20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机 分层练习（含答案） 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册

第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机
项目提出
在现代社会，电动机是不可或缺的动力设备，广泛应用于工业、交通和家庭等领域。直流电动机因其结构简单、控制方便而被广泛应用。本项目旨在通过跨学科的学习与实践，帮助学生结合物理、工程设计和材料科学的知识，制作一个简易的直流电动机。通过本项目，学生将深入理解电动机的工作原理，培养动手能力和创新思维。
任务之一 了解直流电动机的原理和构造
如图装置是电动机的工作模型，在工作过程中， 换向器 起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过 平衡 位置时，就自动改变线圈中的 电流 ，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机的工作原理是通电导体在 磁场 中受到力的作用，它工作时将电能转化为 机械能 。
任务之二 自制电动机
1．如图所示是互助小组制作的一台简易电动机，用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴。用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端刮去半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下。接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。请问：
（1） 刮漆皮的目的是使线圈能够_ _ ，且在刚转过平衡位置时，切断线圈中的电流，线圈由于惯性转过另半圈，保证了线圈持续的转动下去。线圈一端刮去半周漆皮的作用相当于_ _ _ _ _ _ （填实际电动机某一部件的名称）。
（2） 推一下线圈的原因：使线圈越过_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 如果整个制作没有问题，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试？（写出两点即可）
① _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；
② _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（4） 线圈不停转动的原因：线圈由于_ _ 转过另半圈，在刚转过平衡位置时，线圈中_ _ 的变化，从而导致受力方向变化，保证了线圈持续的转动下去。
（5） 要使线圈的转动方向发生改变，请提出两个方案：
① _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ;
② _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（6） 线圈在转动过程中,能转化为_ _ 能。
2．小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约，用硬金属丝做两个支架，两个支架分别与电池的两极相连接。把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁，如图1所示。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会持续转动。
（1） 在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，为使线圈能够持续转动，刮线的要求是_ _ _ _ _ _ 。
A．两端全刮掉
B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
（2） 在线圈转动过程中经过如图2甲、乙所示两个位置，图的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于_ _ 不会静止；另一个图中线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。如图2丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变_ _ 中的电流方向。
3．用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣形强磁铁（磁性随温度升高而减弱），可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图甲、乙、丙所示。
（1） 乙图中，铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池正极。铁钉与磁铁间的吸引力_ _ （选填“大于”或“小于”）磁铁的重力。
（2） 丙图中，用电线把电池的负极和磁铁连接起来，就有电流通过磁铁和铁钉，通电的铁钉由于受到了_ _ 的作用而开始旋转。
（3） 这个简易电动机工作时，将电能转化为_ _ 能。
（4） 演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变_ _ 的方向；铁钉转动起来后，导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是_ _ _ _ （填选项）。
A.可以加快转动速度
B.防止铁钉被磁化
C.防止电流通过时产生过多热量
任务之三 认识生活中的电动机
1.下列设备利用了通电导线在磁场中受力工作的是（　　）
A．司南 B．电饭煲 C．手持电风扇 D．微波炉
2．在大力倡导节能环保、践行低碳生活的新时代，新能源电动汽车越来越普及。其中新能源电动汽车中的电动机利用通电线圈在 中受力转动，把 能转化为机械能，从而驱动汽车行驶。
任务之四 实践应用
1．如图所示为玩具小风扇里的小直流电动机。小明同学将电池接到该直流电动机两端，看到电动机转动起来，电动机的工作原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ；小明将电池反向接到电动机两端，看到电动机_ _ _ _ _ _ _ _ （选填“原方向旋转”“不转动”或“反向旋转”）。
2．请完成小文对扬声器发音原理的探究过程。
（1） 猜想：观察如图所示扬声器的构造，猜想它的发声原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（2） 实验：
① 将干电池接在线圈两端，观察到纸盆向前运动；将电池正、负极对调，观察到纸盆运动方向_ _ 。每次接电池时听见扬声器发出“喀喀”的响声。
② 将3节干电池串联成电池组，串联滑动变阻器后接在线圈两端，当改变阻值大小使电流值变化时，观察纸盆运动幅度随电流的增大而_ _ 。
③ 分别用1、2、3节电池在线圈两端碰触，听碰触时的“喀喀”声变化情况是_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 分析论证：扬声器纸盆振动的方向由_ _ _ _ _ _ _ _ 决定。扬声器发声的大小与通入线圈电流大小的关系是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机
任务之一 了解直流电动机的原理和构造
换向器 平衡 电流方向 磁场 机械能
任务之二 自制电动机
1．（1） 导电； 换向器
（2） 平衡位置
（3） ① 将线圈转动一定角度
② 增大电源电压（或换一块磁性更强的磁体）
（4） 惯性； 电流
（5） ① 只改变磁场方向
② 只改变电流方向
（6） 电； 机械
2．（1） B
（2） 乙； 惯性； 不在同一直线上； 线圈
3．（1） 大于
（2） 磁场
（3） 机械
（4） 电流； C
任务之三 认识生活中的电动机
1．C 2．磁场 电
任务之四 实践应用
1． 通电线圈在磁场中受到力的作用； 反向旋转
2．（1） 通入扬声器的电流变化引起纸盆振动发声
（2） ① 向后
② 增大
③ 越来越大
（3） 电流方向； 电流越大，扬声器发声越大