九年級物理全冊 20.4 電動機教學(xué)設(shè)計 （新版）新人教版

1、 20.4 電動機教材分析電動機是我們生活中常見的一種電氣化設(shè)備，電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能，從而帶動各種生產(chǎn)機械和生活用電器的運轉(zhuǎn)。電動機的應(yīng)用很廣，種類也很多，但它們工作的原理都是一樣的。如何從日常生活中常見的現(xiàn)象入手，激發(fā)學(xué)生探究的欲望是新課標(biāo)的新體現(xiàn)。在舊教材中，這節(jié)書的內(nèi)容分為三部分：磁場對電流的作用，直流電動機，實驗：裝配直流電動機模型。這就是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，先講理論再進(jìn)行實踐。而新教材把這三節(jié)合并為“電動機”，從與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的現(xiàn)象入手，激發(fā)學(xué)生的興趣，再探討電動機的原理，“從生活走向物理”，這樣使學(xué)生更易于接受。舊教材要求學(xué)生用左手定則判斷通電導(dǎo)線在磁體中的受力方向，而新標(biāo)

2、準(zhǔn)則要求“通過觀察，了解通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用，力的方向與電流及磁場的方向都有關(guān)系”，與舊教材相比，要求已經(jīng)降低，減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)；再者，新教材中由學(xué)生探究模擬電動機的實驗對于學(xué)生了解電動機的基本構(gòu)造有很大的幫助，使學(xué)生更好地理解電動機的原理和換向器的作用；最后由學(xué)生討論生活中有哪些地方用到電動機，真正體現(xiàn)“從物理走向生活”的新理念。這節(jié)課的內(nèi)容比較多，我把它分為2課時來講，第一節(jié)課主要討論磁場對電流的作用及讓學(xué)生探究實驗“小小電動機”，最后留下一個問題讓學(xué)生課外思考，為下一節(jié)課做好鋪墊。第二節(jié)課主要介紹電動機的結(jié)構(gòu)和換向器的作用。換向器的作用是以探究和比較的方法來介紹的，讓學(xué)生自

3、己由“小小電動機的實驗”解決相關(guān)的問題，最后得出換向器的作用。教學(xué)目標(biāo)知識與技能了解磁場對通電導(dǎo)線的作用；初步認(rèn)識科學(xué)與技術(shù)、社會之間的關(guān)系。過程與方法經(jīng)歷制作模擬電動機的過程，通過實驗方法探究直流電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理。情感、態(tài)度與價值觀通過了解物理知識如何轉(zhuǎn)化成實際技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)知識和應(yīng)用物理知識的興趣。重點與難點重點通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁場的方向都有關(guān)；直流電動機的能量轉(zhuǎn)化。難點電動機能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因。教學(xué)準(zhǔn)備教師：U形磁鐵、電源、導(dǎo)線、開關(guān)、線圈和電動機演示模型。學(xué)生：U形磁鐵、小小電動機線圈、5號電池（2節(jié)）、金屬支架、硬紙板和

4、電動機模型。板書設(shè)計第四節(jié) 電動機一、磁場對通電導(dǎo)線的作用結(jié)論：通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用。通電導(dǎo)體所受力的方向跟電流方向、磁場方向有關(guān)。二、電動機的基本結(jié)構(gòu) 換向器的作用：改變線圈的電流方向，使線圈得以持續(xù)轉(zhuǎn)動。三、生活中的電動機電動機的作用：把電能轉(zhuǎn)化為機械能。 引入新課第一課時師：同學(xué)們好!我們上課前先來欣賞一些圖片（用多媒體展示機床、電梯、電扇、電動玩具、冰箱等使用電動機的電器，并播放它們由停止到運轉(zhuǎn)的狀態(tài)），這些圖片里的東西有什么共同的特點。生甲：它們都是電器。生乙：它們的運轉(zhuǎn)都需要用到電。生丙：它們都是靠電動機來轉(zhuǎn)動的。師：這些同學(xué)都說得很好。（用課件形式顯示幾種機器如電扇、電梯

