【沪粤2024版】九下17.1关于电动机转动的猜想 核心素养教学设计

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《17.1关于电动机转动的猜想》教学设计
课题 1. 关于电动机转动的猜想 单元 17 学科 物理 年级 九下
教材分析 本课是九年级下册第十七章“电动机与发电机”的起始课，属于“电与磁”单元的核心内容。教材通过生活实例引入电动机的应用，引导学生从现象出发提出科学猜想，进而探究其工作原理。本节以“电动机为什么会转动”为驱动问题，强调观察、实验与逻辑推理相结合的科学探究过程，体现了从现象到本质的认知路径。内容涵盖电动机的基本结构、简化模型构建方法以及对转动原因的初步猜想，为后续深入学习“磁场对电流的作用力”奠定基础，具有承上启下的作用。21世纪教育网独家资源
2022新课标要求 1.了解电动机基本结构，知道通电线圈在磁场中受力转动，明确电能转化为机械能。2.通过简化电动机模型（多匝→单匝线圈、复杂磁体→一对磁极），培养模型建构能力；通过“猜想—设计实验—验证”的流程，落实科学探究素养。3.重探究过程（猜想、实验操作），轻死记硬背。
学习目标与核心素养 1. 物理观念了解电动机的基本结构（定子、转子、换向器、电刷），知道电动机转动的两个必要条件（通电、存在磁场），初步形成“通电线圈在磁场中受力转动”的认知，建立电与磁相互作用的物理观念。 2. 科学思维能基于电动机的实物结构，运用简化法构建“单匝矩形线圈+一对磁极”的物理模型；能根据实验现象和已有知识，提出电动机转动原因的合理猜想，培养模型建构与科学推理能力。3. 科学探究会动手连接电路使电动机转动，能排查实验中的简单故障；能设计验证“通电线圈在磁场中受力转动”的实验方案，明确实验器材、步骤和观察要点，提升实验操作与探究设计能力。4. 科学态度与责任通过分组实验和合作探究，养成严谨认真的实验习惯和团队协作意识；认识到电动机在生活中的广泛应用，体会物理知识与生产生活的紧密联系，激发学习物理的兴趣和责任感。
学情分析 九年级学生已掌握基本电学知识（如电流、电压、电路连接）和简单磁现象（如磁极相互作用），具备一定的实验操作能力与逻辑思维能力。但对“看不见的磁场如何影响通电导体”这一抽象概念仍存在理解障碍，容易将电动机转动归因于“通电即动”，缺乏对“力作用”机制的深层认知。部分学生动手能力较弱，拆装实验中可能遇到接线错误或接触不良等问题。因此，需通过真实情境创设、分组合作探究、可视化模型辅助等方式降低认知门槛，激发探究兴趣，培养科学思维。21世纪教育网独家资源
重点 电动机的基本结构；提出转动原因的猜想；设计验证实验。
难点 将电动机结构合理简化；理解验证实验的设计逻辑。
材料准备 模型电动机、电源、开关、导线、拆卸工具、磁铁、直导线线圈 电池 支架
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境导入视频：会抖动的灯丝思考：为什么磁铁靠近发光的灯丝，发光的灯丝就抖动了呢？通电的灯丝相当于通电导体处于磁场中，可能由于会受到磁场力的作用，磁场力使灯丝发生颤动。由此你猜想一下，电动机转起来的原因是什么？ 观看视频，思考问题 激发学生学习的兴趣，引出本节所要研究的问题
讲授新课 一、了解电动机的结构活动1 让电动机转起来1.实验目的①观察电动机是否转动。②电动机不转，引导学生排查原因2.实验器材电动机模型、电源、导线、开关3.实验步骤：（1）按图下图所示的电路，用导线把电动机模型、电源与开关连接起来。21世纪教育网独家资源（2）闭合开关，观察电动机是否会转动起来。（3）若实验时电动机不转动，需要立即断开开关，进行检查，否则可能会损坏电动机。（4）若有故障，排除后，闭合开关，观察电动机转动方向，调换电源正、负极后，再闭合开关，再观察电动机转动方向有无改变。4.实验结论①闭合开关，电动机会转动起来，②调换电源正、负极后，再闭合开关，发现电动机转动方向与原来相反。思考讨论：如果电动机不转，你猜想不转的原因是什么？ 参考答案： ①电路故障：电源没电或电压过低、开关接触不良、电路导线断路、电动机线圈断路。