九年級(jí)物理下冊(cè) 16.2 探究電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理學(xué)案 滬粵版

1、二、探究電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理一、情景引入電動(dòng)機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)，將大大推動(dòng)人類的文明進(jìn)程，如車輛不再依賴石油了，利用電能或太陽(yáng)能的電動(dòng)機(jī)將交通工具駛向了高速公路。但我們知道電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)主要的組成部分：磁體和線圈。通電線圈在磁場(chǎng)中高速運(yùn)轉(zhuǎn)，線圈是用導(dǎo)線和電池連在一起的，線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)必然導(dǎo)致和電池連在一起的導(dǎo)線扭斷！我們?cè)鯓咏鉀Q這個(gè)問(wèn)題呢？二、教材研究問(wèn)題1怎樣改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向？探究課本P5圖166所示實(shí)驗(yàn)，將觀察到的現(xiàn)象填寫(xiě)在下面空格上：當(dāng)接通電源時(shí)，看到金屬桿_,這說(shuō)明了_.。當(dāng)保持磁場(chǎng)方向不變，改變電流方向時(shí)，金屬桿_。當(dāng)保持電流方向不變，改變磁場(chǎng)方向時(shí)，金屬桿_。結(jié)論：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體具有_的作用

2、，其作用的方向與_、_有關(guān)。問(wèn)題2怎樣解決電動(dòng)機(jī)的線圈高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，和電池連在一起的導(dǎo)線不會(huì)被扭斷？我們有兩個(gè)問(wèn)題：（1）請(qǐng)觀察課本圖16-7中（b）圖，這是平衡位置，就是線圈中上下二根導(dǎo)線受到二力平衡（大小相等、方向相反），怎樣使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)下去？（2）如果線圈可以轉(zhuǎn)動(dòng)，和電池連在一起的導(dǎo)線怎樣才不會(huì)被扭斷？試著動(dòng)手解決這些問(wèn)題，并和同學(xué)一起交流討論。請(qǐng)閱讀“活動(dòng)探究換向器的作用”，認(rèn)真觀察換向器（圖16-8），回答下列問(wèn)題：（1）換向器的構(gòu)造： 。（2）換向器的作用： 。問(wèn)題3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理是什么？1、電動(dòng)機(jī)的工作原理是如何的呢？請(qǐng)認(rèn)真閱讀課本P16-9圖169，并與同學(xué)們交流討論。2、請(qǐng)你解

3、釋動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的工作原理。三、典例分析例2.如圖所示是直流電動(dòng)機(jī)在兩個(gè)不同時(shí)刻的工作原理圖，以下是小明和小華所在科技小組的同學(xué)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)工作原理的分析，其中正確的是 （ ）A.導(dǎo)線ab在這兩個(gè)時(shí)刻電流方向不同，受到磁場(chǎng)力方向也不同B.導(dǎo)線ab和cd分別在這兩個(gè)時(shí)間所受到的力的作用效果不相同C.導(dǎo)線cd在這兩個(gè)時(shí)刻電流方向相同，轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同D.導(dǎo)線ab和cd在這兩個(gè)時(shí)刻所受到力的方向都是相同的解析：這是一道關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)工作原理的選擇題，從甲圖到乙圖，ab和cd由于換向器使通過(guò)它們的電流剛好相反，而磁場(chǎng)方向沒(méi)有發(fā)生改變，故ab和cd受到磁場(chǎng)力的方向與原來(lái)不相同，但它們產(chǎn)生的效果能使線圈持續(xù)地轉(zhuǎn)

4、動(dòng)下去。答案：A四、達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1、下列設(shè)備是利用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用原理制成的是（）A、電磁繼電器B、電鈴C、運(yùn)動(dòng)玩具中的小電動(dòng)機(jī)D、螺線管2、關(guān)于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的下列說(shuō)法中，正確的是( )A、只有改變電流方向，才能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向B、只有調(diào)換磁極，才能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向C、既改變電流方向，又調(diào)換磁極，才能改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向D、既改變電流方向，又調(diào)換磁極，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不改變3、要使一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大一些，下列方法中不可行的是 ( )A、增大線圈中的電流B、換用電壓較高的電源C、將磁體的磁極對(duì)調(diào)D、換用磁性更強(qiáng)的磁體4、一臺(tái)組裝齊全的直流電動(dòng)機(jī)模型，接通電源后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，用手撥動(dòng)一下

