初中物理第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机一等奖教学ppt课件

这是一份初中物理第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机一等奖教学ppt课件，共19页。PPT课件主要包含了学习目标，教学重点，重点难点，课堂导入，项目提出，直流电动机，新知探究，项目分析，电动机的材料选取，①制作线圈材料等内容，欢迎下载使用。
1.熟练掌握直流电动机的工作原理，并能将其应用于简易直流电动机的制作。2.学会根据制作要求选择合适的材料和工具，掌握制作简易直流电动机的基本步骤和方法。
1.理解并解决制作过程中遇到的实际问题，如线圈的绕制、换向器的安装与调试，确保电动机能够正常运转。2.运用跨学科知识优化制作方案，提高电动机的性能和稳定性，培养学生的创新思维和综合应用能力。
你知道吗：表哥又搞事了。他偷偷的用一块磁铁。线圈和电池，搞出了这个玩意，他说这是一个电动机，你觉得呢？
这些装置为什么会自己动起来?
制作一台简易的直流电动机。
　　电动机主要由线圈和磁体组成。为了方便制作一台直流电动机，我们需要考虑的方面有哪些呢？
a. 导线应具有良好的导电性和绝缘性；b. 漆包铜线是绕制电动机线圈的理想材料。
不选择普通的导线原因可能是没有绝缘层包裹，绕制线圈时铜线之间相互连通，相当于两条并联的支路，通电时电流方向相同，在相同的磁场中受力方向也相同，无法转动。
选择永磁体作为提供磁场的磁体，为了使电动机的效果更好，应选择磁性较强的磁体。
为了安全和方便，可选择常见干电池（1.5V~2V）。
分析： 使用铜漆包线，铜的导电性能好，漆包线可以避免线圈匝间短路；圈数不能太少，电路中电阻会很小，会使电路中的电流过大，可以在5~10圈左右。
制作直流电动机，需要考虑的问题：
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?
分析： 线圈作为转子，磁铁作为定子（用强磁体固定为定子，可以简化结构，降低制作难度。）
3. 如何保证通电线圈能在磁场中 持续转动?
分析： 利用“换向器”可以改变电流方向，让线圈持续转动。但是复杂换向器制作困难，可以设计简易“换向装置”让线圈持续转动。
简易“换向装置”的设计方案
画出设计图：根据设计方案，画出直流电动机的模型图。
确定实验器材：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。
实验步骤：制作线圈。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。
一端的漆皮全部刮掉，另一端只刮半周。（刮漆时要注意安全！）
实验步骤：组装小电动机。在硬底板上安放电池盒，两个木块上装上羊眼钉作为支架并固定在底板上。在电池盒上再固定一块强磁体，之后把线圈放在支架上，使它可以平稳转动。
强磁体平放在线圈正下方，N、S极方向与线圈平面平行。
实验步骤：连接电路，轻推线圈，观察现象。 调试自己制作的简易电动机，让它更好地工作起来。
启动时可轻推线圈至倾斜30°位置释放，持续转动超过10圈即可​标志成功。
1．2024年杭州马拉松推出了机器狗配速员，机器狗内部电动机的工作原理是 (　　)A．电磁感应现象B．通电导体在磁场中受到力的作用C．电流的磁效应D．电流的热效应【答案】B
2．新能源电动汽车已走进千家万户，下列图中与新能源汽车电动机工作原理相同的是（　　）
【答案】D【解析】电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力运动。
3．油电混合动力汽车逐渐走进普通家庭，混动汽车搭载了传统的内燃机，高效的电动机、发电机和蓄电池组。行驶过程中内燃机提供动力，同时可为蓄电池充电，也可以由蓄电池和电动机提供动力。下列关于汽车说法正确的是（　　）A．汽车高速行驶时上表面空气流速大压强大B．发电机的工作原理是利用电流的磁效应C．油电混动汽车的工作效率可以达到100%D．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用
【答案】D【解析】A．汽车上表面为曲面，下表面为平面，则汽车高速行驶时上表面空气流速大压强小，故A错误；B．发电机的工作原理是利用电磁感应现象，故B错误；C．油电混动汽车效率较高，但是运动过程中要克服摩擦阻力做功，工作效率肯定小于100%，故C错误；D．电动机的工作原理是通电导体在磁场中受力的作用发生运动，故D正确。
4．小娟为了弄清电动机的工作原理，做了如下实验；（1）她利用图所示装置探究磁场对通电导体的作用，为了使实验顺利进行，导体棒ab应选用　 　（选填“铁棒”或“铜棒”）；（2）闭合开关时，发现导体棒ab向右运动，若只对调磁体两极，再次闭合开关，观察到导体棒ab将向左运动，说明磁场对通电导体的作用力的方向与　 　方向有关，这一过程中电能主要转化为　 　能；（3）将导体棒换成线圈放入磁场中，如图甲所示，闭合开关，线圈中的电流方向是从a至b，此时a边受到磁场对它竖直向上的力，使线圈顺时针转动，当线圈转至如图乙所示的位置时，ab边中电流方向　 　发生改变（选填“会”或“不会”），此时ab边所受磁场对它作用力的方向不变，力会阻碍线圈继续转动；
（4）为使电动机的线圈能持续转动，在如图甲所示结构的基础上加上两个半铜环，用电刷与铜环接触，如图丙所示。当线圈转至图丙所示的位置时，电流方向从a至b，ab边所受磁场对它作用力方向竖直向上，线圈转至图丁所示的位置时，ab边中电流方向从　 　，ab边所受磁场对它作用力的方向　 　，从而使得线圈能够持续转动，所加的这个结构称为　 　。【答案】（1）铜棒 （2）磁场；机械 （3）不会（4）从b到a；竖直向下；换向器
【解析】（1）因为铜的导电性比铁好，所以探究磁场对通电导体的作用时，用铜棒的实验效果更明显，有助于实验探究。（2）实验中，只改变磁场方向，导体棒的运动方向反向，所以可以推出磁场对通电导体的作用力的方向与磁场方向有关。电流通过导体棒，导体棒在磁场力作用下发生运动，获得机械能，将大部分电能转化为机械能，还有部分电能转化为内能。（3）图甲和乙中，电源正极和线圈a点相连，电源负极和线圈d点相连，所以图甲和乙中，线圈中电流方向始终是从a至b至c至d。（4）图丁中，电源正极和线圈d点相连，电源负极和线圈a点相连，电路中电流方向是从d至c至b至a。整个过程中磁场方向没变，当电流从a至b，a边受到磁场对它竖直向上的力，则当电流从b至a，a边受到磁场对它竖直向下的力。要实现线圈持续向一个方向转动，所以线圈每转动90°就要改变线圈中电流方向，这就靠图丙和丁中的两个半铜环来实现，我们将这两个半铜环称之为换向器。
1.基础性作业： 让学生巩固课堂所学的基础知识，加深对电动机相关概念和原理的理解。
2.拓展性作业： 动手手机材料，制作一个建议的直流发电机。