5、、電動玩具的結(jié)構(gòu)圖，并圈出電動機的位置）這些機器都有一個很重要的設(shè)備電動機。板書：第四節(jié)電動機進(jìn)行新課師：那么，為什么給電動機通電，它就能轉(zhuǎn)動呢？電動機工作的原理是怎樣的呢？生：（隨著老師的問題思考）師：在回答這個問題之前，先讓我們一起來回憶一下奧斯特電生磁的實驗。哪位同學(xué)可以敘述一下奧斯特的實驗過程及結(jié)果？生：丹麥物理學(xué)家奧斯特在做實驗時偶然發(fā)現(xiàn)當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過時，它附近的磁針指向發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這個意外的現(xiàn)象引起了奧斯特極大的興趣，它又繼續(xù)做了許多實驗，終于證實了電流的周圍存在著磁場。師：回答得很好。讓我們一起回過頭來看看奧斯特的實驗（用多媒體課件展示奧斯特實驗的實驗裝置及結(jié)論）。奧斯特是用

6、一根小磁針放在通電導(dǎo)線的旁邊發(fā)現(xiàn)了小磁針會受到力的作用，而且電流方向改變后，小磁針的轉(zhuǎn)動方向也改變。那么我們反過來想一下，假如通電導(dǎo)線放在磁場中會不會也受到磁場的作用力呢？（讓學(xué)生思考和討論）生：我想會。因為奧斯特的實驗證明了通電導(dǎo)線可以產(chǎn)生磁場，而且我們也知道了通電螺線管產(chǎn)生的磁場就相當(dāng)于一個條形磁鐵的磁場。那么把通電導(dǎo)線放在磁場中也就相當(dāng)于把兩個磁鐵放在一起，肯定會有力的作用。因為兩個磁體之間是可以相吸或相斥的。師：這個同學(xué)的猜想聽起來很有道理，但是正不正確呢？我們應(yīng)該怎樣去判斷？生：用實驗去驗證。師：那么我們應(yīng)該怎樣去設(shè)計這個實驗?zāi)?？請同學(xué)們再討論一下，給出一個比較好的方案來。（巡回聽取

7、學(xué)生討論的方案）師：請小組代表把你們討論的結(jié)果告訴大家。生甲：因為我們考慮到問題是要驗證通電導(dǎo)線在磁場中有沒有受到力的作用。所以我們想到實驗必須有一條通電的導(dǎo)線，選擇器材時就應(yīng)該有導(dǎo)線，電源和開關(guān)；另外還要有提供磁場的條形磁鐵。把通電導(dǎo)線放在磁場中看它能不能受到力的作用。生乙：我們的方案和他們的大致相同。但是我們覺得用U形磁鐵可能更好些，因為U形磁鐵內(nèi)的磁場集中些。還有我們覺得那根通電導(dǎo)線最好能用一個支架把它支起來，使它可以自由地擺動，這樣才能更好地觀察。師：你們是根據(jù)什么想到這一點的呢？生：我們是根據(jù)奧斯特的實驗想到的。其中的小磁針不也是可以自由轉(zhuǎn)動的嗎？師：同學(xué)們設(shè)計的方案都很好，特別是這

8、組的同學(xué)考慮得非常全面，而且有根有據(jù)的。（鼓勵學(xué)生深入、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎迹ぐl(fā)學(xué)生積極主動地探究）師：那么同學(xué)們看看我的這套實驗儀器能不能驗證你們的猜想呢？（拿出演示實驗儀器）師：（介紹實驗儀器）像剛才那位同學(xué)說的，為了使通電導(dǎo)線能自由地擺動，我們給他做了個導(dǎo)軌。（安裝好實驗裝置）導(dǎo)線ab放在磁場里，我們把開關(guān)合上，請同學(xué)們認(rèn)真觀察這根導(dǎo)線看它會怎么樣？（閉合開關(guān)，演示實驗）師：同學(xué)們看到了什么現(xiàn)象。生：導(dǎo)線運動了。師：怎么運動？生：向左運動。師：那么這個實驗說明了什么問題？生：說明了導(dǎo)線在磁場中可以運動。師：能不能說得更完善些。生甲：應(yīng)該是通電導(dǎo)線在磁場中可以運動。生乙：說明了通電導(dǎo)線在磁場中會受

9、到力的作用，沒有力的作用導(dǎo)線就不會運動。師：這位同學(xué)總結(jié)得很好，得到的結(jié)論也比較全面。板書：一、磁場對通電導(dǎo)線的作用結(jié)論：1通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用。師：剛才我們用實驗驗證了我們的猜想，我們的實驗現(xiàn)象也很明顯，導(dǎo)線是運動了，而且是向左運動的。那么同學(xué)們再思考一下，奧斯特改變電流方向，小磁針的轉(zhuǎn)動方向也改變了。我們這里的導(dǎo)線是不是永遠(yuǎn)向左運動的呢？怎么樣去驗證你的想法？生甲：可以改變電流的方向來看看導(dǎo)線的運動方向有沒有改變。生乙：可以保持電流方向不變，改變磁場方向來看看導(dǎo)線的運動方向有沒有改變。師：那我們再用實驗來驗證這些同學(xué)的想法。（先改變電流方向，示意學(xué)生看現(xiàn)象；保持原來的電流方向，再改

