沪粤版物理九年级下册 17.2 探究电动机转动的原理_教案
文档属性
| 名称 | 沪粤版物理九年级下册 17.2 探究电动机转动的原理_教案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 19.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 粤沪版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-04 22:40:12 | ||
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文档简介
探究电动机的转动原理
【教学目标】
（1）了解通电导体在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向都有关系，了解磁场对通电导体的力的作用规律。
（2）研究换向器的作用。
（3）研究电动机的工作原理。
（4）认识从理论到实际应用过程中的技术的作用的价值。
【教学重点】
1．了解磁场对通电导体的力的作用规律
2．研究电动机的工作原理
【教学难点】
1．通过实验探究磁场对通电导体的力的作用规律
2．研究电动机的工作原理
【教学用具】
用导轨(支架)、小蹄形磁铁、直导体、带转轴的两用小线圈、电池盒、开关、导线等、玩具电动机、直流电动机模型/玩具电动机、直流电动机模型、动圈式扬声器。
【课时安排】
2课时
【教学过程】
【第一课时】
一、引入新课：
出示玩具电动机，并演示。这是—只玩具电动机，通电后它就转动了。为弄清楚电动机通电后为什么会转动这个问题，就需研究电动机的基本原理。我们把电动机简化一下，先观察直流电动机模型。
出示直流电动机模型，介绍并演示。
教师：这是蹄形磁铁，有一个矩形线圈放置在磁场里，其他部件以后再讨论。现在给矩形线圈通电，请注意观察。
提问：观察到了什么现象。
学生：通电线圈在磁场里转动。
设问：通电线圈在磁场里为什么会转动呢？
为了便于研究，我们讨论矩形线圈的一条边，即研究通电的直导体放置在磁场里，会产生怎样的现象。下面请学们利用课桌上的器材，自己做实验。
二、研究通电导体在磁场里是否受到力的作用
介绍课桌上的器材，并提出实验要求，特别提醒学生在实验时，通电时间要短暂，因为这个电路实际上是电源短路，同时要把磁力线方向，电流方向和观察到的现象记录下来。
学生实验：研究通电导体在磁场里是否受到力的作用。
讨论：观察到什么现象？通电导体为什么会运动呢？在这个实验中，施力物体是哪一个？受力物体又是哪一个？
组织学生讨论两分钟左右并交流发言。
学生从实验中观察到了通电直导体在导轨上的运动，这是通电直导体受到了磁场的作用力的缘故。
讨论：为什么你们认为这是磁场施的力而不是其他物体施的力呢，能不能做个实验来验证？
学生实验：拿走磁铁，通电直导体不运动。
教师：同学们分析了现象，初步认识了通电导体在磁场里受到了力的作用，这种作用，物理学上就叫做磁场对电流的作用，这也就是电动机的基本原理。
教师：通电导体在磁场里受到了力的作用，力是有大小和方向的量，通电直导体在磁场中受到力的大小的问题比较复杂，暂不讨论，今天重点来研究通电导体在磁场里的受力方向问题。
提问：请同学们汇报一下刚才实验时，磁极的位置、通入的电流方向以及通电导体的受力方向。
讨论：为什么在这一个实验中通电导体在磁场中的受力方向有的向左，有的向右呢？请同学们分析一下，可能是什么原因？在讨论交流中，有的学生猜想受力方向可能与电流方向有关，有的认为可能与磁感应线方向有关，有的认为受力方向可能与电流方向及磁感应线方向都有关系。
教师：根据刚才同学们的实验与分析，让我们再来做一个实验，研究一下它们三个方向之间是否有关系。请同学们注意，这是研究三个方向关系的实验，该怎样做？
讨论：请讨论一下实验方案。
实验结论：
（1）通电导体在磁场里受力方向与电流方向有关；
（2）通电导体在磁场里受力方向与磁感应线方向有关。
