20.4 电动机—人教版九年级物理全一册教学设计

第二十章第四节
《电动机》
一、教学内容分析
第九章电与磁是初中物理的重点内容之一，是在学习简单电路知识的基础上，进一步揭示电与磁相互依存关系，以及电和磁在生活中的简单应用。而电动机既是电磁现象的具体实例和综合应用，又与生活、生产紧密联系，充分体现了从生活走向物理，从物理走向社会的基本思想。教学内容包括两部分:一是了解磁场对通申导体的作用。二是让学生了解直流电动机的结构和工作原理。同时本节内容也为后继课程磁生电做了铺垫，起着承上启下的作用。
二、学情分析
在知识基础上，已经学习了电路的基础知识，磁场的基本性质，电流的磁效应。在认知层面上，因为生活中的电动机基本上都是封闭的，学生很难对其内部结构获得直观的感性认识，而初中生思维虽然处在形象思维向抽象思维的过渡阶段，但仍以形象思维为主；通过前面一年的物理学习，也具备了一定的实验探究能力和分析、解决问题的能力。
三、教学目标
（一）、知识与技能：
1.
明白通电导线对磁场有力的作用以及力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。
2.
认识通电线圈在磁场中的作用；
3.
描述电动机的组成结构，叙述电动机的工作原理及能量的转化；解释换向器的作用及工作原理。
（二）、过程与方法：
1.
通过通电导线对磁场的作用的实验，培养学生的观察能力和实验探究能力；
2.
通过制作小小电动机，培养学生实验操作技能和实验操作兴趣；
（三）、情感态度与价值观：
1.
通过了解直流电动机的相关物理知识，联系生活实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣；
2.
通过参与实验活动，培养学生积极参与科学探究实践的思想和互相配合的精神；
四、教学重难点
重点：探究磁场对通电导线的作用；电动机的基本构造。
难点：直流电动机的构造和工作原理；换向器的工作原理及作用。
五、教学方法
本节课采用教师引导的探究教学模式。
首先以演示生活中电动机的实际应用的图片和电动机通电后转动的视频引入，创设情境，激发学生的学习兴趣和求知欲。在探究磁场对通电导线的作用时，以磁场对通电导线的作用及影响因素实验以及通电线圈在磁场中的运动的实验为主线，以探究活动为主要手段，利用实验装置，演示实验，展示实验现象，通过观察实验现象，让学生认识通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向和磁场方向有关；通电线圈在磁场中可以转动一定角度，但不能持续转动。培养学生的观察、探究能力。
其次，在讲授电动机的基本构造及工作原理时，让学生通过阅读课本内容思考问题，培养学生独立思考、自学的能力。在分析线圈不能持续转动的原因时，利用图片引导学生从力的角度进行讨论、分析，进而突破教学的难点，培养学生分析、解决问题的能力。在学习让线圈转动的方法、换向器的基本构造及工作原理时，让学生通过阅读课本，思考、讨论，总结换向器的作用，培养学生概况、总结、解决问题的能力。
本节课教学设计以观察、实验、讨论、分析交流为主要学习方式，教师逐步设置问题，引导学生观察、探究，展开学习活动，达到三维教学目标，提升学生的科学素养。
六、教学资源
网络资源：校园局域网、多媒体课件整合网络。
实验教学用具：通电导线在磁场中受力演示装置、电源、开关、导线、线圈、U形磁铁。
七、教学流程设计
多媒体展示
图片和视频
引入新课
八、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课引入
多媒体展示电动机在实际生活中的应用的图片。
并展示给电动机通电后电动机转动的视频。
请同学们思考：
1.为什么电风扇、洗衣机能够转动、电吹风可以吹出风呢？
2.电动机工作时消耗了什么能？同时转化为什么能？
3.电动机为什么能转动？
通过这节课对电动机的学习，相信同学们能够解决这个问题。
认真观看图片及视频，知道电动机在生活中应用广泛。
认真思考并回答：
1.因为应用了电动机。
2.电动机工作时消耗了电能，电能转化为机械能。
3.不知道
从生活走向物理，通过展示视频及图片，激发学生学习兴趣及求知欲，进而引入新课。
