第4节 电动机
导入一：我们的生产、生活中哪些地方要用到电动机？
导入二：电动机工作时消耗了什么能？转化为什么能？其工作原理是什么？
电动机
[思考与讨论] (教材P16)
[参考答案] 当电流方向和磁场方向同时改变时，通电导线的运动方向不变。
[练习] (教材P19)
[参考答案] 1.磁场方向 电流方向 改变 不变
2．通电线圈在磁场中受力转动 电 机械
3．在线圈刚转过平衡位置时，立即改变电流方向，线圈的受力方向也随之改变，使线圈在磁场力的作用下继续沿原方向转动下去。
4．日常生活中的电动机：电吹风、电风扇、电动剃须刀、换气扇等；工农业生产中的电动机：收割机等。大部分电动机属于交流电动机，而电动剃须刀等用干电池供电的电动机属于直流电动机。
第4节 电动机
教材解读
本节课主要内容是磁场对通电导线的作用、直流电动机及直流电动机模型的装配。通过探究实验活动了解磁场对通电导线的作用与哪些因素有关、直流电动机的构造和工作原理及直流电动机模型的装配。培养学生的观察和发现规律的能力。初步认识科学与技术的关系。
教学目标
知识与技能
1. 通过演示实验，知道磁场对电流有力的作用。
2. 知道通电导线在磁场中受到力的方向与哪些因素有关。
3. 通过演示实验，知道矩形线圈在磁场中的转动情况。
4. 了解直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用。
过程与方法
通过分析通电导体在磁场中的受力运动，培养通过观察来发现规律的能力。正确理解电动机工作的全过程，初步认识科学与技术的关系。
情感态度
与价值观
领悟电与磁之间的相互联系，培养热爱科学的态度；体验将科学知识运用于生产实践所产生的巨大作用。
教学重点
磁场对电流的作用，直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用。
教学难点
磁场对电流作用的现象和规律，直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用。
重难点
处理策略
通过教材活动、插图及实验，引导学生体验磁场对通电导线的作用与哪些因素有关，直流电动机的构造和工作原理及直流电动机模型的装配。从而达到突出重点，突破难点的目的。
探究点一 磁场对通电导体的作用
[情景展示]
[问题探究] 闭合开关你会观察到什么现象？
[思考交流] ______________________________________________________________
________________________________________________________________________
[归纳提升] 通电导体AB在磁场中运动。
[继续探究] 通过探究，你知道通电导体在磁场里所受力的方向与哪些因素有关吗？
[思考交流] _______________________________________________________________
________________________________________________________________________
[归纳提升] 通电导体在磁场里所受力的方向跟电流方向和磁场(磁感线)方向有关。
[课堂速记] ______________________________________________________________
________________________________________________________________________
探究点二 直流电动机
[情景展示1]
[问题探究] 闭合开关你会观察到什么现象？
[思考交流] ______________________________________________________________
________________________________________________________________________
[归纳提升] 甲中矩形线圈不转，乙中矩形线圈转动。
[继续探究] 你能解释出现以上现象的原因吗？
[思考交流] _______________________________________________________________
________________________________________________________________________
[归纳提升] 矩形线圈在甲位置通电后，ab边和cd边受到的力的大小相等、方向相反，即线圈受力平衡，我们把这个位置叫线圈的平衡位置。矩形线圈在乙位置通电后，线圈受到不平衡力的作用，线圈沿顺时针方向转动，但线圈转过平衡位置后，线圈会受到阻碍其沿顺时针方向转动的力的作用，使线圈不能继续转动下去，而返回到平衡位置。
[课堂速记] _________________________________________________________________
________________________________________________________________________
[情景展示2]
[问题探究] 通过以上电动机的原理图，请说出通电线圈在磁场内是如何实现连续转动的？
[思考交流] ______________________________________________________________