②磁场问题：永磁体磁性消失或减弱、电磁铁线圈匝数不足/电流过小导致磁性弱。③机械故障：电动机转轴被卡住（如轴承生锈、转子与定子摩擦）、负载过重超出电动机带动能力。活动2：观察电动机的内部结构1.探究电动机的内部结构电动机→装有电磁铁的定子→嵌有线圈的转子转子→电动机模型→磁体→线圈电动机模型→磁体→线圈（1）电动机的主要部件磁体组成的是_______和线圈组成的_______。答案：定子 转子（2）外壳：保护内部组件，防止外部灰尘和湿气进入。（3）电刷和换向器：固定在机壳上，与机外电源接线柱连接，转子转动时，换向器在电刷上滑动，与电源接通。二、电动机转动原因的猜想21世纪教育网独家资源电动机内磁铁和线圈之间并无接触，但是线圈通电之后就会转动，这说明磁铁的磁场对通电线圈一定有力的作用。请你合理猜想一下电动机转动的原因是什么？1.猜想：电动机的转动，可能跟磁场和通电线圈有关。由于磁场对通电线圈产生力的作用，电动机才会转起来。2.结构简化（1）电动机的转子线圈匝数多、结构复杂，为了验证猜想，可将其简化为单匝矩形线圈，再简化为一段导体。（2）磁体(定子)简化简化为一对磁极（N极和S极），构建“磁场中的通电线圈”简化模型。金钥匙“简化”是科学探究中常用的一种方法。“简化”，指把影响事物发展与变化不大的因素(次要因素)忽略掉，而将影响事物发展与变化较大的因素(主要因素)抽取出来的做法。3.验证通电线圈在磁场中是否受力转动（1）实验器材：U形磁体、单匝矩形线圈、电源、导线、开关(2)实验步骤：① 将U形磁体放在水平桌面，确保磁极间有稳定磁场；② 将单匝矩形线圈悬挂在磁极之间，使线圈平面与磁场方向平行；③ 用导线将线圈、开关、电源连接成闭合电路；④ 闭合开关，观察线圈是否转动；⑤ 改变电源正负极（改变线圈中电流方向），观察线圈转动方向是否改变；⑥ 改变磁体磁极方向，观察线圈转动方向是否改变。视频：线圈在磁场中转动（3）实验结论：通电线圈在磁场中要受到力的作用，改变线圈中电流方向或改变磁体磁极方向，线圈转动方向也改变课外活动：制作一台简易电动机1、实验材料线圈 电池 磁铁 导线 支架2、制作步骤（1）将矩形线圈的两端漆包线各留出1cm，一端砂纸打磨全部绝缘层，另一端只打磨半周绝缘层；（2）把支架固定在电池两侧，将线圈架在支架上，保证线圈能灵活转动。（3）把永磁体放在线圈下方，让线圈处于磁场中。（4）用导线将线圈两端与电池正负极相连，接通电源。21世纪教育网独家资源说明：（1）若只打磨半周绝缘层：线圈转过平衡位置时，未打磨的绝缘层会切断电流，线圈依靠惯性转过，之后通电再次受力，实现持续转动。（2）若两端都打磨全部绝缘层：线圈转过平衡位置后受力反向，会来回摆动，无法持续转动。视频：制作一台简易电动机想一想日常生活中哪些地方用到了电动机？举例说明生活中电动机的应用十分广泛，如图所示都用到电动机。参考答案：（1）家用电器类如电风扇、洗衣机、空调、冰箱、吹风机、榨汁机、扫地机器人等，依靠电动机带动部件运转实现功能。（2） 交通工具类如电动汽车、电动自行车的动力来源是驱动电机；传统汽车的车窗升降、雨刮器、座椅调节也由小型电动机控制。（3）办公与工业类：打印机、复印机的进纸和打印组件，工厂里的传送带、机床，都需要电动机提供动力。 学生聆听，动手进行操作，并排查出现的各种原因学生分析思考回答学生动手拆解电动机模型，并说出电动机模型的组成阅读课文并合理猜想，并知道如何简化电动机学生设计实验.验证通电线圈在磁场中是否受力转动学生学习如何制作一台简易电动机了解电动机在生活中应用的广泛性 锻炼学生的观察能力，逻辑思维能力和动手能力锻炼学生的分析问题，解决问题的能力通过亲手拆解，让学生从“黑箱”走向“透明”，真正理解电动机的内部构造，增强感性认识借助“简化”思想，帮助学生突破复杂结构带来的认知障碍，将抽象的物理规律转化为可操作、可验证的实验模型，培养学生的抽象思维与建模能力锻炼学生解决问题能力，逻辑思维能力为课下成功制作一台简易电动机打下基础，锻炼学生的动手能力体会物理与生活密不可分
