8.2 磁场对电流的作用 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第八章 电磁相互作用及应用
8.2 磁场对电流的作用
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解电流在磁场中要受到力的作用，且力的方向与磁场的方向和电流的方向有关。
（2）知道电动机的工作原理，知道电动机在工作时能量如何转化。
（3）知道电动机的优点，以及它在现代生产、生活中的广泛应用。
2.科学思维：
通过探究“磁场对电流的作用”，培养学生观察能力和概括能力。
3.科学探究：
（1）通过探究“磁场对电流的作用”，培养学生观察能力和概括能力。
（2）通过“动手做”培养学生的动手实践能力，鼓励学生积极开展小发明、小制作活动。
4.科学态度与责任：
通过介绍电动机发展历程和应用，使学生了解科技进步是人类社会进步的巨大推动力，培养学生学习科学、热爱科学、关注科技进步的良好素养
教学重点：探究磁场对电流的作用规律。
教学难点：解决电动机在工作过程中的转向问题和制作小电动机。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、U型磁体、漆包线、大别针、开关、干电池、直流电动机、导线、矩形线圈。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
航模飞机是靠电动机作为动力的。遥控汽车也是靠电动机作为动力的。
二、新课讲授，师生互动
你玩过电动汽车吗？拆开后你会发现，里面装有一个小电动机。接通电源，电动机立刻转动起来，并带动车轮转动。电动机是应用最广泛的机械之一，你家中许多电器就是由它来驱动的。
电动机为什么能转动呢？
（1） 磁场对通电导线的作用
生甲：电动机通过电流时才会转动。
生乙：电流能产生磁场，磁场对磁极有作用。那么磁场对电流会不会有作用呢？
实验探究 让通电导线在磁场中动起来
如图所示，把一根导线ab放在磁体的磁场中，导线的两端通过光滑金属导轨与电源、开关相连接。接通电源，电流通过导线ab，观察发生的现象。
材料
蹄形磁体
导线
电池
光滑小导轨
（1） 如图所示，接通电源，电流通过导线ab，观察发生的现象。
现象：导线ab向右滑动。
（2） 如图所示，磁极方向不变，改变电流方向，电流通过导线ab，观察发生的现象。
现象：导线ab向左滑动（改变）。
（3） 如图所示，电流方向不变，改变磁极方向，电流通过导线ab，观察发生的现象。
现象：导线ab向右滑动（改变）。
分析论证：磁场方向不变、改变电流方向，导体的受力方向改变。导体的受力方向与电流方向有关。
电流方向不变、改变磁极方向，导体的受力方向改变。导体的受力方向与磁场方向有关。
实验表明，通电导体在磁场中受力的作用。力的方向与磁场方向和电流方向有关。
从能量角度来看，磁场对电流的作用，表明电能可以转化为机械能。据此，科学家提出了电动机的设想。经过发明家们几十年的努力，实用的电动机的制造技术才逐渐完善。现在，电动机已成为电气时代的标志了
（2） 让线圈在磁场中转起来
1873年，维也纳博览会上，一位工作人员很偶然地把两台发电机连在一起，一台发电机产生的电流通过另一台发电机线圈，后一台发电机竞转动起来！
这个偶然的发现表明，电动机和发电机应该有类似的结构。可以把通电线圈放在磁场中，使之转动，从而将电能转化为机械能。
实验探究 磁场对通电线圈的作用
如图所示，拿出你做的小发电机，接通电源，让电流通过线圈。看看线圈能持续转动吗？
材料
磁体
导线
电池
自制小发电机
如图所示，接通电源，让电流通过线圈。
现象：线圈转到竖直位置停下来！
生甲：当线圈处在这个位置时，ab边和cd边中的电流方向相反，所以受到的力的方向相反且不再同一条直线上，从我们这个角度看去，线圈将顺时针转动。
生乙：当线圈转过这个平衡位置时，线圈受到的两个力将阻碍它沿原方向继续转动，所以线圈不能持续转动。
如图所示，通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
如图所示，当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。
如图所示，线圈靠惯性越过平衡位置后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。
如图所示，通电线圈最后静止在平衡位置。
怎样才能使线圈持续转动呢？上面的分析表明，如果在线圈刚转过平衡位置，立即改变线圈中的电流方向，那么，由于受力方向改变，线圈就可以按原来的方向持续转动。
如果在线圈刚转过平衡位置，立即改变线圈中的电流方向，那么，由于受力方向改变，线圈就可以按原来的方向持续转动。这样，每当线圈刚转过平衡位置，就改变一次电流方向，线圈可以不停地转动下去。
