人教版九年级全册第二十章 电与磁第4节 电动机教案设计

这是一份人教版九年级全册第二十章 电与磁第4节 电动机教案设计，共5页。教案主要包含了知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观等内容，欢迎下载使用。
一、知识与技能
1．了解磁场对通电导线的作用；
2．了解直流电动机的结构和工作原理；
3．初步认识科学与技术之间的关系。
二、过程与方法
1．通过演示，提高学生分析概括物理规律的能力；
2．通过制作模拟电动机的过程，锻炼学生的动手能力。
三、情感态度与价值观
通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。
教学重点：
1．了解磁场对通电导线的作用,了解直流电动机的结构和工作原理。
教学难点：
1．通电线圈在平衡位置附近摆动；
2．理解通电线圈在磁场里如何实现持续转动。
教学方法：
1．问题引导，小组讨论，以观察、实验为基础的探讨式教学；
2．创设情景，以学生为主体，教师点拨的模式。
教材分析：
电动机是我们生活中常见的一种电气设备，应用很广，种类也很多，但它们工作的原理都是一样的，学习本节对学生初步认识科学、技术、社会的关系具有非常重要的现实意义。本节内容分为四部分：磁场对通电导线的作用、磁场对通电线圈的作用、电动机的构造和工作原理、生活中的电动机及电动机知识应用。
磁场对通电导线和通电线圈的作用是学习电动机的基础，是科学内容教学的重点，可通过实验和学生动手制作电动机去感受和体验，以增强知识的理解。在研究磁场对通电直导线的作用时，着重研究两个问题：一是磁场对通电直导线能否产生作用，二是作用的方向与什么有关。为增强学生的感性体验和探究性，教学中也可以将演示实验改为分组的探索性实验。这两部分用时约23分钟。
电动机是磁场对电流作用知识的一个重要应用，学习它的意义在于让学生了解磁场对电流的作用在现代社会中的应用价值。“电动机的基本构造”一部分，重在让学生了解电动机的基本组成、换向器的作用等，教学中应运用好自制电动机实物，并做好分步解说演示。这部分用时约15分钟。
“生活中的电动机”的教学在从应用、优越性等方面让学生体会电动机在现代生产生活中价值的同时，引导学生关注环境问题。这部分用时2分钟
这节课的内容比较多，“磁场对通电导线的作用、磁场对通电线圈的作用”可以用时约23分钟，让学生有足够的动手实践时间；最后2分钟简单放几张生活中电动机图片，留下课外作业让学生观察思考：（生活中的电动机）多个线圈和换向器是如何安装的。
学情分析
对于线圈受力分析，尤其运动中，学生较为混乱，故而教学设计中，先从实验演示激起学生兴趣，继而引导学生分析出受力引起摆动，突破受力难点。
对于换向器如何改变线圈中电流方向，教学中主要采用现场组装电动机装置，结合多媒体解说，层层引导学生分析解决难题。
课前准备
多媒体课件、老师制作的大号电动机、学生版小小电动机1套。蹄形磁体（1个）、纽扣式强磁体（每两人1个）、开关、导线、铜棒(导体)、5号电池(每两人1节)、大别针（每两人2枚）。
板书设计 第4节 电动机
磁场对通电导线的作用
结论：（1）通电导线在磁场中受到力的作用。
（2）通电导体所受力的方向跟电流方向、磁场方向有关。
二、电动机的原理及基本结构
（1）原理：通电线圈在磁场中受力转动
（2）基本结构：①有定子和转子组成
②换向器的作用：改变线圈的电流方向，使线圈得以持续转动。
三、生活中的电动机
多个线圈，多个换向器
引入新课
师：同学们，请看一张照片。这是习近平主席在考察上海时，看着旁边一台设备说的一句话：新能源汽车是汽车强国的必由之路。（爱国主义教育）
其中很多类型新能源汽车的心脏部分即为我们今天要学习的电动机。
（板书：第4节 电动机）
进行新课
师：我们都知道，磁体在磁场中会受到力的作用。而这作用是通过--磁场，相互作用的。
生：磁场
师:在奥斯特实验中我们还知道，通电导线周围存在——磁场。那么，通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