________________________________________________________________________
[归纳提升] 在图中铜滑环E、F(换向器)的作用下，通电线圈转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈仍然受到使其沿顺时针方向转动的力，这样线圈就可以连续转动了。
[课堂速记] ______________________________________________________________
________________________________________________________________________
课件16张PPT。新知学习互动探究第1章 电与磁课堂小结第4节 电动机考纲要求：
知道通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关。重要提示：
1．结合惯性、力改变物体的运动状态及二力平衡等相关知识分析直流电动机的工作原理。
2．电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。电动机的转向与磁场方向和电流方向有关；电动机的转速与磁场的强弱和线圈中电流的大小有关。1．实验1①如图所示，把导体AB放在磁场中，当闭合开关使导体AB通电时，看到的现象是____________________。
②改变通过导体AB的电流方向，观察导体运动的方向：__________________。
③保持导体AB中的电流方向不变，改变磁场的方向，观察导体运动的方向：____________________。新知学习新知一 磁场对通电导体的作用第4节 电动机导体AB由静止开始运动与原来运动方向相反与原来运动方向相反2．实验2
①如图甲所示，将矩形线圈放入磁场中处于图示位置，给矩形线圈通电，观察矩形线圈能否转动：________________。
②让矩形线圈处于图乙中的位置，给矩形线圈通电，观察矩形线圈的转动情况：_______________________________________________________。第4节 电动机不转动线圈沿顺时针方向转动，然后在线圈所在的平面
与磁场方向垂直的位置摆动几下后停止不动3．通电导体(或线圈)在磁场中会受到________的作用而发生运动，导体运动的方向与________方向和________方向有关。如果改变其中一个的方向，受力方向将________(填“改变”或“不变”，下同)；如果两个方向同时改变，则受力方向将________。第4节 电动机力电流磁场改变不变探究点一 磁场对通电导体的作用第4节 电动机互动探究[情景展示]第4节 电动机[问题探究]闭合开关你会观察到什么现象？[思考交流]________________________________________________
[归纳提升] 通电导体AB在磁场中运动。第4节 电动机[继续探究] 通过探究，你知道通电导体在磁场里所受力的方向与哪些因素有关吗？[思考交流]________________________________________________
[归纳提升] 通电导体在磁场里所受力的方向跟电流方向和磁场(磁感线)方向有关。[课堂速记]_______________________________________________1．原理：______________________________。
2．能量转化：________转化为____________。
3．结构：由__________、____________、__________和电刷组成。
4．换向器的作用：在线圈刚转过平衡位置时自动改变线圈中的__________方向，使线圈连续转动。 新知二 直流电动机第4节 电动机通电线圈在磁场中受力转动线圈(转子)电能机械能磁体(定子)换向器电流1．转速：直流电动机的转速与磁场强弱、__________有关。
2．转向：直流电动机的转动方向与________方向和________方向有关。新知三 直流电动机模型的装配第4节 电动机电流大小电流磁场探究点二 直流电动机第4节 电动机[情景展示1][问题探究]闭合开关你会观察到什么现象？[思考交流] _______________________________________________________[归纳提升] 甲中矩形线圈不转，乙中矩形线圈转动。
[继续探究]你能解释出现以上现象的原因吗？
[归纳提升] 矩形线圈在甲位置通电后，ab边和cd边受到的力的大小相等、方向相反，即线圈受力平衡，我们把这个位置叫线圈的平衡位置。矩形线圈在乙位置通电后，线圈受到不平衡力的作用，线圈沿顺时针方向转动，但线圈转过平衡位置后，线圈会受到阻碍其沿顺时针方向转动的力的作用，使线圈不能继续转动下去，而返回到平衡位置。
[课堂速记]__________________________________________第4节 电动机[情景展示2]第4节 电动机[问题探究]通过以上电动机的原理图，请说出通电线圈在磁场内是如何实现连续转动的？[思考交流]_________________________________________[归纳提升] 在图中铜滑环E、F(换向器)的作用下，通电线圈转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈仍然受到使其沿顺时针方向转动的力，这样线圈就可以连续转动了。