10、變磁場方向）師：同學(xué)們觀察到了什么現(xiàn)象？由此又說明了什么？生：看到導(dǎo)線的運動方向改變了，說明了改變電流或者磁場的方向，通電導(dǎo)線的運動方向也會改變。師：換句話說就是通電導(dǎo)線受到磁場力的方向跟電流和磁感線的方向都有關(guān)系。板書：結(jié)論：2通電導(dǎo)線所受力的方向跟電流的方向、磁感線的方向都有關(guān)。師：剛才我們是把一根通電導(dǎo)線放在磁場中發(fā)現(xiàn)它會受到力的作用。那么假如我們不是放一根導(dǎo)線，而是把整個線圈放到磁場中，又會怎么樣呢？（演示把線圈放到磁場中的實驗）師：可以觀察到，線圈轉(zhuǎn)動了起來，那么同學(xué)們可以討論一下：為什么線圈是轉(zhuǎn)動而不是直線運動呢？生：（討論后總結(jié)）由于導(dǎo)線兩邊的電流方向是不一樣的，那么他們受到的力

11、也就不一樣了，就像一個框被相反的力扭動一樣，所以只能是轉(zhuǎn)動的。師：總結(jié)得很好。其實我們開頭講的電動機的原理就是這樣的，是用電來使線圈轉(zhuǎn)動，然后帶動機器轉(zhuǎn)動的。下面我們就來做這個“小小電動機”實驗，看看電動機是怎樣轉(zhuǎn)起來的。并且思考一下電動機為什么能不停地轉(zhuǎn)動，這和我們的實驗器材的結(jié)構(gòu)有沒有關(guān)系？生：（動手做實驗，探究電動機的轉(zhuǎn)動，記錄實驗現(xiàn)象并思考問題）（約7、8min）師：好了，剛才我們通過實驗也驗證了我們開始的猜想。那么同學(xué)們在做實驗的時候有沒有注意到我們的實驗器材有什么特別的地方呢？生：我們的線圈引線的兩端都只是把一半的漆皮刮去的。師：對，這是實驗的特別之處，同學(xué)們回去想一下，為什么要這

12、樣做，假如把兩端漆皮全部都刮去的話，又會怎么樣呢？（讓學(xué)生先回去思考）師：同學(xué)們你們在學(xué)完這節(jié)課后，有什么收獲呢？生甲：我知道了通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用生乙：我還知道了我們有了設(shè)想之后一定要用實驗去驗證。師：這節(jié)課我們能獲得那么多知識，和同學(xué)們善于思考是離不開的。同學(xué)們在討論問題時都很認(rèn)真，并且還能聯(lián)系我們以前學(xué)過的東西去想問題，也越來越善于由看到的實驗現(xiàn)象總結(jié)出實驗的結(jié)論，語言表達(dá)比較規(guī)范。請同學(xué)在課外思考我們剛才提出的問題。第二課時師：上節(jié)課我們做了“小小電動機”的實驗，模擬了電動機轉(zhuǎn)動時的情況。今天我們看看真正的電動機是怎么樣的。（出示直流電動機模型，并通電使它轉(zhuǎn)動）師：我們先來看

13、看電動機的主要結(jié)構(gòu)是怎樣的？生：有能轉(zhuǎn)動的線圈，還有不動的磁體。師：對。電動機就是由能轉(zhuǎn)動的線圈和不動磁體組成。我們把它們叫做轉(zhuǎn)子和定子。板書：二、電動機的基本構(gòu)造1電動機的組成 師：上節(jié)課我們還留下一個問題，在做“小小電動機”的實驗時我們發(fā)現(xiàn)線圈可以不停地轉(zhuǎn)動，同時我們也發(fā)現(xiàn)線圈引線的構(gòu)造很特別，為什么要這樣做，否則線圈可以不停地轉(zhuǎn)動嗎？下面我們繼續(xù)來探討這個問題。師：（演示實驗）現(xiàn)在我把線圈引線的絕緣漆全部刮去，看看實驗的結(jié)果會怎么樣。師：我們發(fā)現(xiàn)結(jié)果是怎么樣的呢？生：線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動。師：為什么會出現(xiàn)這種情況呢？難道是我們上節(jié)課的結(jié)論有錯誤？（用多媒體把實驗的裝置圖23甲放大來給學(xué)生看。