生：磁场。会或不会
师：演示实验：磁场对通电导线的作用
师生：通电导线在磁场中受到力的作用
师：通电导线在磁场中受到的力的方向与什么因素有关呢？
生：猜想：电流方向，磁场方向
师：演示实验
师生：通电导线在磁场中受力的方向与电流方向
或磁场方向（磁感线方向）有关，且电流方向改
变或磁场方向改变受力方向也会改变。（板书）
师：在磁场中放一个通电线圈，现象会是怎样的
呢？老师演示生：通电线圈（框）在磁场中可以
转过一个角度但是不能持续转动。（如右图）
师：提问有什么方法可以让线圈持续转动？
学生1：线圈转过半周后断电，利用惯性可以继续
转动至有电的半周，循环重复，持续转动。
师：有想法，非常好。如何让线圈半周不带电呢？
师生探究：线圈一端挂掉一般绝缘漆，另一端全部
刮掉。
生：按照老师提示，组装“小小电动机” （如右图）
师：老师，拿着某组的作品说，恭喜同学们，你们已经组装成了一台电动机——小小电动机。一台电动机就由两部分组成：定子和转子（板书）
生：哈哈！转动的线圈属于定子，不动的磁体属于转子
师：同学们，积极动手，做出了电动机。老师看到同学们团结合作，团结就是力量。有点同学分析线圈结构，有点同学双手压紧别针，有的同学加上线圈。（友善教育）
师：线圈怎么只能在某一位置附近来回摆动呢？咱们一起深入受力分析。
师生：线圈、开关、电源用导线连成闭合电路后，ab、cd边通电电流方向相反，所处磁场方向相同。则受力方向相反，大小相等，不在同一条直线上，促使线圈沿着顺时针方向转动。当转过一定角度后这两个力仍然促使线圈继续转动，而在这个位置呢？
生：不能促使转动。
师：因为。。。
师生：这两个力大小相等，方向相反作用在同一直线上，是一对平衡力。所以这个位置称为线圈的平衡位置。
师：可是呢，线圈转过去了。什么原因？
生：惯性
师：越过平衡位置后仅靠这两个力还能不能让线圈继续沿顺时针方向转动？
生：不能
师生：此时，这两个力不在同一直线上，并且会阻碍线圈沿顺时针方向转动，最终使得线圈只能来回摆动。
同学们有什么办法使线圈继续转动下去呢？
生：每半周更换一次磁极
生：不断改变线圈中的电流方向
师：同学们所提出方案都值得考虑。可现实中电动
机磁极不方便更换。那么，如何改变电流方向呢？
下面的设计方案，咱们一起分析是如何实现的。
师生：两个铜半环E、F，跟线圈的两端相连，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，并且A电
刷始终与正极相连，B电刷始终与负极相连，使电
源和线圈组成闭合电路。这样，接通电路后，电流
经A流向ab，方向垂直屏幕向里，受力使线圈沿着
顺时针方向转动，靠惯性越过平衡位置后，电流从
ba经B流入负极，方向垂直屏幕向外，线圈受力相
反使线圈继续获得动力顺时针转动。这就是电动机
的工作过程。
师：老师呢，以这方案做出了一台电动机。且针对
一般的电动机难以拆解学习，铜半环绝缘不易观察
等，老师对电动机进行了改进。铜半环E、F分别
固定在两个绝缘塑料圆桶，而电刷做成了U型铜片，
使电刷与铜半环交替接触。（播放如右图解说）
咱们且看效果（闭合开关，电动机转动）。
生：鼓掌
师：鼓掌！谢谢同学们的掌声.老师的这装置，请同
学们细心观看视频中换向器是如何改变电流方向的
（播放视频）。铜半环和电刷起到自动改变电流方向
的作用，称为换向器。（板书换向器）。
同学们，你们的小小电动机又是如何实现持续转
动的呢？
生：前半周通电，获得动力，后半周停止供电，靠
惯性继续转动。
师：同学们分析的很好。而借助换向器，电动机将会。。。
生：更平稳，更有力
师：对的，所以我们不该满足现状，而应勇于创新，不断给自己动力，走在科技时代的前沿！
师：同学们，生活中的电动机又是怎么样的呢？
生活中的电动机是由多个线圈和换向器组成的。
引用刘友梅院士的一句话：（新能源汽车的研究）任务还没有结束。活到老学到老，永攀科技高峰。
对同学提出期望：期望你们，将来研究出更节能先进的电动汽车等，创造出世界一流的民族品牌！
生：好！满怀喜悦与热情。
师：下课，同学们再见！
生：老师再见。