物理九年级全册第4节 电动机优秀教学设计

设计说明

首先要学生列举带电动机的电器，然后演示电动机模型通电后转动，提出问题：给电动机通电，它为什么能够转动，引入新课。通过教材中图20.4-1“通电导线在磁场中受力”这个演示实验，引导学生认真观察实验现象并分析得出：通电导体在磁场中要受到力的作用，且力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。电动机的工作原理和换向器的作用是难点，可从教材图20.4-4“小小电动机”入手，直到最后设计先演示“线圈不能连续转动”，并分析其原因，寻找解决方法，再演示“让线圈转起来”，引出利用换向器来实现线圈的连续转动。对于电动机的构造和工作原理，可采用挂图的方式，逐条讲解。本节内容由“磁场对通电导线的作用”和“电动机的基本构造”两部分构成。

教学目标

【知识与技能】

1.通过实验，了解通电导体在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。

2.了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化。

【过程与方法】

1.探究电动机转动的奥秘，展示奥斯特实验过程，引导学生思考，培养学生的逆向思维能力。

2.通过演示通电导体在磁场中的运动情况，以培养学生观察、分析、总结归纳规律的能力。

3.通过让学生制作线圈并让线圈转动起来，培养学生的探究精神和动手操作能力，同时享受成功的喜悦。

【情感、态度与价值观】

通过本节课的学习，使学生进一步体验观察与实验的重要性，培养学生的探究精神和动手操作能力。

重点难点

教学重点

磁场对通电导线的作用。

教学难点

电动机的构造和工作原理。

教学方法

实验探究法、讲解法、讨论法、分析归纳法、启发诱导、活动体验。

教具、学具

学生用：电源、蹄形磁体、开关、导线、铜棒(导体)、滑动变阻器、线圈、导轨。

教师用：电源、蹄形磁体、开关、导线、铜棒(导体)、滑动变阻器、线圈、导轨、通电线圈在磁场中受力转动的挂图、一段粗漆包线、一段细铁丝(或裸铜线)、一块泡沫海绵。

授课时数

1课时

教学过程

回顾思考

1.奥斯特实验说明通电导体周围存在着____，磁场的方向与____的方向有关。

2.力的作用效果：一是可以____，二是可以____。

3.磁场对放入其中的磁体能够产生____的作用。

4.力是使物体____发生改变的原因，物体的运动状态改变，一定是受到了____的作用。

导入新课

1.多媒体展示机床、电力机车、洗衣机、电扇、冰箱及各种电动玩具。

教师提出问题：电动机转动的原理是什么？

2.回忆奥斯特电生磁的实验，用多媒体展示奥斯特实验的过程、结果及实验装置图。

教师提出问题：奥斯特实验说明电流对小磁针有力的作用，那么磁体对电流有没有力的作用呢？

我们知道生产和生活中的许多电器都需要电动机来带动，电动机已经深入到现代社会生产生活的各个角落，下面我们就来研究电动机的工作原理，来获得正确的结论。

讲授新课

一、磁场对通电导线的作用

师：磁场的介绍中，磁体对小磁针有力的作用；奥斯特实验中，电流对小磁针有力的作用。磁体的磁场对通电导线是否有力的作用？

【演示实验】通电导线在磁场中受到力的作用。

【演示1】把导线ab放在磁场里，接通电源。

教师请学生说出观察到的现象，引导学生讨论并得出结论。

现象：接通电源后导线向右运动了。

解释：导线通电前是静止的，通电后发生了运动，运动状态发生改变，说明受到力的作用。

由学生归纳出实验的结论：通电导体在磁场中受力而运动。

教师提出问题：通电导线在磁场中是不是永远向一个方向运动呢？

如果不是永远向一个方向运动，那么有哪些方法可以改变它的运动方向呢？

教师请学生进行猜想，然后利用演示实验验证学生的猜想是否正确。

学生的猜想：可能与电流的方向和磁场的方向有关。

教师根据学生的猜想进行验证，同时要求学生认真观察。

【演示2】只改变刚才实验中电流的方向，再做一次实验，观察导线的运动方向。

现象：导线向左运动。

由学生归纳出实验的结论：电流方向改变，导线运动方向改变，说明受力方向改变。

【演示3】保持刚才实验中电流的方向不变，但把蹄形磁体两极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导线的运动方向。