新课讲授
一、磁场对通电导线的作用
实验一：探究磁场对通电导线的作用
提出问题：通过前面的学习，我们知道磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用，那么通电导线周围存在磁场，它是否会受到力的作用呢？
猜想与假设：通电导线在磁场中会受到力的作用
此次实验所用的装置为：通电导线在磁场中受力演示装置、电源、开关、导线。
（向学生介绍并展示实验装置）
演示实验：闭合开关，观察导体棒ab的运动
请同学们认真观察实验现象。
提问：那么导体为什么会运动呢？
总结得出实验结论：通电导线在磁场中要受到力的作用
实验二：探究通电导线在磁场中受到力的方向的影响因素
提出问题：我们知道力是有方向的，在这个实验中，通电导线在磁场中受力方向可能与哪些因素有关呢？请同学们相互讨论一下。
（在下面巡视，给有疑惑的同学适当的引导）
猜想与假设：与电流方向、磁感线方向有关
同学们通过猜想，可能有两个变量，我们可以用什么方法进行实验呢？
实验方法：控制变量法
演示实验：在前面实验的基础上，改变电流方向或改变磁场方向，观察导线ab的运动方向。
请同学们认真观察并回答你观察到的实验现象。
通过前面两个实验，请同学们讨论并总结出磁场对通电导线的作用。
实验结论：通电导线在磁场中受到力的方向与跟电流的方向、磁场的方向有关
提问：前面的实验中我们可以观察到，直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续运动，那么线圈可以持续的运动吗？
接下来我们通过实验来观察。
实验三：通电线圈在磁场中的运动
演示实验：如下图，利用此装置进行演示实验
请同学们认真观察并回答你观察到的实验现象。
那么怎样才能让线圈转动下去呢？
学生思考并猜想：会受到力的作用
认真听老师介绍实验装置
跟着老师步骤认真观察实验现象，回答：给导体通电后，导体就运动起来了
回答：因为受到了力的作用
学生思考、讨论并猜想：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与电流方向和磁场方向有关。
学生回答：控制变量法
学生认真观察并积极举手回答：只改变磁场方向或者只改变电流方向时，磁场中导体运动方向发生了改变。
同时改变磁场方向和电流方向，导体运动方向不变
学生认真思考、讨论并总结得出实验结论：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向与跟电流的方向、磁场的方向有关。
学生回答：不知道
学生认真观察实验并回答：通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动
了解实验探究的一般步骤，
通过猜想，提高学生深入思考，分析问题的能力。让学生参与到实验设计中来，提升学生创新、发散思维。
通过实验，让学生更加直观的观察实验现象，更好的理解通电导线在磁场中受到力的方向的影响因素。
培养学生交流、概括、总结的能力。
培养学生观察思考的能力。
二、电动机的基本构造
请同学们阅读教材134-136页中“想想做做”的内容和“电动机的基本构造”后思考：
1.电动机的基本结构和工作原理是什么？
2.什么是平衡位置？线圈为什么不能持续的转动下去？
3.如何使线圈转动下去？
电动机的组成结构：
（1）转子：能够转动的线圈；
（2）定子：固定不动的磁体。
通过前面的几个实验我们可以得知电动机的工作原理是：通电线圈在磁场中会转动
平衡位置：线圈平面和磁感线垂直（线圈静止时所处的位置）
大家看这三幅实验图，我们来分析一下线圈不能连续转动的原因：
（分析过程中注意引导学生从力的角度进行分析）
甲图：通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，使它顺时针转动。
乙图：当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈继续运动越过平衡位置。
丙图：线圈惯性越过平衡位置后，受到的磁场力作用使它逆时针转动。
那么怎样才能让线圈连续转动起来呢？
