17.2 探究电动机转动的原理（课件37页）2025-2026学年九年级物理下册沪粤版（2024）

(共37张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：17.2 探究电动机转动的原理
副标题：揭秘电能到机械能的转化
背景图：电动机内部线圈转动示意图与磁场分布叠加图，突出 “原理探究” 主题。
幻灯片 2：复习引入 —— 回顾猜想与问题
知识回顾：上节课我们猜想电动机转动与电流、磁场有关，且可能是通电线圈在磁场中受力转动。
提出问题：通电线圈在磁场中具体如何受力？为什么能持续转动？这节课我们将通过实验和分析，揭开电动机转动的神秘原理。
学习目标：1. 探究磁场对通电线圈的作用规律；2. 理解电动机持续转动的原理；3. 明确换向器的工作机制。
幻灯片 3：实验探究一 —— 磁场对通电线圈的作用
实验装置：矩形线圈（用漆包线绕制）、蹄形磁体（提供磁场）、电源、开关、导线，线圈两端架在支架上可自由转动。
实验步骤：
将线圈放入磁场中，使线圈平面与磁场方向平行（线圈两边与磁场垂直）。
闭合开关，观察线圈是否转动及转动方向。
改变电流方向或磁场方向，重复实验，观察线圈转动方向变化。
实验现象：线圈通电后会绕轴转动；改变电流方向或磁场方向，线圈转动方向相反。
幻灯片 4：线圈受力分析 —— 为什么会转动？
受力示意图：展示矩形线圈在磁场中的受力分析图，标注线圈两边的电流方向（相反）和磁场方向（从 N 极到 S 极）。
力学分析：
线圈左右两边的电流方向与磁场方向垂直，受到磁场的作用力（安培力）。
根据左手定则（暂提名称，后续详解），两边受力方向相反、不在同一直线，形成一对力偶，使线圈绕轴转动。
动态演示：动画展示线圈两边受力方向相反，带动线圈从初始位置开始转动的过程。
幻灯片 5：关键问题 —— 线圈会一直转动下去吗？
平衡位置分析：展示线圈转动到 “线圈平面与磁场方向垂直” 的位置（平衡位置），此时线圈两边的受力大小相等、方向相反、作用在同一直线，形成平衡力。
实验现象：线圈转动到平衡位置时会减速，最终静止在该位置（无换向器时）。
矛盾提出：电动机需要持续转动，如何解决线圈在平衡位置静止的问题？
幻灯片 6：换向器的结构与工作原理
结构展示：换向器实物图与示意图，由两个半铜环组成，分别与线圈两端相连，随线圈一起转动，与固定的电刷接触。
工作过程动态演示：
线圈转动到非平衡位置时，电流通过换向器流入线圈，线圈受力转动。
线圈刚转过平衡位置时，换向器两个半铜环随线圈转动，与电刷接触的位置互换，自动改变线圈中的电流方向。
电流方向改变后，线圈两边受力方向反向，继续推动线圈转动，避免在平衡位置静止。
幻灯片 7：换向器的核心作用
作用总结：
自动改变线圈中的电流方向：在线圈刚转过平衡位置时及时换向。
保证线圈持续转动：使线圈始终受到沿转动方向的力，突破平衡位置的限制。
对比实验：左侧无换向器的线圈在平衡位置静止，右侧有换向器的线圈持续转动的对比动画。
幻灯片 8：电动机转动的完整原理
原理梳理：
电动机通电后，转子线圈中有电流通过。
电流在定子磁场中受到安培力，线圈在力的作用下绕轴转动。
当线圈转过平衡位置时，换向器自动改变线圈电流方向。
线圈受力方向随之改变，持续转动，将电能转化为机械能。
能量转化：明确电动机的能量转化形式 —— 电能→机械能（部分转化为内能）。
幻灯片 9：左手定则 —— 判断受力方向（拓展）
定则内容：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
应用示例：用左手定则判断磁场中通电直导线的受力方向，与实验现象对比验证。
线圈受力判断：用左手定则分析线圈两边的受力方向，解释转动原因。
幻灯片 10：影响电动机转动快慢的因素（实验验证）
实验探究：