[课堂速记] ____________________________________第4节 电动机课堂小结第4节 电动机课件29张PPT。课时作业（六）基 础 巩 固探 究 创 新基础巩固课时作业（六）一、选择题1．如图所示的四种电器中，利用电动机原理工作的是( )B课时作业（六）2．如图所示为研究磁场对通电导线作用的实验装置。当接通电源，有电流由a至b通过导线ab时，它将受到磁场力的作用而向左运动，则( )
A．当磁场方向改变时，导线ab将向右运动，
机械能将转化为电能
B．当电流方向改变时，导线ab将向左运动，电能转化为机械能
C．当电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab仍向左运动
D．当电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab将向右运动C课时作业（六）[解析]通电导线在磁场中受力的作用时消耗了电能，获得了机械能，通电导线在磁场中受力运动的方向与电流方向和磁场方向有关。3．如图所示，小明用漆包线绕成线圈ABCD，将线圈一端的漆全部刮去，另一端只刮去一半放入磁场，做成电动机模型。连接干电池后( )
A．线圈持续来回摆动
B．线圈沿固定方向持续转动
C．AB边中电流方向交替变化
D．CD边始终受到磁场力作用，且是动力课时作业（六）B课时作业（六）[解析]该线圈之所以能转动，是根据通电导线在磁场中受力转动的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，若不改变电流的方向，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场力的作用，另一个半周利用惯性转动；而真正的直流电动机工作时，为了让线圈持续转动下去，是通过换向器在平衡位置及时改变线圈中的电流方向，即改变线圈所受力的方向，使线圈持续转动下去。线圈沿固定方向持续转动；据上面的分析可知，AB边中电流方向是不变的。课时作业（六）4．2018·扬州 安装直流电动机模型时，要改变直流电动机的转动方向，可以( )
A．将磁体的N、S极对调
B．将电源的正、负极和磁体的N、S极同时对调
C．改变磁性强弱
D．改变磁性强弱和电流大小A课时作业（六）[解析] 要想改变电动机的转动方向，可对调磁铁两极或改变线圈中电流的方向，二者同时改变时，电动机转动方向不变；电动机的转动方向跟电流方向和磁场方向有关，和电流大小、磁性强弱无关。课时作业（六）5．直流电动机中换向器的作用是( )
A．当线圈在磁场内转动时，每转动一周，换向器改变一次线圈中的电流方向
B．当线圈在磁场中转动时，换向器可随时改变线圈中的电流方向
C．每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就能自动改变线圈中的电流方向
D．没有换向器，直流电动机也可以工作C课时作业（六）[解析] 直流电动机的换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈获得动力而不断转动。如果直流电动机没有换向器，线圈转过平衡位置后，线圈转动受到阻碍而不能持续转动，电动机就不能工作。6．2018·遵义 模拟如图所示是实验室电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。关于该现象，下列说法正确的是( )
A．该电流表的工作原理和电动机工作原理相同
B．线圈中有电流通过时，把机械能转化为电能
C．改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向不会改变
D．线圈中电流越大，其所受磁场力就越小课时作业（六）A课时作业（六）[解析] 该电流表是利用通电导体在磁场中受力的原理工作的。线圈中有电流通过时，是电能转化为机械能。改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向会发生改变。线圈中电流越大，其所受磁场力就越大。课时作业（六）7．某个直流电动机的模型通电后不能转动，发生的故障原因可能是( )
A．磁铁磁性太强
B．电源正负极接反了
C．换向器和电刷接触不良
D．轴与轴架的摩擦太小C课时作业（六）[解析] 磁铁磁性太强、电源正负极接反、轴与轴架的摩擦太小都会使电动机模型通电后转动，换向器和电刷接触不良，会使线圈中没有电流通过，从而不能转动。电动机不转动的原因主要有以下几个方面：电动机轴因锈蚀摩擦力太大；线路接触不良，电路中无电流；电压过低，电路中电流太小；线圈处于平衡位置，线圈中无电流，线圈不受力的作用；磁体的磁性太弱导致磁力太小。课时作业（六）8．一矩形线圈放在蹄形磁体的两极之间，刚通电时在磁场作用下扭转方向如图甲所示。现将该线圈放在如图乙所示的蹄形螺线管间，a、b为螺线管与电源的接口。某同学进行了如下四次操作：①a接正极、b接负极，线圈中通与图甲电流方向相同的电流②b接正极、a接负极，线圈中通与图甲电流方向相同的电流③a接正极、b接负极，线圈中通与图甲电流方向相反的电流④b接正极、a接负极，线圈中通与图甲电流方向相反的电流线圈刚通电时扭转方向与图甲所示的扭转方向相同的是 ( )
