2024-2025学年九年级物理下册 17.2探究电动机转动的原理教学设计2 （新版）粤教沪版

2024-2025学年九年级物理下册17.2探究电动机转动的原理教学设计2（新版）粤教沪版学科政治年级册别八年级上册共1课时教材部编版授课类型新授课第1课时设计意图一、设计意图基于学生已学的电与磁知识，通过实验探究通电导体在磁场中的受力情况，引导学生理解电动机转动的原理，重点分析线圈转动的原因及换向器的作用，联系实际应用，培养学生实验探究能力和物理知识应用能力，体现从现象到本质的认知过程。核心素养目标分析二、核心素养目标分析通过探究电动机原理，学生形成“电与磁相互作用”的物理观念，能运用科学思维分析线圈转动过程及换向器作用；在实验探究中提升观察、设计及数据分析能力，发展科学探究素养；结合电动机的实际应用，体会物理技术对社会发展的价值，增强科学态度与责任意识。学习者分析三、学习者分析

1.学生已掌握电学基础（电流、电路）、磁学基础（磁场、磁感线）、电流的磁效应（奥斯特实验），以及磁场对电流作用的初步知识。

2.学习兴趣浓厚于实验探究和电动机应用；具备基本实验操作能力，但分析能力不足；偏好视觉和小组学习风格。

3.可能困难：理解左手定则和换向器作用；实验中电路连接和现象观察挑战；抽象原理与实际应用结合困难。教学资源准备四、教学资源准备1.教材：确保每位学生备有粤教沪版九年级物理下册教材，重点标注17.2节“探究电动机转动的原理”相关内容。2.辅助材料：准备电动机结构示意图、磁场对电流作用动画、电动机工作过程视频，强化直观理解。3.实验器材：每组配备电源、蹄形磁铁、导体棒、开关、导线、线圈及支架，检查器材完整性与安全性，确保实验顺利开展。4.教室布置：设置分组实验操作台，配备讨论区，便于学生合作探究与交流实验现象。教学过程设计五、教学过程设计

1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对电动机原理的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“同学们，你们见过电动车、电风扇或洗衣机吗？它们能转动起来，靠的是什么装置？”展示电动机工作的慢动作视频（如玩具电动机转动、电风扇扇叶转动），让学生直观感受电动机的转动现象。简短介绍电动机是“电能转化为机械能的核心装置”，广泛应用于生产生活，为后续探究“电动机为什么会转动”奠定基础。

2.电动机基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解电动机的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解电动机的定义：利用通电线圈在磁场中受力转动的装置，将电能转化为机械能。结合课本图17-2-1，展示电动机的基本组成部分：定子（蹄形磁铁，提供磁场）、转子（线圈，通电后受力）、换向器（铜半环，改变电流方向）、电刷（与换向器接触，接入电路）。通过示意图分析各部分功能，例如：定子产生磁场，转子线圈通电后，根据左手定则判断受力方向而转动；换向器的作用是当线圈转过平衡位置时，自动改变电流方向，使线圈持续转动。举例说明：玩具电动机中，线圈转动带动齿轮，使玩具车前进，帮助学生理解结构原理。

3.电动机案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解电动机的特性和重要性。

过程：

选择两个典型案例：

（1）直流电动机（课本重点）：以课本图17-2-3“简易电动机模型”为例，分析其结构（线圈、磁铁、换向器），演示实验（用电源、导线、线圈、磁铁组装简易电动机，观察转动现象），引导学生思考“线圈为什么能持续转动？”（换向器改变电流方向）。

（2）交流电动机（拓展）：介绍生活中使用的交流电动机（如空调风扇），对比直流电动机，说明其电源为交流电，无需换向器，依靠旋转磁场使转子转动。

引导学生分析案例对生活的影响：直流电动机用于玩具、电动车（控制灵活），交流电动机用于工业、家电（高效稳定）。小组讨论主题：“如何改进电动机以提高效率？”（如减轻线圈质量、增强磁场强度），每组记录想法，为后续展示做准备。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成4-5人小组，每组分配讨论主题：

-主题1：电动机转动时，能量是如何转化的？（电能→机械能+内能）

-主题2：如果去掉换向器，线圈会怎样运动？（转动到平衡位置后摆动）

-主题3：如何改变电动机的转动方向？（改变电流方向或磁场方向）

小组内讨论现状（如现有电动机的能量损耗）、挑战（如何减少热损耗）、解决方案（使用超导材料？优化线圈设计？）。教师巡视指导，提醒学生结合课本知识（左手定则、换向器作用），确保讨论方向正确。每组选出1名代表，整理讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对电动机原理的理解。