变量 1：电流大小（改变电源电压）→ 电流越大，转动越快（其他条件不变）。
变量 2：磁场强弱（更换不同磁性的磁体）→ 磁场越强，转动越快（其他条件不变）。
变量 3：线圈匝数（使用不同匝数的线圈）→ 匝数越多，转动越快（其他条件不变）。
结论：电动机转动快慢与电流大小、磁场强弱、线圈匝数有关，这些因素越大，转动越快。
幻灯片 11：影响电动机转动方向的因素
实验验证：
改变电流方向：电源正负极对调，线圈转动方向改变。
改变磁场方向：磁体 N、S 极对调，线圈转动方向改变。
同时改变电流方向和磁场方向：线圈转动方向不变。
结论：电动机转动方向由电流方向和磁场方向共同决定，只改变其中一个方向，转动方向改变；同时改变，方向不变。
幻灯片 12：电动机的分类与应用
分类简介：
直流电动机：使用直流电源，通过换向器改变电流方向。
交流电动机：使用交流电源，无需换向器（利用交流电方向周期性变化）。
应用场景：
家用电器：电风扇、洗衣机、空调压缩机。
交通领域：电动车、高铁牵引电机。
工业生产：机床电机、传送带电机。
科技设备：机器人驱动电机、航天器推进电机。
幻灯片 13：电动机与人类生活
重要意义：电动机是将电能转化为机械能的核心设备，推动了工业革命和现代文明的发展。
节能趋势：高效电动机的研发与应用，降低能耗，减少环境污染。
图片展示：不同领域电动机应用的场景图，体现其重要性。
幻灯片 14：课堂小结
核心原理：通电线圈在磁场中受力转动，换向器适时改变电流方向使线圈持续转动。
关键部件作用：
定子磁体：提供磁场。
转子线圈：通过电流，受力转动。
换向器：改变电流方向，保证持续转动。
电刷：连接电源与换向器。
能量转化：电能转化为机械能。
影响因素：转动快慢与电流、磁场、匝数有关；转动方向与电流、磁场方向有关。
幻灯片 15：课堂练习
题目 1：电动机的工作原理是______在______中受到力的作用而转动。
题目 2：换向器的作用是当线圈刚转过______时，自动改变______，使线圈能够______。
题目 3：要改变直流电动机的转动方向，可以采取的措施是（ ）
A. 增大电流 B. 增强磁场 C. 改变电流方向 D. 增加线圈匝数
题目 4：电动机工作时，能量转化是______能转化为______能。
答案：1. 通电线圈；磁场 2. 平衡位置；线圈中的电流方向；持续转动 3. C 4. 电；机械
幻灯片 16：课后作业
作业 1：绘制直流电动机的结构示意图，并标注各部分名称及作用。
作业 2：为什么说换向器是直流电动机持续转动的 “关键先生”？结合受力分析说明。
作业 3：设计一个对比实验，验证 “改变磁场方向能改变电动机转动方向”，写出实验方案。
作业 4：查阅资料，了解高铁牵引电机的工作原理，与直流电动机对比有何异同。
2024沪粤版物理九年级下册
17.2 探究电动机转动的原理
第十七章 电动机与发电机
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
1.知道磁场对通电导线的作用及其影响因素
2.知道电动机的结构及其工作原理
3.知道换向器的作用
回顾：还记得之前的实验中会有什么现象？说明了什么？
磁体在磁场中受
到了力的作用
通电导线周围存在磁场
通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
探究磁场对电流的作用
一
【实验】探究磁场对电流的作用
请展示自己设计的实验方案，并跟如图所示的三个实验装置进行比较，再从中选出自己满意的实验装置进行实验。
进行实验：
若以a或b装置进行实验
(1)电路闭合时，蹄形磁铁中的金属棒AB是否动起来呢？动起来的原因是什么？
(2)如果把蹄形磁铁移开，通电金属棒AB还会动吗？这个现象说明什么？
