4.6《神奇的小电动机》教案

神奇的小电动机
教材解读
本课的主要任务是电动机为载体，让学生体会电能转换成磁能，再转化成动能的能量转化过程，让学生经历科学观察——合理推测——实验论证的思维过程，了解电动机的构造，研究电动机的工作原理以及探究哪些因素会影响电动机转动快慢和转动方向。
本课教材围绕本单元 “能量转化”的核心概念，设计了2个活动，观察小电动机的构造。在这个活动中，通过观察，学生知道小电动机的主要构造；通过实验检测，学生知道转子实际上是电磁铁，为研究小电动机的工作原理打下基础；第二个活动是研究小电动机工作的基本原理。在这个活动中，学生先根据小电动机的构造推测通了电它为什么会转动，然后在教师指导下用实验检验推测。这是本课的重点，也是难点。
电动机中的转子实际上是电磁铁，将电能转化为磁能，通电后具有磁性，与外壳的磁铁相互作用推动转子转动，将磁能转化为动能。本课中通过科学观察和利用关于电磁铁的已学知识来推测和验证转子是电磁铁，让学生可以学以致用。了解电动机的结构是研究电动机工作原理的前提，学生要将电动机拆散的各个部分联系起来，思考从通电到电动机转子转动这个过程，各个部分是如何协同工作的。有了初步的猜测，利用电动机模型，逐步进行探究。
学情分析
本课以电动机为引入既激发了学生探究的好奇心又贴近了学生探究的认知发展水平，帮助学生感受电能转化成动能的奇妙。要研究神奇的电动机的工作原理，学生需要运用在前面学习到的电磁铁的相关科学概念，进行合理推测和实验论证。
对于六年级的学生，已经有一定的观察和推测能力以及实验探究能力，但电动机工作原理较为抽象，学生难想象，所以教师可以多给学生动手探究的空间，让学生在动手中思考问题。另外要把握内容难度，学生理解转子通电后是电磁铁，会与外壳的磁铁相互作用，转动起来即可，对于转向器的作用和转子为何能持续转动，难度较大，学生不需知道，可作为拓展内容。
教学目标
科学观念：
1、通过观察和推测，知道小电动机的功能是将电能转换成动能；
2、通过检测和交流，知道小电动机分为外壳、转子、后盖三部分，小电动机的功能是“用电产生磁，利用磁的相互作用转动”。
科学思维：
(1）会用分部分观察、整体观察的方法了解小电动机的构造;
(2）根据小电动机的构造推想-通了电它为什么会转动;
(3）经历在教师指导下，小组合作按步骤做探究小电动机转动的秘密的实验过程。
探究实践：
1. 产生探究小电动机的兴趣。
2. 能认真地观察和思考有关小电动机的工作原理。
态度责任：
初步了解小电动机里蕴含的“用电产生磁，用磁的相互作用产生动能”这一知识在日常生活中的应用，让学生体会科技可以改变生活
教学重难点
根据小电动机的构造推想通电后小电动机为什么会转动，并在教师的指导下按步骤做探究小电动机工作原理的实验。
重点：根据小电动机的构造推想通了电后它为什么会转动。
难点：在教师指导下按步骤做探究小电动机转动的秘密的实验，从而理解小电动机的工作原理。
教学过程
一、激趣导入
上课初始，我出示小四驱车视频，并提出问题:小四驱车为什么会动起来﹖学生可借助已有的经验，充分表达，为了让学生看得更清楚，我将电动机内部构造图放在PPT中呈现。
引导学生得出小四驱车的行驶离不开电和小电动机。
教师提问：观察到什么现象？
学生思考：小电动机接通电流后，会带着扇叶转动。
教师提问：那么小电动机里有什么？为什么通电后，它就会转动呢？
【设计意图：】
师：同学们，上课之前，我们先来看一个小视频。（出示玩具小车运动视频）
师：认识它吗？
生：四驱车/电动玩具车
师：它是怎么运动起来的？
生：靠电池运动的
师追问：电池能够给它提供什么呢？
生：提供电能
师：小车之所以能运动起来是将电池的电能转化成了向前运动的什么能量？
生：动能/机械能
师：那小车为什么能运动起来呢？是什么带动它的车轮转动的呢？
生：马达
师：看样子你对四驱车已经有了一定的了解。我们一起来看一看四驱车的内部结构图。（指出马达的位置）这就是马达，就是我们通常所说的小电动机，电动机上连接着一个小齿轮，小齿轮与四驱车轮轴上的小齿轮相咬合，通电之后，小电动机转动，带动齿轮转动，小车也就运动起来了。那，电动机里有什么呢？为什么通电之后它就会转动呢？今天我们就一起来探究神奇的小电动机。（出示课题）
【设计意图：小风扇是电动机在生活中最常见的应用，以小风扇作为导入，既可以放大小电动机转动的现象，又激发学生的兴趣，引出本节课要探究的问题。由电动玩具车引入小车能量的转化，环环相扣的问题引导学生思考电动玩具车的工作原理，层次清楚，逻辑合理，既激发了学生的学习兴趣，又顺势引出了本节课要探究的问题。】