提问：刚才同学们得出了两个结论，现在请归纳—下，能不能用一句话来说明这三个问题之间的关系，有的学生说：通电导体在磁场里的受力方向是由电流方向和磁感应线方向所决定的；有的说：通电导体在磁场里的受力方向随着磁感应线方向或电流方向的改变而改变。
教师：当通电直导体跟磁场垂直时，导体受力的方向既跟电流方向垂直，又跟磁场方向垂直。
【第二课时】
一、复习：
1．通电导体在磁场的受力方向、电流方向及磁感应线三个方向之间的关系。
2．当通电直导体跟磁场垂直时，导体受力的方向既跟电流方向垂直，又跟磁场方向垂直。
二、直流电动机的工作原理
①通过前面的学习，学生可以从理论上解释电动机为什么通电会转动的问题。
演示课本所示实验：使线圈通电，可以看到线圈绕竖直轴转动，但当线圈平面转到垂直磁感线方向时，左右摆动几下就停下了，那么怎样才能使通电线圈能持续不断转动呢，实际上电动机里的结构又是怎样解决这项技术难题的？
②了解直流电动机工作原理，关键在换向器，让学生带着上述问题再次去研究课本的模型电动机，希望他们自己能发现此秘密，并指出这个秘密就是换向器，接着介绍换向器的结构，它是由两个彼此绝缘的金属半圆环组成的。
③参考课本介绍直流电动机工作原理。
线圈处于图示a位置时，通电后线圈沿逆时针方向转动，这说明线圈中电流从半环2流向半环1，线圈的c边受到一个向上的力，a边受到一个向下的力。
线圈转至图示b平衡位置时，两电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流，线圈不受力的作用，但线圈由于惯性会越过平衡位置转动。
线圈越过平衡位置转至图示c位置后，半环1变为跟电刷4接触，半环2变为跟电刷3接触，线圈仍沿逆时针方向转动。
可见，每当线圈越过平衡位置时，换向器就自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续不停地转动下去。
总之，直流电动机的基本工作原理是：利用磁场对电流的作用使线圈转动，同时利用换向器适时改变线圈中电流的方向，以保持线圈的持续转动。
三、关于磁场对通电导体的作用原理应用。
动圈式扬声器工作原理如下：当随声音变化的电流通过动圈式扬声器的线圈时，使它在磁场中受到的力电随之变化，由于动圈被它顶部的弹簧布和纸盆固定在盆架上，所以力的变化引起了纸盆的振动从而发出声音，由此可见，课文中列出的两位学生的解释是不完整的。
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【教学目标】
（1）了解通电导体在磁场中会受到力的作用，力的方向与电流及磁场的方向都有关系，了解磁场对通电导体的力的作用规律。
（2）研究换向器的作用。
（3）研究电动机的工作原理。
（4）认识从理论到实际应用过程中的技术的作用的价值。
【教学重点】
1．了解磁场对通电导体的力的作用规律
2．研究电动机的工作原理
【教学难点】
1．通过实验探究磁场对通电导体的力的作用规律
2．研究电动机的工作原理
【教学用具】
用导轨(支架)、小蹄形磁铁、直导体、带转轴的两用小线圈、电池盒、开关、导线等、玩具电动机、直流电动机模型/玩具电动机、直流电动机模型、动圈式扬声器。
【课时安排】
2课时
【教学过程】
【第一课时】
一、引入新课：
出示玩具电动机，并演示。这是—只玩具电动机，通电后它就转动了。为弄清楚电动机通电后为什么会转动这个问题，就需研究电动机的基本原理。我们把电动机简化一下，先观察直流电动机模型。
出示直流电动机模型，介绍并演示。
教师：这是蹄形磁铁，有一个矩形线圈放置在磁场里，其他部件以后再讨论。现在给矩形线圈通电，请注意观察。
提问：观察到了什么现象。
学生：通电线圈在磁场里转动。
设问：通电线圈在磁场里为什么会转动呢？
为了便于研究，我们讨论矩形线圈的一条边，即研究通电的直导体放置在磁场里，会产生怎样的现象。下面请学们利用课桌上的器材，自己做实验。
二、研究通电导体在磁场里是否受到力的作用
介绍课桌上的器材，并提出实验要求，特别提醒学生在实验时，通电时间要短暂，因为这个电路实际上是电源短路，同时要把磁力线方向，电流方向和观察到的现象记录下来。