(3)改变电流方向，金属棒AB的运动方向是否改变？
(4)改变磁场方向呢？
N
S
I
N
S
I
N
S
I
F
F
F
A
B
A
B
A
B
电流方向 B→A A→B A→B
磁场方向 向下 向下 向上
运动方向
向右
向左
向右
通电导体在磁场中受到___________，力的方向跟_______方向、_______方向都有关系。
力的作用
电流
磁场
你能用上述结论来说明通电线圈在磁场中是怎样运动的吗？
接通电路后，线圈两边的电流方向不同，其受力方向相反，线圈便转动起来。
转到如图位置时，线圈两边受到的力恰好在同一条直线上，且大小相等、方向相反，线圈来回摆动几次就停在该位置上了。
平衡位置
通电线圈在磁场中转动到平衡位置时，就会停下来，那么，怎样使通电线圈在磁场中持续地转动呢？
这样动力不够足啊，在线圈转过平衡位置后自动改变电流方向如何？
能自动改变磁场方向也行。
到达平衡位置后后半圈自动断电可以吗？
换向器的作用
二
改变磁极方向比较麻烦，实际生活中的电动机中有一个可以改变电流方向的装置。叫做换向器。换向器能在线圈越过平衡位置时立刻改变线圈中的电流方向。
换向器
铜半环
电刷
【实验】探究换向器的作用
进行实验：
仔细观察电动机的电源引入处有一个“小机关”，这就是换向器。你能说一说换向器是如何改变电流方向的吗？
电动机的工作原理
三
直流电动机
（有转子）
交流电动机
（无转子）
电动机
小知识
方向不变的电流叫做直流电，如干电池、蓄电池提供的电流都是直流电。
电流方向 a→b→c→d
受力方向 ab向上，cd向下
转动 顺时针
电流方向
受力方向
转动
无电流
不受力
依靠惯性转动
电流方向
受力方向
转动
电流方向
受力方向
转动
无电流
不受力
依靠惯性转动
d→c→b→a
dc向上，ba向下
顺时针
概括地说，直流电动机的工作原理是：
通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动。
实际的电动机：
磁体对通电导体作用原理的应用十分广泛。
磁电式电流仪表
机器人
动圈式扬声器
1星题 知识过关
探究磁场对电流的作用
1.在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小明设计了如
图所示的电路，将导体棒 用绝缘细线悬挂在蹄形磁铁的两
极之间。
(1)磁铁和通电导体周围都存在的一种特殊
物质是______(填“磁场”或“磁感线”)。
磁场
(2)闭合开关前，导体棒静止，闭合开关后，导体棒 向
右运动，说明磁场对__________有力的作用。
通电导体
(3)断开开关，若将图中磁铁的、 极对调，再闭合开关，
会发现导体棒 向左运动，说明通电导体在磁场中的受力方
向与__________有关。
磁场方向
(4)断开开关，若将图中电源的正、负极对
调，再闭合开关，会发现导体棒 的运动
方向与(2)中导体棒 运动方向相反，说明
通电导体在磁场中的受力方向与_________
有关。
电流方向
(5)如果同时改变磁场方向和电流方向，______(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。
不能
当电流方向和磁场方向同时改变时，通电导体的
运动方向不变。
换向器的作用及电动机的工作原理
2.[2024·淮北月考改编] 如图所示，是直流电
动机的原理图。此时线圈所在的位置______
(填“是”或“不是”)平衡位置，铜半环、 叫
做________，其作用是当线圈因惯性转过平
不是
换向器
电流
衡位置时，立即改变线圈中的______方向，从而改变线圈的
受力方向，使线圈在磁场中连续转动。
动圈式扬声器
3.[2024·青岛模拟改编] 如图所示是扬声器的构
造示意图，当线圈中瞬时通入如图所示电流时，