5、轉(zhuǎn)子后，線圈轉(zhuǎn)子就正常轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，則它開(kāi)始時(shí)不轉(zhuǎn)的原因可能是( )A、線圈內(nèi)部斷路B、電刷與換向器接觸不良C、磁鐵的磁性不強(qiáng)，或線圈中的電流不夠大D、線圈正好處于平衡位置5、關(guān)于通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)里受力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向之間的關(guān)系，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )A、電流方向變?yōu)楹驮瓉?lái)相反，導(dǎo)體受力方向也變?yōu)楹驮瓉?lái)相反B、磁場(chǎng)方向變?yōu)楹驮瓉?lái)相反，導(dǎo)體受力方向也變?yōu)楹驮瓉?lái)相反C、電流方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)變?yōu)楹驮瓉?lái)相反，導(dǎo)體受力方向也變?yōu)楹驮瓉?lái)相反D、電流方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)變?yōu)楹驮瓉?lái)相反，導(dǎo)體受力方向也變?yōu)楹驮瓉?lái)相同6、電動(dòng)機(jī)在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，關(guān)于電動(dòng)機(jī)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )A、電

6、動(dòng)機(jī)是應(yīng)用通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的B、直流電動(dòng)機(jī)中的換向器能使通電線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)C、電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置D、電動(dòng)機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置7、如圖16-9所示，把一個(gè)可以繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁盤(pán)放在U型磁鐵之間，盤(pán)的下緣浸在液態(tài)水銀中，把轉(zhuǎn)軸和導(dǎo)電液態(tài)水銀分別接在一直流電源的兩極上，鋁盤(pán)就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，為什么？用什么方法可以改變鋁盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向？五、中考試題圖16-111如圖16-11四幅實(shí)驗(yàn)裝置圖所反映的原理，對(duì)電動(dòng)機(jī)的發(fā)明有直接影響的是解析：本題四個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置集中體現(xiàn)了電磁現(xiàn)象中基本知識(shí)點(diǎn)。圖A是研究通電導(dǎo)體周圍存在著磁場(chǎng)奧斯特實(shí)驗(yàn)。圖B和C研究的是閉合導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線

7、的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；圖D有電源、磁場(chǎng)、導(dǎo)體，是研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)。答案：D點(diǎn)評(píng)：此題考查學(xué)生從圖片中獲取信息的能力，是近年考的熱點(diǎn)?！把芯客妼?dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的實(shí)驗(yàn)”和“研究電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)”；“電動(dòng)機(jī)”和“發(fā)電機(jī)”這兩組知識(shí)點(diǎn)的圖片中器材相，結(jié)構(gòu)想仿，容易混淆，找出它們的不同點(diǎn)是解答此題的關(guān)鍵。2圖16-12如圖16-12在安裝直流電動(dòng)機(jī)模型的實(shí)驗(yàn)中，小杰同學(xué)按照科學(xué)教材的要求安裝了一臺(tái)如右圖所示的直流電動(dòng)機(jī)模型。安裝完畢，閉合開(kāi)關(guān)后，線圈順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，則能使線圈逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的做法是（ ）A減小一節(jié)電池B把電源和磁鐵的兩極同時(shí)對(duì)調(diào) C增加一節(jié)電池D把電源兩極對(duì)

8、調(diào) 解析：本題實(shí)驗(yàn)探究的是“通電線圈在磁場(chǎng)中受力方向與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)；在全面學(xué)習(xí)電動(dòng)機(jī)的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)后，可以知道通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與電流、磁場(chǎng)方向都有關(guān)，只要改變其中一個(gè)因素即可達(dá)到改變受力方向；若同時(shí)改變兩個(gè)因素的方向，則受力方向仍然不改變；至于增加或減少電池，只能改變受力的大小程度不同。因些正確答案應(yīng)該是D。 答案：D 點(diǎn)評(píng)：這是中考考綱要求必須掌握的內(nèi)容，也是歷年來(lái)的高頻題；學(xué)生只有通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)才能牢固掌握通電導(dǎo)體與哪些因素有關(guān)。本題只要能找到影響受力方向的相關(guān)因素，再進(jìn)行對(duì)比，即可完成解答。3電動(dòng)自行車是倍受人們青睞的一種交通工具。它可以電動(dòng)騎行，亦可以腳踏騎行。電動(dòng)騎行時(shí)，