现象：导线向右运动。

由学生归纳出实验的结论：磁场方向改变，导线运动方向改变，说明受力方向改变。

教师提出问题：如果电流和磁场的方向都变得与原来相反时，通电导线受力方向会怎样？

学生给出猜想后教师进行演示。

【演示4】同时改变电流方向和磁场方向，再做一次实验，观察导线的运动方向。

现象：导线向右运动。

由学生归纳出实验的结论：同时改变电流方向和磁场方向，导线运动方向不变，说明导线受力方向不变。

实验结论：

1.通电导线在磁场中要受到力的作用。

2.通电导线在磁场中受力的方向跟电流方向、磁场方向都有关系。

当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。当电流的方向和磁场的方向同时改变时，通电直导线受力的方向不变。

二、电动机的基本构造

1.电动机的基本构造

能够转动的线圈，叫做转子。固定不动的磁体，叫做定子。

电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。

【问题】

如果把一个通电的线框放到磁场中，又会怎样运动？

【实验演示】

把线框放入磁场中，接通电源，让电流通过，观察线框的运动，并对线框进行受力分析。

实验结论：通电线框在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动，而是来回扭转。

2.让线圈转动起来

教师提出要求：请同小组的同学们合作，利用你身边的器材，结合教材第134页“想想做做”，制作一个线圈并让该线圈转动起来。比比看哪个小组做得又快又好。

教师提醒学生注意：

(1)由于线圈是铜(或铝)线绕制成的，电阻很小，线圈不转动时通过线圈的电流较大，应尽量减少线圈在通电情况下静止的时间。

(2)线圈应靠近磁极，这样线圈处于强磁场中，受到的力大，转动快。

【想想做做】自制小小电动机

一端漆皮全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周。

这样，线圈转动越过平衡位置后，停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了。

【想想议议】

在“小小电动机”的实验中，采用刮去引线漆皮的办法来控制电路的通断，只有半周获得动力。怎样使线圈后半周也有动力持续转动呢？

如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈将会更平稳、更有力地转动下去。

3.如何使线圈持续转动

教师提出问题：那么怎样才能使线圈持续地转动下去呢？

教师引导学生从线圈不能持续转动的原因入手，得出线圈转过平衡位置后，改变受力方向可使线圈持续转动。讨论得出为使线圈持续转动应采取的措施。

讨论方案会出现两种：一是线圈转到平衡位置时，及时改变磁场的方向；二是线圈转到平衡位置时，及时改变电流的方向。

教师提问：这两种方法哪一个方法更方便些？引导学生思考回答。

教师做出结论：实际上，电动机是利用换向器在线圈转到平衡位置时，自动改变线圈中的电流的方向，使线圈持续转动下去的。

教师引导学生了解换向器构造：换向器由两个铜半环组成，两个铜半环E、F分别与线圈相连，它们之间彼此绝缘，并随线圈一起转动，跟电刷A、B接触并与电源组成闭合电路。

4.教师展示直流电动机挂图

介绍换向器是如何改变电流方向的，即直流电动机的工作过程。

线圈中的电流方向是a→b→c→d，线圈在磁场中受力顺时针转动。

当线圈转动到平衡位置时，电刷与两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流，线圈不受力的作用，但线圈由于惯性越过平衡位置。

线圈越过平衡位置后，电刷与铜半环接触，线圈中电流方向为d→c→b→a，电流方向改变，导线ab、cd的受力方向改变，仍使线圈顺时针转动（无论线圈的哪个边，只要它处于靠近S极的一侧，电流都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的，线圈就可以不停地转下去）。

线圈又转至平衡位置，当线圈由于惯性越过平衡位置，通过换向器改变了线圈中电流方向，这样线圈就会持续转动下去。

5.电动机的工作原理及能量转化

（1）电动机的工作原理：电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。

教师提问：你能说出电动机工作时能量是如何转化的吗？

引导学生根据通电而运动，消耗电能得到机械能回答。

（2）电动机工作时的能量转化：电能转化为机械能。

6.扬声器是怎样发声的

学生自主学习教材第136页“科学世界”，了解扬声器的发声原理。

(1)作用：扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。

(2)构造：由永久磁体、线圈、锥形纸盆构成，如图甲所示。

甲　　　　　　　　　　　　　乙

 (3)原理：当线圈中通过如图乙所示的电流时，线圈受到磁体的吸引向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到磁体的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的大小和方向不断变化，电流的方向影响纸盆运动的方向；电流的大小影响纸盆振动的幅度，于是扬声器就发出了随电流变化的声音。

课堂小结

板书设计

第4节　电动机

教学反思