浙教版科学八年级下册1.4 电动机 教案

第4节　电动机
1教学目标
知识与技能
1. 通过实验,认识磁场对电流有力的作用。
2. 通过实验,认识通电导体在磁场中受力方向与磁场方向、电流方向有关。
3. 通过实验,知道通电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
5.知道电动机工作过程中的能量转化。
过程与方法
通过操作、观察、思考，培养学生发现问题，分析问题，解决问题的能力。
情感、态度与价值观
通过对直流电动机工作过程的分析以及内部构造的了解，体验科学知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学知识的兴趣。
2学情分析
通过前几节的学习，学生已经初步具备与本节内容学习相关的知识，知道直线电流（通电导体）产生磁场，磁场之间的作用本质上是力（磁力）的作用，电磁铁的应用进一步验证了电与磁之间存在着紧密的关系。学生在劳技课上已经接触和使用过小电动机，知道通电后能连续转动，同学对电动机的内部构造和工作原理有深入了解的渴望，但由于缺乏相应的指导，知识，经验和能力等相对缺乏，尤其缺乏发现问题，分析问题和解决问题的能力。我校学生都来自农村，经过多次筛选，总体认识和能力水平不高，学习较为被动。结合本节内容特点，老师讲得过多，照本宣科的教学方式只能使学生加重理解上的负担，宜采用启发式教学，引导学生发现问题，启发激活思维分析问题，从而获得解决实际问题的方法，体验成功的喜悦。
3重点难点
重点：
磁场对电流的作用;
直流电动机的构造和工作原理;
换向器的作用
难点：
平衡位置转动特点，换向器换向的过程。
课程资源：电动机模型，整套磁场对电流的作用实验器材，直流电动机模型，课件
4教学过程
?教学目标
?学时重点
?学时难点
????教学活动
活动1【导入】设问导入
【导入】生活中有许多电器，通电后就能转动起来正常工作，请你列举一些这样的电器。
那么这些电器通电后为什么能转动吗？原来，这些电器里面都装有“马达”——电动机，可能你已经知道，在劳技课上组装小塞车就用到电动机，这有可能是你见过的最小的电动机。这节课我们就来研究一下电动机的构造和工作原理，并大家努力一起来设计一台通电会连续转动的电动机模型。
活动2【讲授】一、磁场对通电直导体的作用
我们已经知道，磁场对放入其中的磁体有力（磁力）的作用，通电导体周围会产生磁场，那么磁场对放入其中的通电导体会否产生磁力的作用呢？ 先用直导线做一个实验 。
1．磁场对通电直导体的作用：
【实验】磁场对通电直导体的作用
(1)当合上开关使导线AB通电时，观察现象
实验现象：原来静止在导轨上的导体AB会沿导轨运动。
实验表明：通电导体在磁场中要受到磁力的作用。
【思考】：利用此装置，你还能探究点什么吗？（①运动方向或②速度与什么因素有关？）
请推选两同学选择①运动方向设计实验并上讲台操作。
(2)改变电流方向或磁铁的磁极方向（磁场方向）时，实验现象：导体AB的运动方向发生改变。
【分析】：导体AB的运动方向改变，说明导体AB所受力的方向发生改变。表示磁场对导体AB的作用力的方向发生改变。
(3)同时改变电流方向和磁铁的磁极方向（磁场方向）时，实验现象：导体AB的运动方向不发生改变。
【小结】：通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线(磁场)方向有关。
到此为止，我们已经实现了通电让导体水平运动起来，那么如何实现转动呢？请小组讨论后汇报讨论结果。把导体做成矩形线圈，并安装固定轴，再试着给线圈通电。
活动3【讲授】二、磁场对通电线圈的作用：
【实验】：给线圈通电，观察线圈转动现象。
通电线圈处于（乙）位置－－线圈平面与磁场平行时，线圈发生转动。
（2） 通电线圈处于（甲）位置－－线圈平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。
为什么会出现这种现象呢？
分析：如图4－13所示，由于通电线圈有两组对边，其中ad与 cb与磁场在同一平面内，通电后不受到磁力的作用，ab与cd中电流方向相反，磁场方向一致，它们在磁场中受到磁场力的方向相反且不在一条直线上，在这两个力作用下线圈会发生转动。当线圈从（甲）位置转过90°时，这两上力恰好在同一直线上，而且大小相等、方向相反，是平衡力。线圈在这对平衡力作用下可以在该位置保持静止。线圈的这一位置（乙）叫做平衡位置，此时线圈的平面恰与磁感线垂直。
（2）通电线圈转到平衡位置时，为什么不立即停下来，而是在位置附近摆地动几下才停下来？－－通电线圈转到平衡位置前具有一定速度，由于惯性它会继续向前运动，但由于这时受到的磁力及摩擦力等又会使它返回平衡位置，所以它要摆动几下后再停下来。
【讨论】：1）怎样使线圈在转过平衡位置后继续沿原来的方向转动下去？
???????? 2）若真的能实现继续转动下去，电线就会缠绕在一起，怎么解决电线缠绕问题呢？
【小结】：
对于第一个问题，方法是线圈在转过平衡位置时改变电流方向或磁场方向，你认为可行的是哪一种方法？
对于第二个问题，要跳出传统思维，用硬质的导体代替软导线，关装上电刷 。
让我们们一起来分析模型是怎么工作的，怎样实现电流方向改变的，使电动机连续工作的。
活动4【讲授】三、直流电动机
1．直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场里受到力的作用而转动的现象制成的，是把电能转化为机械能的装置。
2．直流电动机主要由磁铁和线圈组成，此外还有换向器、电刷等，如图1－44。“换向器”由两个半铜环组，两个半铜环的开口处（即绝缘处）安装，当线圈由于惯性稍稍转过平衡位置时，能交换电刷与换向器的半铜环的接触，从而改变了线圈中的电流方向和受力方向，使线圈仍能按原来的绕向转动
3．换向器的作用：每当线圈转过平衡位置时，它能自动改变线圈中的电流方向。
? 到此为止，我们已经初步设计出一台直流电动机的模型，明天我们就要到实验室去组装一台直流电动机模型，如图1－45。生活中的电动机大都是用交流电供电的，工作原理与直流电动机相同，在其内部构造中，会转动的线圈称作为转子，外面固定的磁体叫定子。电动机构造简单，控制方便，效率高，无污染，广泛在应用在日常生活与生产中。
【思考】：直流电动机工作的时候，实现了哪种能量转化？（电能——机械能）
活动5【讲授】【小结】
1．电动机原理：通电线圈在磁场里受力而转动
2．直流电动机：利用直流电源供电的电动机叫直流电动机
3．直流电动机的组成：模型：由磁体、线圈、换向器和电刷组成
???????????????????? 实际的电动机由转子和定子两个基本部分组成
4．换向器的结构和作用：结构：由两个半环构成
?????????????????????? 作用：每当线圈转过平衡位置，自动改变线圈中电流的方向
5．能量转化：电动机工作时把电能转化为机械能
活动6【练习】【课内练习】
一、思考：1.线圈每转过360°，出现?? ???次平衡位置，电流方向改变 ?????次。
2.这种电动机模型的转动速度取决于哪些因素？
活动7【作业】【布置作业】
1．课本P19
2.作业本（一）
3.预习P18实验《装配直流电动机模型》