9、蓄電池對(duì)車上電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力。下表是某型號(hào)電動(dòng)自行車主要技術(shù)參數(shù)。整 車整車質(zhì)量40kg最高車速30km/h最大噪聲62dB蓄電池電壓48V容量12A.h電動(dòng)機(jī)額定電壓48V額定功率240W圖（1）請(qǐng)你仔細(xì)觀察電動(dòng)自行車的構(gòu)造，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多地方用到了物理知識(shí)。請(qǐng)列舉一例。示例：電動(dòng)自行車的車座大而扁平，可減少壓強(qiáng)。 答： （2）行駛過(guò)程中輪胎與地面的總接觸面積為0.01m2，當(dāng)你騎著該電動(dòng)自行車在平直的公路上行駛時(shí)，地面受到的壓強(qiáng)是多大？（取g=10N/kg）（3）從環(huán)保的角度，與摩托車相比，電動(dòng)自行車有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（各舉一條）解答：例：電動(dòng)自行車的車輪可有凹凸不平的花紋，增大摩擦

10、；電動(dòng)車的發(fā)動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）估計(jì)身體的質(zhì)量約為kg地面受到的壓強(qiáng)：P=F/S=(g+0g) g /0.01m2=.105Pa（3）優(yōu)點(diǎn)：無(wú)尾氣、噪音小。 缺點(diǎn) ：蓄電池一般使用一年左右就需更換，廢棄后的電池污染環(huán)境。六、課堂測(cè)評(píng)1.磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中要受到力的作用，磁場(chǎng)力的方向跟 的方向和 的方向有關(guān)，通電線圈在磁場(chǎng)中會(huì)受力轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)這一原理，人們制成了電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)， 能轉(zhuǎn)化為 能。2.要制造直流電動(dòng)機(jī)，必須設(shè)法使線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)就能自動(dòng)改變線圈中 的方向，完成這一任務(wù)的裝置叫 ，它是由兩個(gè)銅制的 組成。3.如下圖是研究磁場(chǎng)對(duì)電流作用的實(shí)驗(yàn)

11、裝置，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)后，導(dǎo)體AB就會(huì)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這現(xiàn)象說(shuō)明： ；人們根據(jù)這一原理制成了 機(jī)。4.要改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，常采用的方法是 ，要改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，常常采用的方法是 。5在探究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向跟什么因素有關(guān)時(shí)，小明同學(xué)做了如下圖的三個(gè)實(shí)驗(yàn)，圖中AB表示閉合電路的一部分導(dǎo)線，導(dǎo)線上的箭頭表示電流的方向，F(xiàn)表示導(dǎo)線受力方向，S、N表示蹄形磁鐵的南北極。（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)a和b說(shuō)明，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與 的方向有關(guān)。（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)a和c說(shuō)明，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與 的方向有關(guān)。6如圖所示，一束電子從左到右從狹縫穿出，穿過(guò)磁場(chǎng)時(shí)受到磁場(chǎng)力的作用向紙外偏轉(zhuǎn)，則：（1）若將兩個(gè)

12、磁極對(duì)調(diào)，電子束將如何偏轉(zhuǎn)？（2）若磁極不變，而把電子束換成帶正電的粒子束，將如何偏轉(zhuǎn)？7.小明同學(xué)對(duì)電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題很感興趣，他在家自己裝配了一個(gè)玩具直流小電動(dòng)機(jī)，研究了直流小電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)方向和電流的方向后，很想研究影響直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的因素，現(xiàn)在請(qǐng)你幫小明一起研究這個(gè)問(wèn)題。（1）提出問(wèn)題：直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與哪些因素有關(guān)？（2）猜想與假設(shè)：（簡(jiǎn)單說(shuō)明猜想的理由）影響因素一：猜想的理由：影響因素二：猜想的理由：（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：（要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你猜想的影響因素之一）二、探究電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理四、達(dá)標(biāo)訓(xùn)練1、C 2、D 3、C 4、D 5、D 6、D 7、鋁盤(pán)的軸心O到下邊緣之間有電流通過(guò)，在磁

13、體的磁場(chǎng)作用下，受到力的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)；改變電流的方向或磁場(chǎng)的方向就可以改變鋁盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。六、課堂測(cè)評(píng)1.磁場(chǎng) 通電導(dǎo)線中電流 電 機(jī)械2.電流 換向器 半環(huán)3.通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用 電動(dòng)4.改變電流的方向 改變電流的大小5（1）電流 （2）磁場(chǎng)6.（1）向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn) （2）向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)解析：定向運(yùn)動(dòng)的電子束形成電流，這一電流在磁場(chǎng)中將受到力（安培力）的作用。（1）若將兩個(gè)磁極對(duì)調(diào)，則磁感線方向反向，電子束受力與原來(lái)反向，偏轉(zhuǎn)方向也反向，即向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)。（2）若磁極不變，將電子束換成帶正電的粒子束，則電流方向反向（原電子束帶負(fù)電），粒子將向紙內(nèi)偏轉(zhuǎn)。7.（1）直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可能與電流的大小（或磁場(chǎng)強(qiáng)弱）有關(guān)。（