16.3 磁场对电流的作用 电动机 教学设计 (3)

16.3?磁场对电流的作用 电动机
教学目标：
1、通过演示实验，确认磁场对电流有力的作用。
2、了解通电导体在磁场中受到力的方向跟哪些因素有关。
3、通过演示实验，知道矩形线圈在磁场中的转动情况。
4、知道直流电动机的构造及工作原理，了解换向器的作用。
5、通过观察演示实验，培养学生的观察能力和分析问题能力。激发学生探究自然规律的兴趣。
教学重点：
磁场对电流的作用；通电导体在磁场中的受力方向与什么有关
教学难点：
磁场对通电线圈的作用分析；直流电动机换向器的作用分析
教学方法：
创设情景发现问题——分析问题并进行猜测——演示实验探索——从实验中发现新的问题
引入：
老师带来一个礼物，祝同学们，生活愉快，学习进步。
??突然礼物可以神奇的转动起来，知道其中的原因吗？让我们来探究本节课。
一、创设情景
引入新课：
师：儿时能拥有一个电动的玩具最让我们开心，它陪伴我们走过了快乐的童年。老师这里也有一个无人机，我们一起看一下：通电，飞行起来……
生：动作（好奇心提醒他们注意老师下面的实验。）
师：前进的动力就是来自这个小马达，学名叫“电动机”。我们一起来近距离看看它——通电转动。
师：你们的实验器材中也有一个小电动机，你通电试试？
学生实验：各个电动机响起来。
师：转动了吗？我们把它拆开看看里面有什么？
生：拆开看，里面有线圈、磁体等。
师：那你能提出什么问题？
生1：电动机为什么会转动？
生2：磁铁对电流会有力的作用吗？
生3：电动机没有磁铁还能转动吗？
……
师：好，今天就让我们一起来解决这些问题。
二、新课教学：磁场对通电导线的作用
（板书）
师：小电动机的线圈是多匝的，为了研究问题方便，我们先从单根导线入手。还记得我们前面学过的“奥斯特实验”吗？也是从单根导线入手，然后再研究缠绕成多匝线圈的。你还记得这个实验是怎么做的吗？
生：直导线下面放一个小磁针，通电后磁针偏转。（追问：磁针偏转方向与什么因素有关？）
师：可见，电流对磁针这样的磁铁有力的作用才使它偏转的。那么，磁铁对通有电流的单根导线有没有力的作用呢？
生：有。可能力的作用是相互的。
师：我们一起通过实验来研究磁铁对通电导线的作用。请大家注意观察。
生：(注意集中精力即可。)? 师：首先有磁铁提供磁场，电池、导线、铝棒形成闭合电路提供电流。为了看清电流方向，我们再串联一个两用电流表，显示不同方向的电流。
（老师安装器材，学生了解器材。）
师：将铝棒放入磁场中，没有闭合开关，看到什么现象？说明什么问题？
生：铝棒不动，说明没有电流时，铝棒不受力作用。
（若一人回答不完整，其他同学补充；
若无人总结出不受力作用，可用手推课本，给它一个力由静止到运动；不施加力课本不向前运动，说明线圈在磁场中不运动不受力，从而帮助学生找到这一问题；
若无人总结出没有电流才不受力的作用，可用手在开关处点拨，从而帮助学生找到这一条件。）
师：将铝棒放入磁场中，闭合开关，看到什么现象？说明什么问题？
生：铝棒向左运动，磁场对电流产生力的作用。
师：改变电流方向，闭合开关，看到什么现象？说明什么问题？
生：铝棒反向运动，说明受力方向与电流方向有关。
师：改变磁场方向，闭合开关，看到什么现象？说明什么问题？
生：铝棒跟上一次相比反向运动，说明受力方向与磁场方向有关。
师：若电流方向与磁场方向同时改变，闭合开关，看到什么现象？说明什么问题？
生：铝棒与原运动方向相同，说明两个方向同时变，受力方向不变。
师：好，回顾一下我们刚才观察的实验过程，整理你的实验结论。
（学生整理时，老师下来观察学生的笔头落实情况。）
师：请一位同学说说你整理实验结论。
生：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向
和磁场方向都有关。
师：这是非常重要的知识，老师板书一下。??