课堂练习 1.各种机器工作时常常伴随着能量的转化。汽油机工作时获得动力的冲程是将______转化为机械能；电动机工作时是将_______转化为机械能。【答案】 内能 电能【详解】[1]汽油机获得动力的冲程是做功冲程。在此冲程中，汽油燃烧产生高温高压气体，推动活塞运动，将燃料的化学能先转化为内能，再进一步转化为机械能。电动机工作时，基于通电导体在磁场中受力的原理，消耗电能驱动转子转动，从而将电能直接转化为机械能。2.如图是一个密封的盒子外露出一段铜导线，小明将导线悬挂起来，并将一个蹄形磁体缓慢靠近，发现导线向靠近磁体的方向运动。则下列说法正确的是（　　）A．这条导线中有电流B．利用此现象的原理可制作电动机C．将蹄形磁体磁极对调，导线的运动方向不变D．这条导线周围不会产生磁场【答案】AB【解析】A．铜导线向靠近磁体的方向运动，是因为通电导线在磁场中受力的作用，则这条导线中有电流，故A正确；B．电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用工作的，故B正确；C．将蹄形磁体磁极对调，磁场方向改变，电流方向不变，导线受到的磁力方向改变，则导线的运动方向改变，故C错误；D．电流的周围存在磁场，则这条有电流的导线周围会产生磁场，故D错误。故选AB。3．如图所示是简易电动机模型，其线圈由漆包线绕成，将线圈一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉半周，在线圈的下面放置一个磁体。将线圈接入电路，闭合开关后线圈转动起来。下列关于该电动机模型的说法正确的是（　　）A．利用电磁感应原理工作21世纪教育网独家资源B．工作时机械能转化为电能C．对调电源正负极可改变线圈转动方向D．增大电路的电流可改变线圈转动方向【答案】C【详解】A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动，故A错误；B．电动机消耗电能而转动起来，能量转化为电能转化为机械能，故B错误；C．线圈转动的方向与电流的方向有关，对调电源正负极可改变线圈转动方向，故C正确；D．线圈转动的方向与电流的方向有关，增大线圈中的电流，只会改变线圈受到磁场力的大小，而不会改变受力的方向，因此无法改变圈转动方向，故D错误。故选C。 学生练习 巩固本节的知识
课堂小结 关于电动机转动的猜想1.了解电动机的结构（1）磁体组成的是定子（2）线圈组成的转子2.电动机转动原因的猜想（1）可能跟磁场和通电线圈有关。（2） 简化模型：单匝矩形线圈和一对磁极（3）验证通电线圈在磁场中是否受力转动 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解
板书 关于电动机转动的猜想一、了解电动机的结构1.电动机的主要部件磁体组成的是定子和线圈组成的转子。二、电动机转动原因的猜想1.猜想：电动机的转动，可能跟磁场和通电线圈有关。2. 简化模型：单匝矩形线圈 + 一对磁极3.验证通电线圈在磁场中是否受力转动4.电动机的应用电风扇、洗衣机、空调、冰箱等 对照板书回顾 夯实本节基础
课外拓展/课外阅读内容 《万物简史·物理卷》中“电与磁的舞蹈”章节，结合生活实例（电动车、风扇），讲通电—磁场—受力—转动的逻辑链，兼顾趣味性与知识性。
特色资源分析和技术手段说明 1.可拆解微型电动机：学生分组观察定子（永磁体）、转子（线圈）、换向器、电刷，直观建立“固定—转动”结构认知2.简易电动机套件：漆包线、U形磁铁、电池、支架等，学生自制模型，验证“通电+磁场”必要条件，体验模型简化（多匝→单匝），培养动手与探究能力。
教学反思 本节课通过“观察—实验—猜想—设计”的探究流程，贴合初中生的认知规律。需关注学生实验操作的规范性，以及对“结构简化”这一科学方法的理解程度，后续可通过实际操作验证实验，深化学生的认知。
在教学过程中部分小组拆解速度较慢，导致后续探究时间紧张，需优化材料发放与流程管理。另外“简化”思想对学生而言仍显抽象，部分学生理解不够深入，需在后续课中加强实例对比。
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