初中物理第二十章 电与磁第4节 电动机教案

这是一份初中物理第二十章 电与磁第4节 电动机教案，共10页。教案主要包含了师生活动，设计意图，提出问题，猜想与假设，设计并进行实验，分析论证，实验结论，演示实验等内容，欢迎下载使用。
1. 了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关。了解直流电动机的基本构造、工作原理和涉及的能量转化。
2. 经历研究通电导线在磁场中受力方向的分析过程，培养归纳推理能力。
3. 经历通电线圈在磁场中连续转动的探究过程，培养解决问题的能力。
4. 通过对电动机的学习，体会物理知识在生产实践中的重要作用，激发学习兴趣。
教学重点
认识磁场对通电导线的作用。
教学难点
理解直流电动机的构造和工作原理。
教学过程
新课导入
【师生活动】教师展示课件，创设生活情境，并提问：
电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人，以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生产生活的各个方面。
给电动机通电，它就能够转动。这是为什么？
学生思考，进入情境。
【设计意图】通过实际问题情境，激发学生探究欲望，让学生结合生活场景思考并分析电动机的应用。
新知探究
一、磁场对通电导线的作用
【师生活动】教师展示课件，提出问题。
我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。通电导线周围有磁场，那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
1．探究磁场对通电导线的作用
【提出问题】通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？
【猜想与假设】通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。
【设计并进行实验】
①把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察它的运动情况，记录实验现象。
②在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察记录现象。
③保持磁体N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察记录现象。
④保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象。
⑤在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象。
【分析论证】
（1）分析实验①和②：在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。在实验②中，去掉蹄形磁体，接通电源，直导线ab不运动。说明通电导体在磁场中才会受到力的作用。
（2）分析实验①和③：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟电流的方向有关。
（3）分析实验①和④：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟磁场的方向有关。
（4）分析实验①和⑤：同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，通电导线受力的方向不变。
【实验结论】通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线（磁场）的方向都有关系。
2．探究磁场对通电线圈的作用
【提问】实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？
【演示实验】
（1）使线圈静止在图乙所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈并没有运动。这是由于线圈上、下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。
（2）使线圈静止在图甲所示位置上，闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。
（3）使线圈静止在图丙所示位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关，观察线圈的转动情况。发现线圈逆时针转动，说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动。
【实验分析】线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。
【实验结论】通电线圈在磁场中会受力而转动，但不能持续转动。
3．换向器
【提问】线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。如何改变线圈中电流的方向呢？
实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。
（1）换向器的构造：两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
（2）换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。

如图所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的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（向上），线圈就可以不停地转动下去了。
4．直流电动机的工作原理
（1）如图①所示，通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动。
（2）如图②所示，线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性线圈转过平衡位置。
（3）如图③所示，线圈越过平衡位置后，利用换向器改变了电流方向，线圈受力方向改变，仍然顺时针转动。
（4）如图④所示，线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，线圈继续转动。
【设计意图】引导学生通过探究方式，分析磁场对通电导线和通电线圈的作用，理解电动机的工作原理，使学生深入了解电动机中换向器的作用等，从而提高学生的问题意识和探究兴趣。
二、电动机的基本构造
【师生活动】教师展示课件，并让学生认识电动机有哪些部分组成。
1．电动机的组成
电动机主要由线圈和磁体两部分组成，能够转动的部分叫作转子，固定不动的部分叫作定子。实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
2．电动机工作时，把电能转化为机械能。
3．家用电器用到的电动机
例如，电吹风、电风扇、洗衣机、剃须刀、空调等都用到了电动机。
【设计意图】通过学习，让学生认识电动机的基本组成，几个部分部件的作用，提高学生认知能力，升华学生对电动机的理解。
三、扬声器
【师生活动】教师展示课件，并提出问题。
【提问】学校的操场上挂着扬声器，收音机、电视机、音响中都有扬声器，我们能听到扬声器发出的悠扬声音。扬声器是怎样发出声音的呢？
1．扬声器的作用：它是把电信号转变为声音信号的装置。
2．扬声器的结构：线圈、永久磁体、锥形纸盆。
3．扬声器的原理：当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，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。
【设计意图】通过实际应用举例，及扬声器的作用、结构和原理的认识，让学生感受物理知识在生活中的应用价值，体会 “从生活走向物理，从物理走向社会” 的学科魅力，提升科学素养。
四、课堂练习
【师生活动】展示课堂练习，学生思考作答。
【设计意图】通过学生对课堂练习的作答与教师的讲解，进一步巩固学生对电动机的理解与应用。
课堂小结