动手做 制作一个电动机
怎样才能使图中的线圈转动起来呢？用刀片将作为转轴的漆包线同侧的半边漆皮刮掉，然后把线圈放在支架上，一个小直流电动机就做好了。
材料
漆包线（直接为0.5mm，长约为1m）
电池
曲别针
磁体
接通电源，试一试，你做的小电动机能持续转动吗？和同学们分析，这个装置是怎样控制电流的方向的？
实际直流电动机比你制作的小电动机复杂得多。如图所示，线圈两端各连一个铜半环，它们彼此绝缘，并随线圈一起转动。
换向器：两个铜半环
两个铜制半环E、F，它们彼此绝缘，叫做换向器（commutator），并随线圈一起转动；A和B是电刷，它们跟半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用：当线圈刚转过平衡位置时，及时改变线圈中的电流方向。
换向器是19世纪发明的，一直沿用至今。
观察 电动机模型
观察如图所示的电动机模型的结构，将电动机连接一个开关，再接到电源上。接通电源，看电动机能否持续转动。
观将电动机连接一个开关，再接到电源上。接通电源，看电动机能否持续转动。
如图所示，接通电源，电动机顺时针持续转动。
如图所示，改变电流方向，电动机逆时针持续转动。
进行各种变化，如改变磁铁的磁极方向，改变磁铁与线圈的距离，或水平放置磁铁，观察电动机转动情况的变化。
实验表明，电动机的转向与电流方向和磁场方向有关。电动机的转速与电流大小和磁性强弱有关。
直流电动机的工作原理
利用磁场对电流的作用使线圈转动，同时利用换向器及时改变线圈中电流方向，从而保持线圈持续转动。这就是直流电动机的工作原理。
（3） 电动机与人类文明
电动机工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动。
电动机能量转化：电能转化为机械能。
电动机优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高，污染小。
电动机应用：电风扇、洗衣机、空调器、水泵，起重机、机床、电力机车等。
一部现代化汽车便应用几十台小型电动机。
随着社会的发展和技术的进步，电动机和人类的关系越来越密切。
三、总结反思，超越自我
1.磁场对通电导线的作用。
通电导线在磁场中受力的作用。力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。
2.让线圈在磁场中转起来。
直流电动机的工作原理：利用磁场对电流的作用使线圈转动，同时利用换向器及时改变线圈中电流方向，从而保持线圈持续转动。
3.电动机与人类文明。随着社会的发展和技术进步，电动机和人类关系密切。电动机优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高，污染小。应用：电风扇、洗衣机、空调器、水泵，起重机、机床、电力机车。
四、板书设计，整合提升
1. 磁场对通电导线的作用。
通电导线在磁场中受力的作用。力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。
2.让线圈在磁场中转起来。
直流电动机的工作原理：利用磁场对电流的作用使线圈转动，同时利用换向器及时改变线圈中电流方向，从而保持线圈持续转动。
3.电动机与人类文明。随着社会的发展和技术进步，电动机和人类关系密切。电动机优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高，污染小。应用：电风扇、洗衣机、空调器、水泵，起重机、机床、电力机车。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 导线在磁场中受里的作用
B. 通电导体在磁场中受里的作用
C. 磁场对通电导体作用力的方向与电流方向和磁场方向有关
D. 磁场对电流的作用，表明电能可以转化为机械能
2．下列说法正确的是（ ）
A.换向器是两个铜环
B.换向器改变平衡位置时线圈中的电流方向
C.换向器改变刚过平衡位置时线圈中的电流方向
D.两个换向器是固定不转动的
3．下列说法正确的是（ ）
A.通电导体在磁场中受力的作用，力的方向只与电流方向有关
B.通电线圈在磁场中受力而转动
C.换向器是改变磁场方向的
D.电动机转向与电流大小有关
4．关于电动机，下列说法正确的是（ ）
A.电动机结构简单，控制复杂
B.电动机体积小，效率高，对环境污染小
C.电动机将机械能转化为电能
D.电动机是利用电磁感应现象工作的
5．下图所示实验装置的原理与电动机的工作原理相同的是（ ）
参考答案1.A；2.C；3.B；4.B；5.A。
六、作业：P134.T2
课外作业P134.T1、T3。
P134家庭实验室 电磁现象中的能量转化
教学反思：
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