线圈受到永磁体的作用而向左运动，当线圈中
右
振动
通入相反方向的电流时，线圈受到永磁体排斥向____运动。
扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，使得
它在一个瞬间和下一个瞬间受到不同的力，于是带动纸盆
______起来，发出了声音。
4.将组装好的电动机模型接入电路后，接通电源后发现线圈
不转动，用手拨动一下线圈，电动机转动起来。电动机模型
不转动的原因可能是( )
D
A.线圈的内部出现断路 B.电刷与换向器接触不良
C.磁体的磁性不强 D.线圈正好处于平衡位置
2星题 情景应用
5.[2024·合肥模拟改编] 学生用的电流表内部
有线圈和磁体，如图所示。当电流表接入电
路，有电流通过线圈时，线圈带动指针偏转，
说明电流表的工作原理与________
电动机
电流方向
(填“电磁铁”或“电动机”)相同；当电流表正负接线柱接反时，
电流表指针反向偏转，说明受力方向与__________有关。
6.随着“健康中国”理念深入人心，跑步机越来越受到人们的
青睐，它的“心脏”是电动机，下列实验与它的工作原理相同
的是( )
B
A. B. C. D.
7.[2024·合肥模拟改编] 如图所示为直流电动机的工作模型，
以下相关的分析中正确的是( )
A.电动机工作过程中，将电能全部转化为机械能
B.线圈转到如图位置时，线圈仍受磁场力的作用
C.对调磁极同时改变电流方向，可加快线圈转动速度
D.线圈转过如图位置后，线圈中和 边的受力方向将会
发生改变
线圈转过平衡位置后，换向器可以改变线圈中的
电流方向，从而改变线圈中和 边的受力方向。
√
8. 在潜艇上使用磁流体推进器，
可以消除机械噪音，使潜艇能高速航行
不被发现。磁流体推进器的简易结构如
图所示，把海水作为导电体，通过电极向海水供电，使海水
在通道内运动，若海水向后运动，则潜艇会向前运动。下列
有关说法正确的是( )
A.磁流体推进器是利用电流的磁效应的
原理工作的
B.若增强磁体的磁性，潜艇受到的动力
会越大
C.若只调换磁体的磁极，对潜艇的运动
没有影响
D.若要改变潜艇受力方向，只能改变海
水电流方向
√
9.[2024·阜阳模拟] 小明在课上观察老师在演示通电导体在磁
场中受到力的作用的实验中，思考：力的大小能不能改变？
课后小明利用如图所示的装置做“探究通电导体在磁场中受
到力的方向和大小与什么因素有关”的实验。
(1)若要探究通电导体在磁场中受力的方
向和磁场方向是否有关，接下来的操作
是_________________________________
________。
控制电流的方向不变，把磁体的、极对调
(2)通电导体在磁场中受力的大小与什么
因素有关？小明对此有两个猜想：
①与电流大小有关；②与磁场强弱有关。
该实验采取的研究方法是____________；
针对猜想①，可添加的器材是_________
___；针对猜想②，可添加的器材是
________________。
(3)导体棒在运动过程中，将____能转化
为______能。
控制变量法
滑动变阻器
磁性更强的磁铁
电
机械
3星题 思维提升
10. [2024·安庆模拟] 当电流通过灯丝，白
炽灯的灯丝就会发热发光。小明向同学介绍自己观察
白炽灯的新发现：将强磁体靠近通电白炽灯的灯丝，
如图所示，可以观察到灯丝晃动。你认为小明的发现
是______(填“真的”或“假的”)，支持你观点的理由是
__________________________。
真的
通电导体在磁场中受力运动
电动机
通电导体在磁场
中受到力的作用
施力物体：磁场
受力物体：通电导体
影响力的方向的因素
电流方向
电动机
实质：电能转化为机械能
换向器：结构与作用
工作原理
磁场方向
谢谢观看！