14.6 直流电动机 学案 （含答案）2023-2024学年物理北师大版九年级全一册

六 直流电动机
素养目标
1.复述直流电动机的工作原理。
2.体验直流电动机的工作过程。
3.列举电动机在生活中的应用。激发自身认识自然,投身于科学创新的热情。
学法指导
1.通过图片、探究实验掌握直流电动机的工作原理。
2.通过课余上网或实物操作体验电动机具体的工作原理。
【预习导学】
知识点1直流电动机的原理
1.在上节内容我们已经掌握原来静止的通电导线在磁场中受力的作用而运动起来。观察课本图14-46教学用电动机,先让线圈处于水平位置,然后通电,将会看到 。
2.直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器、电刷等构成。换向器的主要作用是 。
3.图为直流电动机具体的工作原理:
(1)线圈在水平位置,通电时左边的导线受磁场力向 ,右边的导线受磁场力向 ,前后导线始终不受磁场力的作用。于是线圈开始 转动。
(2)转过90°到达平衡位置,在这一瞬间整个线圈中没有电流,线圈在磁场中也不受磁场力的作用,线圈依靠 继续沿顺时针方向转动。但线圈一转过平衡位置 立即改变了线圈中的电流方向,通电时左边的导线受磁场力向 ,右边的导线受磁场力向 ,于是线圈继续 转动。
(3)转过90°到达水平位置,左右两边的导线在磁场中受磁场力作用方向相反,继续 转动。
(4)转过90°到达平衡位置,又依靠惯性冲过平衡位置。
4.图为直流电动机模型。直流电动机的工作原理是 。电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 来实现的。
【答案】知识点一
1.它能够连续地转动
2.每当线圈转过平衡位置就自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈在磁场中的受力方向,使线圈在磁场中能够连续转动下去
3.(1)上　下　沿顺时针方向
(2)惯性　换向器　下　上　沿顺时针方向
(3)沿顺时针方向
4.通电导体在磁场中受到力的作用　换向器
知识点2实用的电动机
5.实际使用的直流电动机由 和 两部分组成, 也是由许多对铜环组成的。定子由机壳和电磁铁(或永磁体)组成,转子安装在定子里。 是用石墨与铜粉压制而成的。
6.电动机不仅 ,而且种类繁多,能满足不同的需要。
7.电动机分 和 两种。电力机车、公交电车、货运电瓶车、起重机、电动玩具、录音机等 的是直流电动机;家用的电风扇、洗衣机、电冰箱,农村中带动水泵的电动机等由交流电源供电的是 。
【答案】知识点二
5.定子　转子　换向器　两个电刷
6.构造简单、制造方便、体积小、效率高、便于控制
7.直流电动机　交流电动机　由直流电源供电　交流电动机
【合作探究】
任务驱动1自制电动机
如图所示,将线圈一端引线上的绝缘漆全部刮掉,另一端只刮掉了半个侧面,放在磁铁上方后通电,线圈就会转动起来,这样便做成了一个简易电动机。其工作原理是 ;若要改变线圈的转动方向,请写出一种操作方法:
【答案】任务驱动一
1.通电导体在磁场中受到力的作用(或通电线圈在磁场中受力转动或磁场对电流有力的作用)　将磁铁N、S极对调位置(或对调电池两极或改变磁场方向或改变电流方向)
任务驱动2探究电动机的工作原理
2.为了探究电动机为什么会转动,小明根据电动机主要构造制作了一台简易电动机。他用回形针做成两个支架,分别与电池的两极相连,用漆包线绕一个矩形线圈,以线圈引线为轴,用小刀刮去轴一端的全部漆皮,另一端只刮去半周漆皮。将线圈放在支架上,磁体放在线圈下方,闭合开关,用手轻推一下线圈,线圈就会不停地转动起来,如图所示。
(1)要想改变线圈的转动方向,小明可采用的措施是 、 。(写出两点)
(2)开关闭合后,如果电动机不转,可能的原因是 。(写出一点)
(3)小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置,他还需要的主要器材是 。请在虚线框内画出实验电路图(电动机用符号表示)。
【答案】任务驱动二
2.(1)只改变电流方向　只改变磁场方向
(2)电池没电了;开关接触不良(或其他接线处接触不良造成开路)
(3)滑动变阻器
任务驱动3掌握电动机效率的计算
3.小华组装了一台直流电动机模型,他将电动机模型接入如图甲所示的电路中,已知电源电压U=3 V,并保持不变,线圈电阻R=1.5 Ω,接通电路后,电动机正常转动,电流表读数I=0.8 A,已知电动机正常工作时的能量转化关系如图乙所示,摩擦不计。
求:(1)电动机正常转动1 min消耗的电能W和线圈产生的热量Q。
(2)电动机输出的机械功率P。
(3)电动机能量转换效率η。
【答案】任务驱动三
3.(1)消耗的电能W=UIt=144 J;线圈产生的热量Q=I2Rt=57.6 J
(2)机械能E=W-Q=86.4 J;机械功率P==1.44 W
(3)能量转化效率η=×100%=60%
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