二、引导观察，自主认知——观察电动机的内部结构并猜测作用
让各组学生拆开小电动机，实物观察并对照课本实验记录单，认识小电动机的各个部分，幻灯片出示导学案图片︰拆开的小电动机可分为哪几部分，各部分包含着什么 这部分知识书上介绍很明白，完全可以让学生通过看书学会，这也培养学生带着问题阅读教材的好习惯。
（1）看：观察小电动机外观，猜测里面由哪些部分构成。
从外观上看，电动机有一个转轴，后盖上有两个金属片，当将电线接在电动机的金属片上，接通电流，电动机的转轴就会转动。
（2）拆：拆开锁片已经撬开的电动机。
拆开电动机，将各部分放在桌面上，拆的同时要记住各部分是如何连接的，方便过后组装复原。
再提示学生在观察中联想∶转子有线圈绕在电芯上，你联想到什么 如何验证 这个问题在学生已学习了电磁铁的基础上很容易得出结论，并想到用大头针来验证，验证过程也交给学生来做。
（3）做：实验检验转子是电磁铁吗？
转子是电动机接通电流后，会转动的部分，学生可以观察到是有线圈缠绕在铁芯上的，从结构上会猜测转子可能是电磁铁，教师引导学生，从电磁铁的特性（通电有磁性，断电无磁性）来实验验证转子是否为电磁铁。由于转子换向器上的弧形铜片较小，学生给转子上的线圈通电，操作起来较为困难，所以由教师现场投影演示实验或播放实验视频来验证。
接着引导学生在观察中思考:电流是沿着怎样的路线流过线圈的 各小组展开讨论后，汇报讨论结果，之后教师用课件展示电流的路线。这个问题相对抽象，借助课件可以让电流路线具体化。
师：观察小电动机的外观，有什么特点？
生：尾部有两块金属片
师：金属有什么特点？
生：能导电
师：那如果将导线接在这两块金属片上，接通电流源，会怎么样呢？
生：电动机会转动起来。
师：是吗？我想请两位同学上来试一下（生演示）（电动机前方装上扇叶便于全班同学观察）
师：看样子，电动机的秘密藏在它的内部，它内部是什么样子的呢？里面的什么与裸露在外的金属片连通在一起在通电的情况下，使它转动起来了呢？我们不妨化身小小科学家，拆开电动机来一探究竟。
（出示实验要求，思考：电动机由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？）
小组实验讨论，师用希沃计时器功能在台上计时。
生汇报。
师：从电动机的外观看，它由几个部分组成？
生：由外壳和后盖两个部分组成。
师：打开后盖，你看到了什么？
生：看到里面有一个可以转动的部分；
师：这个部分叫做转子，正是由于转子的运动才使得电动机能转动的。
师：外壳里面还藏有什么秘密呢？
生：里面有磁铁；
师：后盖打开后，我们看到裸露在外的金属片一直延长至内部，你发现了什么？
生：里面也有两块靠的非常近的金属片
师：这个部分我们把它叫做电刷；
师：大家再看一看，盖上后盖后，电刷与转子的哪个部位连通呢？
生：与转子的粗而短的部分连接。
师：电刷连接着的这个部分在接通电源后有什么变化？
生：转起来了
师：说明它的方向发生了变化，根据这个特点，我们把它叫做换向器。它有什么作用呢？
生：能接通电流并改变方向。
师：转子有什么特点？
生：有很多铜线缠绕在上面
师：我们把像铜线这样能导电的导线叫做线圈，（出示转子图片使用蒙层讲解线圈和铁芯）线圈缠绕在了铁芯上。
师：说道线圈和铁芯有没有很熟悉的感觉？你想到了什么？
生：电磁铁。（出示铁钉和线圈的图片）
【设计意图：了解电动机的构造是理解电动机工作原理的基础，学生通过动手拆装，对照示意图进行观察，来初步认识电动机各部分的作用和相互协作。通过“看—拆—想—做”，学生对电动机的结构有了更深入的了解。验证转子是电磁铁，学生经历了观察—猜测—验证的探究过程，运用前面所学知识，提出方法来验证自己的猜测，可以提高学生运用知识的能力和学习积极性。电动机的内部结构是整课的难点，学生汇报的结果对整个课程的导向有决定性的作用，师在汇报过程中要循序渐进，采用科学的汇报方法，比如由外向内一个一个分析，每个部分的结构又相互联系，汇报的顺序至关重要，先从外观观察，再转向内部，将电动机的大结构先确定，在逐步分析每个部分又由什么组成，每个部件之间既相互独立，又相互联系，只有理清了里面的逻辑关系，才能为接下来的实验提供方向】
三、引导猜想，自主探究——实验验证小电动机是电磁铁吗？