学生实验：研究通电导体在磁场里是否受到力的作用。
讨论：观察到什么现象？通电导体为什么会运动呢？在这个实验中，施力物体是哪一个？受力物体又是哪一个？
组织学生讨论两分钟左右并交流发言。
学生从实验中观察到了通电直导体在导轨上的运动，这是通电直导体受到了磁场的作用力的缘故。
讨论：为什么你们认为这是磁场施的力而不是其他物体施的力呢，能不能做个实验来验证？
学生实验：拿走磁铁，通电直导体不运动。
教师：同学们分析了现象，初步认识了通电导体在磁场里受到了力的作用，这种作用，物理学上就叫做磁场对电流的作用，这也就是电动机的基本原理。
教师：通电导体在磁场里受到了力的作用，力是有大小和方向的量，通电直导体在磁场中受到力的大小的问题比较复杂，暂不讨论，今天重点来研究通电导体在磁场里的受力方向问题。
提问：请同学们汇报一下刚才实验时，磁极的位置、通入的电流方向以及通电导体的受力方向。
讨论：为什么在这一个实验中通电导体在磁场中的受力方向有的向左，有的向右呢？请同学们分析一下，可能是什么原因？在讨论交流中，有的学生猜想受力方向可能与电流方向有关，有的认为可能与磁感应线方向有关，有的认为受力方向可能与电流方向及磁感应线方向都有关系。
教师：根据刚才同学们的实验与分析，让我们再来做一个实验，研究一下它们三个方向之间是否有关系。请同学们注意，这是研究三个方向关系的实验，该怎样做？
讨论：请讨论一下实验方案。
实验结论：
（1）通电导体在磁场里受力方向与电流方向有关；
（2）通电导体在磁场里受力方向与磁感应线方向有关。
提问：刚才同学们得出了两个结论，现在请归纳—下，能不能用一句话来说明这三个问题之间的关系，有的学生说：通电导体在磁场里的受力方向是由电流方向和磁感应线方向所决定的；有的说：通电导体在磁场里的受力方向随着磁感应线方向或电流方向的改变而改变。
教师：当通电直导体跟磁场垂直时，导体受力的方向既跟电流方向垂直，又跟磁场方向垂直。
【第二课时】
一、复习：
1．通电导体在磁场的受力方向、电流方向及磁感应线三个方向之间的关系。
2．当通电直导体跟磁场垂直时，导体受力的方向既跟电流方向垂直，又跟磁场方向垂直。
二、直流电动机的工作原理
①通过前面的学习，学生可以从理论上解释电动机为什么通电会转动的问题。
演示课本所示实验：使线圈通电，可以看到线圈绕竖直轴转动，但当线圈平面转到垂直磁感线方向时，左右摆动几下就停下了，那么怎样才能使通电线圈能持续不断转动呢，实际上电动机里的结构又是怎样解决这项技术难题的？
②了解直流电动机工作原理，关键在换向器，让学生带着上述问题再次去研究课本的模型电动机，希望他们自己能发现此秘密，并指出这个秘密就是换向器，接着介绍换向器的结构，它是由两个彼此绝缘的金属半圆环组成的。
③参考课本介绍直流电动机工作原理。
线圈处于图示a位置时，通电后线圈沿逆时针方向转动，这说明线圈中电流从半环2流向半环1，线圈的c边受到一个向上的力，a边受到一个向下的力。
线圈转至图示b平衡位置时，两电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流，线圈不受力的作用，但线圈由于惯性会越过平衡位置转动。
线圈越过平衡位置转至图示c位置后，半环1变为跟电刷4接触，半环2变为跟电刷3接触，线圈仍沿逆时针方向转动。
可见，每当线圈越过平衡位置时，换向器就自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续不停地转动下去。
总之，直流电动机的基本工作原理是：利用磁场对电流的作用使线圈转动，同时利用换向器适时改变线圈中电流的方向，以保持线圈的持续转动。
三、关于磁场对通电导体的作用原理应用。
动圈式扬声器工作原理如下：当随声音变化的电流通过动圈式扬声器的线圈时，使它在磁场中受到的力电随之变化，由于动圈被它顶部的弹簧布和纸盆固定在盆架上，所以力的变化引起了纸盆的振动从而发出声音，由此可见，课文中列出的两位学生的解释是不完整的。
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