过程：

各组代表依次上台展示：

-第一组：主题1展示——电动机转动时，电能大部分转化为机械能，小部分因线圈电阻转化为内能，可通过减小电阻（如用粗导线绕线圈）减少损耗。

-第二组：主题2展示——去掉换向器后，线圈通电后转动到平衡位置（线圈平面与磁场方向垂直），此时受力平衡，由于惯性会越过平衡位置，但电流方向不变，受力方向相反，线圈将摆动后停下。

-第三组：主题3展示——根据左手定则，改变电流方向（对调电源正负极）或改变磁场方向（对调磁极N、S），可改变线圈受力方向，从而改变转动方向。

其他学生和教师提问：如“为什么家用空调多用交流电动机？”（交流电方便获取，结构简单）。教师点评：第一组能联系能量转化，第二组结合实验现象分析，第三组掌握影响转动方向的因素；不足是部分小组未考虑实际应用中的成本问题。建议进一步探究“电动机效率提升的方法”，鼓励课后查阅资料。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调电动机的重要性和意义。

过程：

简要回顾电动机的结构（定子、转子、换向器、电刷）、原理（通电线圈在磁场中受力转动，换向器改变电流方向持续转动）、案例分析（直流与交流电动机的应用）。强调电动机是现代科技的核心部件，推动交通（电动车）、工业（生产机械）、家电（洗衣机）等领域发展，体现“物理改变生活”的理念。布置课后作业：①撰写短文“电动机在生活中的应用及改进建议”；②设计简易电动机模型实验（用漆包线、电池、磁铁制作），记录实验现象并分析原因。学生学习效果其次，学生掌握电动机转动的核心条件：必须同时存在磁场和电流，且两者方向相互垂直。通过实验操作，学生能熟练组装简易电动机电路（电源、开关、导线、线圈、磁铁），并观察记录线圈转动现象，分析影响转动速度的因素（电流大小、磁场强度）。在小组讨论中，学生能结合课本案例（如电动车电动机），对比直流与交流电动机的异同，指出换向器在直流电动机中的关键作用，而交流电动机则依靠旋转磁场实现持续转动。

在能力层面，学生的科学探究能力显著提升。学生能设计实验验证“改变电流方向或磁场方向对转动方向的影响”，例如对调磁极N/S或电源正负极后，线圈转动方向发生改变的现象，并据此归纳出控制变量法。同时，学生能运用能量转化观点分析电动机工作过程，明确电能主要转化为机械能，部分因线圈电阻转化为内能，并提出改进方案（如使用超导材料减少热损耗）。

思维发展方面，学生形成从现象到本质的分析习惯。面对“线圈为何不能持续转动”的问题，学生能结合换向器结构（铜半环与电刷接触）和电流方向变化原理，解释平衡位置受力平衡但换向器改变电流方向后恢复转动的机制。在课堂展示环节，学生能清晰表达观点，如“增大磁感应强度可提高转矩”，并引用课本图17-2-1的示意图说明磁场对电流的作用力与磁场方向的关系。

此外，学生建立物理知识与实际应用的紧密联系。通过分析洗衣机、电动车等案例，学生认识到电动机在现代生活中的核心地位，并能举例说明其能量转化效率的重要性（如高效电动机降低能耗）。课后作业中，学生能撰写短文描述电动机改进建议，如优化线圈绕组减少电阻、采用轻质材料降低惯性等，体现对技术革新的思考。

最终，学生达成知识迁移能力。面对新情境（如分析扬声器振动原理），学生能类比磁场对电流的作用，解释音圈在磁场中受力带动纸盆发声的过程。通过本节课学习，学生不仅掌握电动机原理的核心知识点，更形成“实验观察—原理分析—应用拓展”的科学思维路径，为后续学习电磁感应等内容奠定坚实基础。重点题型整理1.**简答题**：电动机中的换向器起什么作用？

答案：当线圈转过平衡位置时，换向器自动改变线圈中的电流方向，使线圈持续朝同一方向转动。

2.**作图题**：根据左手定则，标出图中通电导体在磁场中的受力方向（磁感线方向水平向右，电流方向垂直纸面向里）。

答案：受力方向竖直向上（具体作图略）。

3.**分析题**：若将电动机电源正负极对调，线圈转动方向如何变化？为什么？

答案：转动方向相反。根据左手定则，电流方向改变时，受力方向也改变，导致线圈转动方向相反。

4.**应用题**：电动机工作时能量如何转化？如何提高其效率？

答案：电能转化为机械能。通过减小线圈电阻、增强磁场强度或优化换向器结构减少能量损耗。

5.**实验题**：组装简易电动机时，若线圈不转动，可能的原因有哪些？（写出两点）

答案：①电路接触不良；②电流太小或磁场太弱；③线圈平衡位置未调整好。板书