A．①和③ B．②和④C．①和④ D．②和③D课时作业（六）[解析] 本题考查通电导线在磁场中受力与右手螺旋定则。①a接正极、b接负极，根据右手螺旋定则可判断出，电磁铁左端为S极，右端为N极，磁场与图甲相反，若线圈中通与图甲电流方向相同的电流，那么线圈受力方向与图甲所示的相反，所以扭转方向相反；②b接正极、a接负极，根据右手螺旋定则可判断出，电磁铁左端为N极，右端为S极，磁场与图甲相同，若线圈中通与图甲电流方向相同的电流，那么线圈受力方向与图甲所示的相同，所以扭转方向相同；同理，可分析出③中线圈扭转方向与甲相同，④中线圈扭转方向与甲相反。课时作业（六）二、填空题
9．(1)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______________实现的。
(2)若要改变电动机的转动方向，则下列方法中可行的是( )
A．同时改变电流方向和磁场方向
B．只改变电流方向或只改变磁场方向
C．使电动机线圈中的电流增大 D．使磁场增强换向器通电线圈在磁场中受力转动B(3)下列家用电器中应用了电动机的是( )
A．洗衣机 B．电饭锅
C．电热水壶 D．电热毯课时作业（六）A课时作业（六）[解析](1)直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，为了使线圈能持续转动下去，利用换向器来改变线圈中的电流方向，从而改变它两边的受力方向，使线圈连续转动。(2)同时改变电流方向和磁场方向，电动机的转动方向不变；只改变电流方向或只改变磁场方向，电动机的转动方向改变；电动机线圈中的电流大小与电动机的转动方向无关；磁场的强弱与电动机的转动方向无关。(3)洗衣机主要是将电能转化为机械能；电饭锅是将电能转化为内能；电热水壶是将电能转化为内能；电热毯是将电能转化为内能。10．扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器的构造示意图。当线圈中通以变化的电流时，线圈受到________力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆__________，于是扬声器就发出了声音。课时作业（六）磁场振动课时作业（六）[解析] 当线圈中通以变化的电流时，线圈会受到永磁体磁场力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆振动。11．如图所示，线圈abcd位于磁场中。
(1)通电后，导线cd中的电流方向是________(填“由c到d”或“由d到c”)。
(2)导线cd受到的磁场力的方向如图所示，在图中画出导线ab所受磁场力的方向。课时作业（六）由c到d 如图所示三、实验探究题
12．如图所示的实验装置，在两根水平
平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。
(1)接通电源，这时会看到导体ab向左移动，这表明_________________________________________________________。
(2)若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向，观察到ab均向右运动，这表明。
(3)如果把磁体的两极对调，同时改变通过导体ab中电流的方向，会看到导体ab的运动方向跟原来________(填“相同”或“相反”)。课时作业（六）通电导体在磁场中受到力的作用通电导体在磁场中的受力方向跟电流方向和磁场方向有关相同课时作业（六）如图所示，使线圈位于两磁极间，线圈通电后：探 究 创 新课时作业（六）(1)图甲中电流方向是a→b→c→d，已知cd段导线受到的磁场力方向竖直向下，①请在图丙中用箭头标出ab段导线受到的磁场力方向；②图甲中ab、cd段导线受到的磁场力将使线圈绕虚线所示的轴沿________(填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。如图所示顺时针课时作业（六）(2)当线圈转到图乙的位置时，线圈平面与磁感线方向垂直，电流方向不变，此时ab、cd段导线分别受到的磁场力__________________(填“促进线圈沿原方向转动”“阻碍线圈转动”“大小相等、方向相同”或“大小相等、方向相反”)。大小相等、方向相反课时作业（六）(3)线圈从图甲转到图乙时，由于惯性，会继续转动到如图丙所示位置，此刻ab、cd段导线受到的磁场力_________________________________________________________
(填“使线圈沿原方向转动，实现持续转动”“使线圈反方向转动，最后静止在图乙位置”“使线圈反方向转动，最后静止在图甲位置”)。使线圈反方向转动，最后静止在图乙位置课时作业（六）[解析] (1) ①根据题图中的电流方向，图丙中ab段导线中的电流方向依然是由a到b，磁场方向也没有变化，故所受磁场力的方向和图甲中相同，方向竖直向上。
②由图甲可知，ab、cd段导线受到的磁场力方向相反，线圈沿图中的虚线轴顺时针转动。
(2)通电线圈在磁场中受力而转动，当线圈转到平面与磁感线方向垂直时，线圈受到大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线的两个力。
(3)线圈从图甲转到图乙时，由于惯性，会继续转动到图丙位置，此时ab、cd段导线受到的磁场力能使线圈反方向转动，最后静止在图乙所示位置。
