20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机（学案）

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【学习目标】
1. 回顾电动机的结构和原理
2. 自己通过学习能制作一个简易的电动机
【自主学习】
一、项目分析
我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题：
1. 用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？
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2. 哪部分作为转子？哪部分作为定子？
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3. 如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？
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二、项目实施
实验器材：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池、羊眼钉、木块、小刀等。
实验步骤：
①把一段粗漆包线绕成约 3cm×2cm的矩形（或椭圆形）线圈 ，作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。
②把两枚曲别针做成U形支架。
③用连有开关的导线将电池的正负极和曲别针支架连接。
④将曲别针插入硬纸板底座，并将线圈两端的引线搭接在U形支架上。
⑤将强磁体放在线圈下面的硬纸板上。
⑥闭合开关，轻轻推动线圈，观察线圈能否连续转动。
【例1】如图所示，小明同学做了一个小小直流电动机模型。同学们围着观看线圈的持续转动，一起分享着他的成果。同时其他没有做成功的同学提出了以下不同想法，你认为正确的是（　　）
A．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替
B．线圈两端（作为转轴）的漆皮应全部刮去，这样才可持续转动
C．线圈两端（作为转轴）的漆皮在同一侧刮去半周，这样才可持续转动
D．此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的
【例2】学习了电磁转换知识后，小明利用一节干电池、一个硬铜导线框和纽扣强磁体，组装成一个简易电动机，如图所示。
(1)同时放手后可观察到导线框abcd以干电池为轴转动起来，导线框转动起来的原理是_________________________。
(2)若要改变导线框转动的方向，可以_____________________________________________；若要改变导线框转动的速度，可以___________________________________________________________。
(3)导线框转动的能量由__________能转化而来。
【课后巩固】
1．一台直流电动机模型通电后不转动，但用手轻轻拨动一下线圈就转动起来了，出现这种现象的原因可能是（　　）
A．换向器与电刷未接触 B．启动时线圈恰好在平衡位置 C．磁体的磁性不够 D．电源正负极接反了
2．关于直流电动机，下列叙述正确的是（　　）
A．直流电动机正常工作时，是将电能转化为内能
B．直流电动机的工作原理是电磁感应
C．电源的正、负极和磁场的方向同时改变，直流电动机的转动方向也改变
D．直流电动机的换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环组成的
3．如图所示，小翔同学做了一个小直流电动机模型。同学们围着观看线圈的持续转动，一起分享着他的成果。下列关于此直流电动机模型的说法，你认为正确的是（　　）
A．此电动机模型是根据电磁感应的原理制成的
B．转动过程中，CD边始终受到磁场力
C．绕制线圈时，如果没有漆包线，可以用普通的铜导线代替
D．线圈两端（作为转轴）的漆皮一端全部刮去，另一端刮去半周，这样可持续转动
4．如图所示，是某兴趣小组自制的简易电动机。一块纽扣强磁体的上端磁极吸附在一根铁钉的底部，铁钉的尖端竖直地吸在一节干电池的正极上；将导线一端接在电池负极，若另一端接在磁体上，铁钉和磁体就会沿图示方向转动，其原理是___________。若想改变铁钉和磁体的转动方向，可以采取的措施是___________。
5．电动机在我们的生活中扮演越来越重要的角色，大到电动汽车的应用，小到玩具电动汽车，无处没有它的身影。如图1为一玩具直流电动机，根据我们所学回答与之有关的问题：
(1)直流电动机的工作原理是______，它在工作时把______能转化为______能；
(2)同时改变直流电动机的磁场和电流方向，它的转动方向______（选填“改变”“不变”）；
(3)小明在学了电动机知识后，回家做了一个电动机模型如图2，他将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，要使线圈能连续转动，则另一端的漆皮应刮______（选填“半周”“全部”）；
(4)按图3的电路把灯泡、电动机接入电路，观察到电机转起来，同时灯泡发光。如果用手指捏住玩具电动机的转轴使其转动变慢最后完全停下来，灯泡的亮度将变______（选填“亮”“暗”），通过电动机的电流将______（选填“变大”“不变”“变小”）。
6．如图某兴趣小组制作的直流电动机结构简图，闭合开关，轻轻地拨动铜线圈后线圈便转动起来，线圈转起来的原因是______。若想让线圈的转动速度变快，你可以采取的方法是______（写一条合理方法即可）。
7．在学习第二十章时，伊旗某校某班级开展了“制作简易直流电动机”的跨学科实践活动。
(1)电动机的核心部件——线圈，为了使线圈在通电后能持续转动，制作时关键的一步是：________________________；
(2)在测试电动机时，某小组发现线圈转动缓慢且无力，请写出一种可能的改进的措施。__________________________；
(3)在展示交流环节中，评委组要求说明电动机工作时的能量转化过程。你的表述是：___________________________。
【课后评价】
这节课我给自己☆☆☆☆☆颗星。试卷第1页，共3页
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【参考答案】
二、项目分析：
1. 可以选择直径约0.5 mm的漆包线作为导线，线圈匝数以5~10匝为宜。
2. 从方便制作的角度，定子通常为磁体，可以用强磁体、一块蹄形磁体或两块条形磁体作定子。
3. 可以把导线的一端刮去全部绝缘漆，另一端刮去半周绝缘漆，来保证线圈持续转动。
课后巩固
基础过关
1．B
2．D
3．D
4．通电导体在磁场中受到力的作用 将磁体的磁极对调/将电源的正、负极对调
5．(1) 通电线圈在磁场中受到力的作用而转动 电 机械；(2) 不变；(3) 半周；(4) 亮 变大
6．磁场对电流有力的作用（或通电导体在磁场中受到力的作用） 增大电流（或增强磁场）
7．(1) 将线圈引线的一端接触支架的绝缘层全部刮掉，另一端刮掉半周；(2) 增大电源电压
(3) 电动机工作时，电能转化为机械能和少部分内能。
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