17.3科学探究电动机为什么会转动教案 2023-2024学年度沪科版物理九年级上册

第三节　科学探究:电动机为什么会转动
1.知道磁场对通电导体的作用;知道通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关。
2.知道电动机的基本构造和工作原理。
3.通过演示,提高学生分析概括物理规律的能力。
4.通过制作模拟电动机的过程,锻炼学生的动手能力;通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理。
5.使学生通过知识的探索过程形成研究探索的意识和敢于创新的精神;在与小组成员一起探索过程中,养成与人共处、协作学习的好习惯。
重点:磁场对电流的作用;电动机的工作原理,换向器的作用。
难点:1.分析概括通电导体在磁场中的受力方向跟哪两个因素有关。
2.理解通电线圈在磁场里为什么会转动,电动机能够持续转动的原因。
【新课导入】
情境导入
如图所示,车床、水泵、电风扇它们都是靠电动机转动来工作的,给它们通电,电动机就会转动,这是为什么呢
车床　　水泵　　电风扇
这节课,我们就一起来研究学习本节的相关知识。
问题导入
复习并猜想:磁体的周围存在着磁场,电流的周围也存在着磁场;磁场最基本的性质是对磁场中的磁体产生力作用,那么磁场对磁场中的电流也应该产生力的作用。电动机就是在这个原理的基础上发明的,今天我们就来探究电动机为什么会转动。
【课堂探究】
1.磁场对通电导体的作用
如图所示的实验中,认真观察此图,回答以下问题。
(1)闭合开关后,导体棒ab向右运动,这说明　磁场　对通电导体有力的作用。
(2)如果把电源的正、负极对调,让通过导体棒ab的电流方向与原来相反,闭合开关后,这时导体棒ab的运动方向与原来的运动方向相反,这说明　通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向有关　。
(3)若要使导体棒运动的速度减小,不改变现有装置,可采用的方法是　减小导体中的电流　。
2.电动机怎样转动
(1)电动机的构造
教师展示电动机实物和图片,让学生预习后指图回答:直流电动机的主要组成部分有　线圈　、　磁体　和　换向器　,其中　换向器　的作用是在线圈转到平衡位置时使电流的方向发生改变。
(2)电动机的工作原理
①通电时图中ab边和cd边都在磁场中,都要受力,因为电流方向相反,所以受力方向也　相反　。　
②仔细观察课本图17—26中(a),(b),(c),(d)四图说出换向器的作用是什么
换向器的作用是　在线圈转到平衡位置时使电流的方向发生改变,从而改变线圈受力方向,使线圈持续转动　。
③电动机的原理:　磁场对通电导体具有力的作用　。
④电动机工作时,能的转化是　电能转化为机械能　。
1.如图所示的实验装置可以用来研究(电源电压不变)　(B)
A.影响通电导体受到的磁场力大小的因素
B.影响通电导体受到的磁场力方向的因素
C.导体在磁场中怎样运动才能产生感应电流
D.影响通电导体周围产生的磁场强弱的因素
2.如图所示是通电导体在磁场中受力的示意图,用“”表示导线中的电流方向垂直于纸面向里。“”表示导线中的电流方向垂直于纸面向外,此时通电导体受到的力向上。下列力的方向判断正确的是(磁体附近磁感线未画出)(D)
3.在如图所示的电路中,闭合开关,能看到蹄形磁体中的金属棒AB运动起来,说明有电能转化为　机械　能。若只改变电路中的电流方向,金属棒AB的运动方向将　改变　(选填“改变”或“不改变”)。　
4.
如图所示是直流电动机的模式图,直流电动机是根据　磁场对通电导体具有力的作用　的原理制成的,它利用　换向器　与电刷的接触方式,解决了线圈连续转动和导线缠绕问题。
5.
在“探究电动机为什么会转动”的实验中。
我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中,由于通电导体周围也存在磁场,磁体会对通电导体产生力的作用吗
(1)如图所示,将一根导体棒ab置于蹄形磁体的两极之间,未闭合开关时导体静止,闭合开关后,导体　运动起来　,说明磁场对　通电　导体有力的作用。
(2)断开开关,将图中磁体的N和S极对调,再闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反,说明通电导体在磁场中的受力方向与　磁场方向　有关。
(3)断开开关,将图中电源的正负极对调,再闭合开关,会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向相反,说明通电导体在磁场中的受力方向与　电流方向　有关。
(4)如果同时改变磁场方向和电流方向,　不能　(选填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。
(5)在这个实验中　电　能转化为　机械　能。
　　
拖“辫子”的电动机
在地壳与大气层的电离之间,竟存在着有3×105 V电位差的大气电场,这大气电场虽然很高,但由于空气的电导很小,产生的电流非常微小。大气电场虽然早被发现,但一直无法利用。
人们发现了一种能长久保持带电状态的物质——驻极体以后,有人利用它的开缝效应制成一种新型电动机。这种电动机需要高电压(几千伏以上)和低电流(几毫安、甚至几微安)的电源才能工作,而大气电场恰好具备这些特点。于是一台既不用直流,又不用交流的特殊电动机在美国西弗吉尼亚大学问世了,它被称为“大气电场电动机”。
目前,大气电场电动机的最大功率已超过100 W,但是用作动力装置尚有一定距离。如果将来能设计出一种能获得较大电流的天线,使更大功率的大气电场电动机转动,那么,人类就能从大气电场这个天然发电厂里取得廉价电力了。