初中物理人教版九年级全册第二十章 电与磁第4节 电动机教学设计

这是一份初中物理人教版九年级全册第二十章 电与磁第4节 电动机教学设计，共6页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学准备，教学过程，教学反思等内容，欢迎下载使用。

一、教学目标
知识目标：理解电动机的工作原理，包括磁场对通电导体的作用以及直流电动机的能量转化。
能力目标：通过制作模拟电动机的过程，培养学生的实验能力和探究精神，同时增强学生的实践操作能力。
情感、态度和价值观目标：通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，提高学生对科学技术知识的兴趣，同时培养学生的创新精神和科学素养。
二、教学重难点
教学重点：
（1）通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关；
（2）直流电动机的能量转化。
教学难点：电动机能够持续转动的原因。
三、教学准备
教师：U形磁铁、电源、导线、开关、线圈和电动机演示模型。
学生：U形磁铁、小型电动机线圈、5号电池（2节）、金属支架、硬纸板和电动机模型。
四、教学过程
导入新课：
展示图片：展示一系列使用电动机的电器图片，如机床、电梯、风扇、电动玩具、冰箱等。
引导观察：请学生们仔细观察这些图片，思考这些电器的共同特点。
学生讨论：鼓励学生互相讨论，分享他们的观察结果。
引出主题：从这些电器的共同特点中，引导学生发现它们都是依赖电动机来工作的，从而引出本课的主题——电动机的概念、应用及原理。
知识讲解：通过奥斯特实验的回顾，让学生理解通电导线在磁场中会受到力的作用。然后讲解直流电动机的工作原理，包括磁场对通电导体的作用以及直流电动机的能量转化。
电动机的工作原理与能量转化
一、回顾奥斯特实验
1.实验描述：简短回顾奥斯特实验的过程和结果，即当通电导线靠近指南针时，指南针的指向发生偏转。
2.学生思考：为什么通电导线会使指南针偏转？这说明了什么？
3.结论：通电导线周围存在磁场，磁场对指南针产生了作用力，使其偏转。这说明通电导线在磁场中会受到力的作用。
二、直流电动机的工作原理
基本构造：直流电动机主要由定子、转子、换向器、电刷等组成。其中，定子上绕有固定磁场线圈，转子上绕有通电导体线圈。
工作过程：
1.当直流电通过电刷和换向器供给转子线圈时，线圈内就会产生电流。
2.这个通电的线圈在定子的固定磁场中受到力的作用，从而使转子旋转。
3.转子旋转时，换向器不断改变电流的方向，确保转子线圈始终受到推动其旋转的力。
磁场对通电导体的作用：通电导体在磁场中会受到力的作用，这个力使导体产生运动。在电动机中，这个力是推动转子旋转的关键。
能量转化：在直流电动机中，电能被转化为机械能。具体来说，输入的电能通过磁场与通电导体的相互作用，转化为转子的旋转动能。
三、总结与讨论
总结：通过回顾奥斯特实验和讲解直流电动机的工作原理，我们理解了通电导线在磁场中会受到力的作用，以及直流电动机如何将电能转化为机械能。
讨论：请学生们思考并讨论以下问题：
1.为什么换向器在直流电动机中如此重要？
2.如果没有磁场，电动机还能工作吗？为什么？
3.电动机在我们的日常生活中有哪些应用？它们如何影响我们的生活？
实验探究：让学生分组进行实验，通过实验探究通电导线在磁场中的受力情况以及直流电动机的工作原理。教师可以提供实验器材，并引导学生设计实验方案，巡视指导学生的实验过程，及时解答学生在实验过程中遇到的问题。
实验探究：通电导线在磁场中的受力与直流电动机的工作原理
一、实验目标
探究通电导线在磁场中的受力情况。
理解直流电动机的基本工作原理。
二、实验器材
直流电源
导线
磁铁
支架与滑轮
直流电动机模型
示波器（或其他测量设备）
实验数据记录本
三、实验步骤
搭建实验装置：
将磁铁固定在支架上，确保其位置稳定。
在磁铁上方悬挂一根轻质的导线，使其能在磁场中自由摆动。
连接直流电源与导线，确保电路通路。
观察通电导线在磁场中的受力情况：
打开直流电源，为导线通电。
观察并记录导线的运动情况，特别注意其摆动方向与电流方向的关系。
改变电流的方向，再次观察并记录导线的运动情况。
探究直流电动机的工作原理：
使用直流电动机模型，连接示波器以监测电流变化。
打开直流电源，使电动机模型运转。
观察并记录电动机的旋转方向、速度与电流的关系。
通过示波器分析电流波形，理解换向器在电动机工作中的作用。
实验记录与数据分析：
详细记录实验过程中的所有观察结果。
分析通电导线在磁场中的受力与电流方向的关系。
分析直流电动机的旋转与电流、换向器的关系。
实验结论：根据实验数据与分析，得出关于通电导线在磁场中的受力情况以及直流电动机工作原理的结论。
四、教师指导与建议
1.在学生分组进行实验前，教师应对实验步骤与注意事项进行详细的讲解与演示。
2.在学生实验过程中，教师应巡视各组，及时解答学生在实验中遇到的问题，确保实验的顺利进行。
3.鼓励学生在实验过程中积极思考与提问，培养他们的实验技能与科学探究精神。
总结与巩固：让学生总结实验结果，并对电动机的工作原理进行讲解和演示。教师可以对学生的讲解和演示进行评价和纠正，同时进行补充和完善。
拓展与延伸：通过展示一些使用电动机的日常生活用品和工业设备，让学生感受到物理知识在生活中的实际应用。同时可以提出一些与电动机相关的问题，引导学生进行思考和探究。
布置作业：可以布置一些与电动机相关的习题或实践操作任务，让学生通过练习加深对电动机工作原理的理解和应用。
五、教学反思
在教学过程中，应注重培养学生的探究精神和实验能力，引导学生主动思考和操作，提高学生的学习积极性和自主性。
对于教学难点，可以通过多次演示和讲解、小组讨论和实践操作等方式进行突破，帮助学生更好地理解和掌握相关知识。
在教学过程中，应注重与实际生活相联系，通过实例和拓展延伸等方式，让学生感受到物理知识的实际应用价值，激发学生的学习热情和创新精神。
电动机板书设计
一、引入
回顾磁场和电流相互作用的基础知识
简要介绍电动机在现代生活中的应用
二、电动机的基本构造
定子：固定不动的部分，通常由铁芯和线圈组成，用于产生磁场。
转子：旋转的部分，也称为电枢，通常由线圈组成，通电后在磁场中受力旋转。
换向器：用于改变电流方向，使转子能持续旋转。
电刷：与换向器接触，提供电流。
（在此部分，可以画出电动机的简图，并标注各个部分的名称。）
三、电动机的工作原理
通电导体在磁场中受力：当通电导体置于磁场中时，会受到力的作用，这个力使导体产生运动。
换向器的作用：当转子转到一定角度时，换向器改变电流方向，使转子受到的力始终推动其旋转。
能量转化：在电动机中，电能转化为机械能。
（在此部分，可以用动画或示意图展示电动机的工作过程。）
四、电动机的种类与应用
直流电动机：使用直流电源，应用广泛，如电动车、电动工具等。
交流电动机：使用交流电源，常用于大型设备，如工业电机、家用电器等。
特殊电动机：步进电动机、伺服电动机等，用于需要精确控制的场合。