磁场对通电导线的作用（教学设计）-沪科版九年级物理

《18.3磁场对通电导线的作用》教学设计

课题3.磁场对通电导线的作用单元18学科物理年级九

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系。教材通过实验探究、原理讲解

教材

与生活应用相结合的方式，引导学牛认识通电导线在磁场中会受到力的作用，并掌握其方向

分析

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。

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

2022来。

新课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；

标要3.能把这一规律跟生活中的动圈式扬声器、直流电动机等实例联系起来，说出它们的工作原

求理就是“通电线圈在磁场中受力转动”，并知道换向器在电动机里起到“自动改变电流方向、

让线圈持续转下去”的作用。

1.学习目标

学习(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

目标方向有关。

与核(2)知道电动机的构造和工作原理及其能量转化。

心素(3)会安装和制作简单的电动机。

养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。

九年级学生已具备基本的电学与磁学知识，如电流、磁场、磁感线等概念，能够理解电路连

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在认知模糊，尤其难

学情

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

分析

中的导体运动方向判断困难。因此，教学需借助直观疣验、动杰演示与动手制作，帮助学生

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。

材料金属轨道、磁铁、开关、电池、能够在轨道上滚动的金属杆。

准备

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课情境导入

行中

观察电扇中的电动机从生活中常见的

电扇中的电动机

引入本节课题，

电扇和其内部的电动机

提升学生学习的

电扇是我们生活中常见的用电器，其内部有

兴趣

一个重要的部件一一电动机。

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。

讲授新课一、通电导线在祕场中的受力情况

(一)实验：探究通电导线在磁场中的受力

情况

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。

2.实验器材

金属轨道、磁铁、开关、电池、能够在轨道学生了解实验目的、锻炼学生的观察

上滚动的金属杆，实验器材、实验步骤理解能力，以及

并观看实验视频，出语言表达能力

实验现象

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。

<2）保持磁场方向不变，对调电源正负极，

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）问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。

视频：探究通电导线在磁场中的受力情况

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。

4.实验结论

（1）通电导线在磁场中会受到力的作用。在老师的引导下让学锻炼学生的归纳

（2）只改变电流方向或只改变磁场方向，生发现规律，并总结总结能力理解并

受力方向都会反句；若两者同时反向，受力实验结论掌握当电流方向

方向不变。或磁场方向单独

大量实验表明：改变时，运动方

磁场对通电导线具有力的作用，其作用力的向改变；当两者

方向与磁场的方向、电流的方向有关。同时改变时，运

思考讨论：电流方向与磁场方向平行时，导动方向不变。

体受力的作用吗？

导体不受力的作用

通电导体受到力的作用

导体不受力的作用。只有当电流方向与磁场

方向斜交或垂直时，通电导体才会受到力的

作用。

（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

峡州

动圈式扬声器结构示意图

（1）动圈式扬声器

①结构：主要由线圈、永久磁体、锥形纸

观察拆解扬声器内部理解为什么纸盆

盆等构成。

结构，阅读课文会来回振动

②作用：把电信号转换成声信号。

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

音。

2.电磁弹射技术利用通电导体在磁场中受

力使物体加速，我国完全自主设计建造的首

了解电磁弹射技术，能体会电与磁相

艘弹射型航空母舰一福建舰，采用了先进的

观看视频互作用对人类科

电磁弹射技术，比传统的蒸汽弹射系统更加

技进步的重要推

先进.使舰载机的起飞更加高效和可靠c

动作用，增强科

技强国的责任

感。

我国自主设计和建造的航空母舰

拓展延伸

视频：中国电磁弹射之父——马伟明

二、直流电动机是如何工作的

1.电动机的组成

（I）外壳：保护内部组件，防止外部灰尘

和湿气进入。

（2）定子；由永久磁体和机壳组成。

（3）转子：包括转子线圈和换向器，转子

观察电动机的组成,了解电动机的基

线圈嵌在铁芯上，

聆听讲解本组成

（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

f-—

加：：、

^^4

____1

i

观察图片了解换向器

①换向3*

换向器:相互绝缘的半环称为换向器如图中和电刷了解它们所起的

1、2。作用

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

作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合

电路,如图中3、4。

直流电源的正、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。

视频：直流电动机持续转动的原理

（3）直流电动机原理图分析

ll

观察直流电动机原理

图分析图聆听老师讲

巴进一步理解直流

)解

电动机持续转动

线圈处于此位置时，线圈中的电流从半

的原理

环2流向半环1,线圈AB边受力向

上，CD边受力向下，线圈顺时针转动。

j7T/

——13L

1I

(b)

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。

（C）

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。

ill

N

1

（d）

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？

参考答案：每当线圈刚转过平衡位置时，半学生思考回答

环就立即改变线圈中的电流方向，线圈两边

理解换向器的重

受到的力就会改变，线圈就按照原来的力向

要性

继续转动下去。

迷你实验室

视频：制作简易电动机

课堂练习1.如图是我国自主设计建造的航空母舰一一

福建舰上的电磁弹射装置的示意图，电磁弹

射装置的弹射不与战斗机前轮连接，并处于学生练习巩固本节的知识

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（）

轨道

A.通电导体在磁场中受到力的作用

B.欧姆定律

C.焦耳定律

D.通电导体周围存在磁场

【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

理是通电导体在磁场中受到力的作用，故A

符合题意，BCD不符合题意。

故选Ao

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，通电后铝槎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。

心切

♦L

【答案】右不能

【详解】［1］导体受力方向与电流方向及磁场

方向有关。在M、N之间接入电源，通电后

轻质铝棒AB向左运动,若电流的方向不变,

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

将向右运动。

⑵由图乙知，线圈越过了平衡位置以后，由

于不改变线圈中的电流方向，ab受到竖直向

上的磁场力作用,cd受到竖直向下的磁场力

作用，且两个力的大小相等，作用效果相互

抵消，因此线圈不会持续转下去。

3.如图所示装置是的工作模型，在工

作过程中，起了关键的作用，它能

使线圈刚刚转过______位置时，就自动改

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

化为能,

答案：电动机换向器平衡电流方向

电机械

【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

流方向，这样线圈受力就改变了，就可以连

续转动。工作时，电动机把电能转化为机械

能。

课堂小结1.磁场对电流的作用

（1）磁场对通电导体有力的作用学生总结教师补充让学生对本节知

（2）力的方向与电流方向和磁场方向有关识有个系统理解

2.直流电动机

（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