（1）教师展示转子模型（其中已有电刷与转子换向器相连），将模型接通电源，发现转子并不会转动。学生猜测：可能是断路，没有电流通过，教师在电路中串联灯泡，说明此时电路正常，有电流通过，但转子依旧没有转动。
教师提问：此时这个模型与电动机相比，还少了哪些部分。学生对比思考发现少了外壳上的磁铁。
（2）学生分组实验：用磁铁靠近通电的转子，你能使转子转动起来吗？你能使转子转得更快吗？你能改变转子转动方向吗？
（3）师生对话，集体共识：转子接通电流，产生磁性，与外壳的磁铁先相互作用，从而转动起来。
（4）学生汇报让转子转动更快的方法，教师引导：想让转子转动更快就是要让转子（电磁铁）和磁铁之间的磁力更大。
①磁铁距离转子更近；
②用两块磁铁靠近；
③通过转子的电流更大（用两节电池）；
师：通过上节课的学习，我们知道电磁铁是由线圈和铁芯组成，电磁铁通电之后可以吸起大头针。说明电磁铁通电之后产生了什么？
生：磁性。
师：既然转子和电磁铁都具有相同的结构，那，转子是不是也是电磁铁呢？老师给大家准备了导线、电池、转子和回形针。（出示材料）你准备怎么验证呢？
生：将导线与转子连接起来。
师：连在转子的哪个部位呢？回想一下刚刚做的电动机实验，将导线接在金属片上电动机就转起来了，金属片连接着电刷，电刷与谁相接触？
生：换向器。
师：可以将导线接在换向器两边，导线能交叉吗？
生：不能，交叉后就是短路了。
师：我们说电磁铁通电后会产生磁性，也就是说，要证明它是不是电磁铁，我们需要用它来吸引回形针，若能吸引，说明它是一个电磁铁；若不能，就不是。
师：再想想，用转子的哪个部位吸引回形针比较合适呢？
生：吸引铁芯的部位。
师：听明白了吗？赶快试一试吧。
生实验。
师：成功了吗？既然一个铁芯和一个线圈就能组成一个电磁铁，那转子有几个电磁铁组成呢？
生：三个。
【设计意图：让学生在动手让转子转动起来的过程中，体会外壳磁铁、转子和后盖电刷的作用和各部分之间的相互作用。学生在理解电动机各部分如何相互作用的基础上，思考让转子转得更快和改变转动方向的方法，可以帮助学生深化概念，理解应用。这部分主要是为了让学生理解转子是个电磁铁，为接下来的掌握电动机原理做铺垫，在实验过程中，学生做验证实验的时候不知道该用哪部分去吸引回形针，师要注意引导，将转子与上节课的电磁铁做对比，学生更容易理解。本部分的目的在于让学生充分理解电能产生磁，为磁与磁的相互作用打下基础。】
四、研究小电动机各部分是怎样相互作用的
1、学生汇报让转子转动更快的方法，教师引导：想让转子转动方向变化就是要让转子（电磁铁）和磁铁之间的磁力方向发生变化。
①磁铁磁极方向；
②改变电流方向；
2、实验验证推测，检验学生提出的方法。
3、小结：电动机的工作原理是利用电产生磁，依靠磁的相互作用推动转子转动。
师：既然我们已经完全了解了小电动机的结构，那现在我们来探究一下它的工作原理。
师：刚刚做电磁铁实验时给转子通上电，转子转动了吗？
生：没有
师：有什么办法能让它转起来吗？电动机能转动的秘密在哪里？
生：在外壳的磁铁里。
师：因为有磁铁才使转子转起来的是吗？究竟是不是呢？我们一起来试一试吧！一边出示实验要求。要学生填写好实验记录单并思考转子转动的方向与什么因素有关。
生实验并汇报。（汇报过程使用投屏功能）
师：现在，你们都知道小电动机的秘密了吗？它是用电产生磁，利用磁的相互作用转动的。
【设计意图：通过前面的验证，我们知道了转子就是电磁铁，通电之后并没有转动，为什么？引导学生思考转子转动的原因。学生会很容易发现是因为外壳内部藏着磁铁，是否跟磁铁有关呢？学生可以自行试验进行验证。通过本实验的探究，学生更容易理解为什么转子会转动，是因为磁与磁的相互作用导致的，突破了本课的难点】
五、联系生活，拓展提升
让学生课后调查我们生活中在哪些地方用了电动机，通过这个问题培养学生调查能力，丰富学生关于电动机的用途的认识。
1、分析电动机中能量转化：电能——磁能——动能
2、生活中的应用：学生说一说生活中应用电动机的例子：风扇、玩具小车、电动牙刷、电动车等等；教师图示举例电动车窗电机、手机中的微型电动机，等等。
在生活中，你知道在哪些地方还用到了电动机吗？师讲解抽油烟机和电梯。电动机的出现解决了生活中的很多难题，让我们的生活变得越来越方便。希望以后同学们也能利用电磁原理发现更多科学奥秘，今天的课就到这里，下课！
【设计意图：通过介绍生活中用到的电动机，让学生明白科技改变生活，电动机的出现改变了人们的生活方式，给人们的生活带来了便利，以此告诉学生要尊重科学、敬畏科学，因为科技可以改变世界】