的作用。从生活中常见的电扇中的电动机引入本节课题，提升学生学习的兴趣(一)实验：探究通电导线在磁场中的受力1.实验目的(1)观察通电导线在磁场中是否受力运动。(2)探究受力方向与电流方向、磁场方向的关系。上滚动的金属杆。3.实验步骤(1)将导体棒水平放在磁铁两极之间，接通电路，观察导体棒是否运动。学生了解实验目的、实验器材、实验步骤并观看实验视频，出实验现象理解能力，以及语言表达能力即改变电流方向，再次接通电路，观察运动方向是否改变。(3)恢复原电流方向，对调磁铁N、S极即改变磁场方向，再次接通电路，观察运动方向是否改变。(4)同时改变电流方向和磁场方向，再次接通电路，观察运动方向是否再次改变。思考讨论：请叙述你观察到的实验现象，并说明以上实验现象说明了什么?参考答案：闭合开关后，通电导线会向一侧摆动。说明导线受到磁场力；调换磁铁两极(磁场方向改变),导线摆动方向与之前相反；调换电池正负极(电流方向改变),导线摆动方向也与之前相反。说明作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关。(1)通电导线在磁场中会受到力的作用。(2)只改变电流方向或只改变磁场方向，受力方向都会反向；若两者同时反向，受力方向不变。大量实验表明：磁场对通电导线具有力的作用，其作用力的方向与磁场的方向、电流的方向有关。思考讨论：电流方向与磁场方向平行时，导体受力的作用吗?生发现规律，并总结实验结论锻炼学生的归纳总结能力理解并掌握当电流方向或磁场方向单独改变时，运动方向改变；当两者同时改变时，运锥形纸盆导体不受力的作用锥形纸盆通电导体受到力的作用方向斜交或垂直时，通电导体才会受到力的(二)通电导线在磁场中会受到力的作用原理应用1.扬声器就是利用这一原理制作而成的一线圈引出线动圈式扬声器结构示意图(1)动圈式扬声器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，于是扬声器就发出了声电磁弹射技术，比传统的蒸汽弹射系统更加结构，阅读课文会来回振动能体会电与磁相拓展延伸二、直流电动机是如何工作的1.电动机的组成感。了解电动机的基线圈线圈(电枢)定子电刷(1)外壳：保护内部组件，防止外部灰尘和湿气进入。(3)转子：包括转子线圈和换向器，转子线圈嵌在铁芯上。(4)电刷：固定在机壳上，与机外电源接线柱连接，转子转动时，换向器在电刷上滑动，与电源接通。2直流电动机工作的原理电动机是根据通电导线在磁场中会受力的作用的原理制成的，它是将电能转化为机械能的装置(1)通电线圈的作用向相反，发生顺时针转动。当线圈的平面与磁感线垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置，由于惯性，线圈还会继续转动。线圈靠惯性越过平衡位置的后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。思考：怎样让线圈越过平衡位置，继续转动下去?现通电线圈在磁场中持续地转动.视频：观察磁场对通电线圈的作用(2)直流电动机持续转动的原理观察图片了解线圈的转动学生思考问题并猜想回答理解线圈只能在动提高学生学习的兴趣换向器：相互绝缘的半环称为换向器如图中作用：及时改变线圈中的电流方向，使受力方向总是相同，线圈一直转动下去。②电刷电路，如图中3、4。接触，使电源和线圈形成闭合电路。(3)直流电动机原理图分析线圈处于此位置时，线圈中的电流从半上，CD边受力向下，线圈顺时针转动。和电刷图分析图聆听老师讲解了解它们所起的作用电动机持续转动的原理性会越过平衡位置。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。线圈又转至平衡位置时，与图(b)情况相似，线圈由于惯性会越过平衡位置。思考：电动机连续转动的原因是什么?环就立即改变线圈中的电流方向，线圈两边受到的力就会改变，线圈就按照原来的方向继续转动下去。学生思考回答理解换向器的重课堂练习射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中。当弹射车内的导体通以强大电流时，战斗机就会受到强大的推力而向前弹射飞出。电磁弹射装置的工作原理是()A.通电导体在磁场中受到力的作用B.欧姆定律【答案】A【详解】电磁弹射装置的弹射车与战斗机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通过强大的电流时，战斗机就受到强大的推力而向前弹射飞出，由此可知，其工作原故选A。2.利用图甲装置“观察磁场对通电直导线的作用”,在M、N之间接入电源，通电后轻质铝棒AB向左运动，若只调换磁体的N、S极，通电后铝棒AB将向运动；图乙中，不改变线圈中的电流方向，线圈(能/不能)持续转下去。学生练习巩固本节的知识【答案】右不能方向有关。在M、N之间接入电源，通电后只调换磁体的N、S极，改变磁场的方向，通电后铝棒AB的受力方向也发生改变，故于不改变线圈中的电流方向，ab受到竖直向3.如图所示装置是的工作模型，在工变线圈中的,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动，工作时它是把能转答案：电动机换向器平衡电流方向【解析】根据图中可以知道通电线圈在磁场中受力转动，这是一个电动机的工作模型。工作过程中，换向器起到关键作用，它能使线圈刚刚转过平衡位置时，改变线圈中的电1.磁场对电流的作用(1)磁场对通电导体有力的作用(2)力的方向与电流方向和磁场方向有关(1)原理：通电线圈在磁场中受力而转动(2)基本组成：换向器、转子、定子(3)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学生总结教师补充让学生对本节知板书磁场对通电导线具有力的作用，其作用力的方向与磁场的方向、电流的方向有关。用二、直流电动机是如何工作的1.原理：通电线圈在磁场中受力而转动2.基本组成：换向器、转子、定子3.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夯实本节基础/课外阅读内容电磁技术》(应用案例)明实验资源：蹄形磁铁+通电导线(定性演示),电动机工作原理短