14、請學(xué)生思考問題）圖23線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動師：（演示實驗）我們再來看看當(dāng)我把線圈放在這個位置（圖23乙）時看它會動嗎？（同時也用多媒體把線圈在乙的位置放大后顯示出來）師：很顯然線圈沒有動，這是為什么？（請學(xué)生思考討論后回答）生甲：我想線圈要在磁場中轉(zhuǎn)動可能和它被放置的位置還有關(guān)系。生乙：我們也是這樣想的，在乙的位置上可能線圈的兩邊受到兩個反向的力，那么就不能轉(zhuǎn)動了。師：確實是這樣，在乙的位置上剛好在同一直線上受到兩個大小相等、方向相反的力（相當(dāng)于二力平衡），所以線圈不能轉(zhuǎn)動了。我們把這個位置就叫做線圈的平衡位置。那么線圈為什么在甲的位置可以轉(zhuǎn)動但又不能連續(xù)地轉(zhuǎn)動呢？讓我們一起通過線圈的運動受力圖來

15、分析。用多媒體把丙的位置也放大后顯示出來，并且把他們的電流方向和受力方向也一起標(biāo)出來（圖23甲、乙、丙組合起來），教師一邊標(biāo)出電流方向一邊講解師：好了，我們剛剛也分析了線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因，在丙的位置線圈受力的方向恰好與它運動的方向相反。你能想出什么好辦法使線圈能連續(xù)地轉(zhuǎn)動嗎？（小組討論）生甲：我們覺得線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動是因為轉(zhuǎn)到丙這個位置時，左右兩邊線的電流方向和在甲時相反了。只要我們想辦法讓它轉(zhuǎn)過平衡位置后就把左右電流方向?qū)Q，這樣就可以使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動了。生乙：我們覺得可以用調(diào)換磁感線方向的方法，調(diào)換的位置、時間和剛才甲同學(xué)的一樣。生丙：我們覺得不用那么麻煩，我們做的“小小電動機”的實驗不

16、是可以持續(xù)轉(zhuǎn)動嗎？我們讓電動機轉(zhuǎn)到乙的位置不給導(dǎo)線通電，就不會產(chǎn)生阻礙的力了。由于慣性線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動，到了甲的位置再給它通電，那樣就可以使它持續(xù)轉(zhuǎn)動了。師：我們的同學(xué)都很聰明，能夠想出各種各樣的辦法來解決問題。但有的同學(xué)的辦法很簡單，有些同學(xué)的方法就比較復(fù)雜，我們可不可以開動腦筋，想出更簡單，更實用的方法呢？其實直流電動機和我們模擬電動機的原理是一樣的，它使用了一個叫換向器的零件來使電動機不斷轉(zhuǎn)動的。師：（指出電動機里換向器的位置，介紹它的結(jié)構(gòu)特點）換向器由兩個彼此絕緣的半環(huán)組成，兩個半環(huán)分別與線圈的兩端接通。當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動通過平衡位置后，半環(huán)從與一個電刷接觸，改變?yōu)榕c另一電刷接觸，從而改變線圈中電流的方向和磁場力方向，使線圈得以轉(zhuǎn)動。（讓學(xué)生通過電動機模型，觀察換向器）板書：2電動機的組成 生：（接通電源觀察電動機轉(zhuǎn)動時換向器的工作）師：（請學(xué)生分析電動機換向器的工作情況）生：（大致和上面分析差不多）師：我們要特別注意的一點是換向器兩個半環(huán)之間是絕緣的，等線圈轉(zhuǎn)到另一半和電刷接觸時就改變了電流的方向，比起“小小電動機”又有所改進(jìn)：把另一半的動力也用到了。板書：2換向器的作用：改變線圈的電流方向，使線圈得以持續(xù)轉(zhuǎn)動。師：我們觀察了電動機如何工作，知道了它的工作原理。電動機轉(zhuǎn)動后能帶動其他機器的轉(zhuǎn)動，那么電動機起到了什么作用呢？（提示從能量的角度來考慮）生：把電能轉(zhuǎn)化為機械