物理第二十章 电与磁第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机教学设计

这是一份物理第二十章 电与磁第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机教学设计，共6页。教案主要包含了师生活动，设计意图等内容，欢迎下载使用。
1．制作简易直流电动机，加深对直流电动机相关知识的认识。
2．设计简易直流电动机制作方案，基于电与磁的知识对方案的合理性进行分析。
3．在制作简易直流电动机活动中，能综合运用所学知识解决遇到的问题。
4．在实施过程、讨论交流、作品展示中，提升工程实践与合作学习的能力，增强对物理学与日常生活、工程实践间联系的认识，树立学以致用的思想。
教学重点
制作简易直流电动机。
教学难点
解决制作过程中的技术难题。
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：
【问题】大家小时候一定玩过电动玩具车吧，玩具车为什么会运动？
因为里面有一个直流电动机，这节课我们制作一台简易的直流电动机。
学生思考，进入情境。
【设计意图】通过电动玩具车的生活情境，以“玩具车为什么会运动”为问题驱动，激发学生探究兴趣，引出直流电动机这一核心内容，明确本节课“制作简易电动机”的实践任务，为后续动手实践做好铺垫。
新知探究
一、项目提出
【师生活动】教师展示课件，提出问题。
回忆前面学习过的直流电动机的工作原理。
直流电动机中加装了换向器，使线圈利用惯性转过平衡位置后，改变了电流的方向和受力方向，使线圈继续转动。
利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机。
【设计意图】通过回顾直流电动机原理，以“制作简易电动机”为实践任务驱动探究，结合实物装置具象化电磁力与转动的关系，衔接生活应用，激发探究兴趣，深化对“通电线圈在磁场中受力转动”及换向器作用的理解，培养学以致用的学科素养。
二、项目分析
【师生活动】教师展示课件，提出问题。
我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题。
1．用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？
2．哪部分作为转子？哪部分作为定子？
3．如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？
【分析】
1．用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？
可以选择直径约0.5 mm的漆包线作为导线，原因是漆包线表面有绝缘漆，可避免线圈匝间短路。
线圈匝数以5~10匝为宜，匝数过少磁场产生的作用力较小，匝数过多线圈会过重且电阻会增大。
也可分组尝试绕制不同匝数（如5匝、10匝、20匝），通过对比简易电动机的转速找到最适合的匝数。
2．哪部分作为转子？哪部分作为定子？
从方便制作的角度，定子通常为磁体，可以用强磁体、一块蹄形磁体或两块条形磁体作定子。
转子就是通电线圈。设计时磁体固定于底座上，线圈放在支架（曲别针）上，确保转动时摩擦力较小。
3．如何保证通电线圈在磁场中持续转动?
可以把导线的一端刮去全部绝缘漆，另一端刮去半周绝缘漆，来保证线圈持续转动。
【设计意图】结合直流电动机的制作核心需求，创设贴合学生认知的问题情境，以“线圈选材、转子定子区分、持续转动实现”三个递进式问题为载体，激发学生的探究兴趣和动手欲望，同时为后续动手制作简易直流电动机奠定思维基础，培养学生的科学探究素养和实践创新意识。
三、项目实施
【师生活动】教师展示课件，提出问题。
根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机。下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法，可以参考。
1．实验器材：
漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池、羊眼钉、木块、小刀等。
2．制作步骤
①把一段粗漆包线绕成约3 cm×2 cm的矩形（或椭圆形）线圈，作为转子。从线圈的两端各拉出约2 cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。
②把两枚曲别针做成U形支架。
③用连有开关的导线将电池的正负极与曲别针支架连接。
④将曲别针插入硬纸板底座，并将线圈两端的引线搭接在U形支架上。
⑤将强磁体放在线圈下面的硬纸板上。
⑥闭合开关，轻轻推动线圈，观察线圈能否连续转动。
3．项目设计要解决的问题及操作方法示例
【设计意图】通过明确实验器材、分步操作流程及问题解决示例，引导学生主动参与线圈制作、换向器处理、电路搭建等实操环节，在动手实践中突破“换向器的作用”“线圈连续转动的条件”等教学难点，培养学生的动手操作能力、观察分析能力和问题解决能力。
四、展示交流
【师生活动】教师展示课件，提出问题。
1．请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计得更巧妙。
2．你的电动机线圈匝数是多少？转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何？
3．观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？
附：简易直流电动机制作项目评价表示例
【设计意图】通过展示、讲解、对比探究，引导学生理解电动机工作原理，落实控制变量等科学方法。借助多元评价表，从科学思维、技术与工程、交流合作、创新实践四个维度开展自评、互评与师评，培养学生动手实践、问题解决与团队协作能力，实现物理知识与工程实践的深度融合。
课堂小结
序号
要解决的问题
操作方法
需要的材料
1
制作线圈
将漆包线绕成圆环状，紧密缠绕5~10匝，两端各留2 cm引线
漆包线、胶带
2
制作换向器
用小刀刮去两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周
小刀
3
搭建支架
用曲别针弯折成两个U形支架，固定在硬纸板上，确保顶部支撑点水平对齐
曲别针、硬纸板、胶水
4
安装磁体
将强磁体放置在线圈正下方
强磁体
5
安装电源
将线圈引线架在支架上，与电池、开关连接，确保刮漆面接触良好
电池、开关
小组名称:________评价者:_________（自评/互评/师评）
评价
维度
评价指标
等级（优秀/良好/合格/待改进）
评语/
建议
科学思维
①能精准分析电动机的工作原理，逻辑严谨
②在设计与制作中，能运用控制变量的方法思考问题，如探究线圈匝数与转速的关系
技术与工程
①电动机结构设计合理，易于组装和调试，具备一定的稳定性和耐用性
②熟练掌握制作工具和材料的使用，操作规范，制作工艺精细
③能根据实际情况对设计进行优化、解决制作过程中遇到的问题
交流与合作
①小组内沟通顺畅、互相分享想法和经验
②积极倾听他人意见，尊重不同观点，共同解决问题
③成员分工明确，各司其职，高效完成任务
创新与实践
①在电动机的设计和制作中，提出独特的创意和方法
②勇于尝试新的材料、结构或制作工艺，效果良好
③能将理论知识灵活应用于实践，制作出性能优良的电动机