（板书学生的结论）：
一、磁场对通电导线的作用：
??通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流方向和磁场方向都有关。
师：刚才实验时，铝棒总是掉下来，怎么就让它在接近边缘时不掉下来？实现来回运动？
生：改变电流方向或磁场方向。
师：了解了磁场对通电导线的作用，下面我们把这个直导线弯成一个矩形线框，把它放入磁场中会怎么样呢？
三、本节重点与难点：让线圈转起来！
师：请同学们先观察你手边的实验装置，了解一下都有些什么器材。讨论一下我们要怎样来做这个实验？注意哪些操作上的问题？这个实验需要我们思考的问题有什么？然后再开始实验。注意四个同学做好分工，团结协作完成我们的实验内容。
生：实验时，老师走下讲台，观察学生的实验过程。并用实物投影仪展示。
（关注实验没有成功，有问题的同学，帮助他们完成实验。）
师：好，实验时间结束，我们快来分享一下你的实验成果。
生：（讨论、回答）讲桌上展示实验方案。（其他学生现察进行评估、补充）
师：为什么会发生这三种现象？
（追问）哪个线圈能转动但不能持续转动的？
（追问）为什么不能持续转动？
学生思考后回答：绝缘漆刮的不同。
师：绝缘漆刮与未刮有着什么区别？??
生：决定了电流的通断，造成导线有没有电流通过。
师：电流不同会带来什么不同？
生：电流不同会使导线受力方向不同。
师：好，那我们就一起来看看线圈各边的受力情况。
师：我们来看这个模型，想象一下周围是磁场，左边S极右边N极，由于两条边的电流方向不同，导致两个边的受力方向不同。（打出幻灯片）
生：一条边受力向上，另一条边受力向下，线圈顺时针方向转动。
师：转到竖直位置二力平衡了，作用互相抵消了，还能再转吗？
生：能。（若学生打不出，可从电风扇断电后马上停下来吗？对比说明线圈具有惯性。）
师：两边电流方向变了吗？
生：没有。
师：说的不错，受力方向变了吗？
生：没有。
师：演示两条边受力逆时针转动，过了平衡位置会停下来吗？会怎么样？
生：讨论后回答。最后来回晃几下停下来。
师：怎么实现持续转动？
生：交流，讨论，改变电流方向或磁场方向。
师：人为来回改变磁场或电流方向太麻烦，怎么就能方便改变线圈的受力方向？科学家们也经历了一个这样纠结的历程，终于发现了换向器，从而实现了线圈的连续转动。
师：展示换向器的构造：两个彼此绝缘的铜半环组成。介绍工作过程。每到平衡位置自动改变线圈中的电流方向。
师：实物演示换向器的作用。??
（若还不清楚，课件慢动作展示。）
师：那么你能解释一下为什么绝缘漆刮掉一半的线圈能持续转动的原因吗？
生：相当于换向器，只有半周获得动力，后半周靠惯性运动。
师：好，那线圈工作时的能量是如何转化的？
生：电能转化为机械能。
师：回答正确，那线圈的转速是如何调节的？
生：改变电流大小或磁场强弱。（追问：如何改变？加滑动变阻器等）
师：那线圈的转向是如何调节的？
生：改变电流方向或磁场方向。
师：你在实验中又做了哪些新的尝试，还有什么问题？？
生：讨论，交流。（线圈没刮干净、断路等问题）
师：同学们实验完成的很不错，我们做成的这个线圈能持续转动，就是最简单的电动机。现实生活中复杂的电动机也是由简单组合而成的。大家看，一辆小汽车里就有几十个电动机，它们的原理都和我们做的小电动机原理相同。下面，我们来认识一下生活中的电动机。
四、结合本节知识
从物理走向社会：
师：通过视频和前面的学习，我们总结一下电动机的原理和构造以及能量转化。
生1：原理是通电线圈在磁场中受力转动
生2：构造主要有：磁体、线圈、换向器、电刷。
生3：能量转化：电能转化为机械能。???
（教师板书以上内容。）
五、展示新奇实验，为下节埋下伏笔，然后进行课堂小结，布置作业：
师：通过这节课的学习，我们了解了电动机持续转动的奥秘。现在能明白，为什么开始的线圈为何能转动吗？
生：讨论、交流。（磁场对电流有力的作用）
师：本节课你学到了哪些知识？在生活中有哪些应用？
小结：总结本节内容。学生回答自己所学到的知识。