1、如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈会继续转动。转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了。
2、如果在线圈越过平衡位置后，不是停止给线圈供电，而是设法改变线圈中电流的方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈就可以转得更平稳了。
那么如何使线圈在后半周也能获得向同方向转动的力呢？
实际的电动机是通过换向器来实现的
（展示换向器的结构图，带学生了解换向器的基本构造）
通过刚才阅读课本，同学们思考一下换向器是如何改变线圈中的电流的？
换向器在电动机中起到什么作用呢？
展示实际的电动机的图片，带学生了解其基本构造：
有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
通过前面的学习，同学们能再说出生活生产中还有哪些地方应用到了电动机吗？
展示电动机车，电动自行车的图片
（对学生的积极发言给予肯定与鼓励）
学生认真阅读教材，积极思考，并举手发言：
1.电动机由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子。
学生认真听老师讲述，做好相应的笔记
通过教师引导积极参与
学生思考并回答：线圈转过平衡位置时改变线圈中电流方向或磁场方向。
学生阅读课本，了解换向器的工作原理。
回答：通过改变线圈中电流的方向来改变通电导体在磁场中的运动方向，使线圈在磁场中不停的转动。
了解实际电动机的构造。
学生回答：电动自行车、剃须刀、抽油烟机……
培养学生思考、自学的能力。
培养学生分析、解决问题的能力，让学生更好的理解线圈不能连续转动的原因已经电动机的工作原理。
培养学生概况、总结、解决实际问题的能力。
通过举出生活中的实例，学生将物理知识与生活实际结合，提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。
课堂小结
这节课的内容我们已经学习完了，相信大家能解答刚开始电动机为什么能够转动的困惑了。接下来我们一起来回顾一下这节课所学的知识。
教师通过提问、随机请学生回答多种方式带领学生回顾知识。
跟着老师的步伐，认真积极地回顾知识
梳理电动机的相关知识，同时也可以帮助学生记忆。
课堂练习
根据课程内容让学生做几道相关练习题。
认真思考做练习题。
巩固本节课所学内容，加深学生的理解。
作业布置
1.阅读“科学世界”内容
2.完成文档上的6道题
3.尝试与同学合作制作“小小电动机”
按要求认真完成作业
拓展知识，巩固知识，培养学生自学、合作、动手能力。
板书设计
第二十章第四节
《电动机》
一、磁场对通电导线的作用
1.
磁场对通电导线的作用及影响因素：
（1）通电导线在磁场中要受到力的作用；
（2）通过直导线在磁场中受到力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。受力方向既与磁感线方向垂直，又与电流方向垂直。
2.
通电线圈在磁场中的作用：使线圈转动一定角度，但不能持续转动。
二、电动机的基本构造
1.
电动机的组成结构：（1）转子：能够转动的线圈；（2）定子：固定不动的磁体。
2.
电动机的工作原理：通电线圈在磁场中会转动
3.
换向器的作用：通过改变线圈中电流的方向来改变通电导体在磁场中的运动方向，使线圈在磁场中不停的转动。
4.
电动机的能量转化：将电能转化为机械能
九、教学评价
等级评价法：分值越高，学生掌握程度越高，教师的教学质量越高。
分值
分值描述
4.0
在3.0水平的基础上，能够根据所学习的电动机工作原理以及能量转化的知识，能够联系生活实际，举出生活中的电动机的应用的例子。
3.0
在2.0水平的基础上，能够用自己的话叙述电动机的工作原理，能够解释清楚换向器的作用及工作原理。
2.0
在1.0水平的基础上，能够明白通电通过直导线在磁场中受到力的方向与电流的方向、磁场的方向有关；明白通电线圈在磁场中的作用是使线圈转动一定角度，但不能持续转动。不能叙述电动机的工作原理，不能解释换向器的作用及工作原理。
1.0
明白通电导线对磁场有力的作用；能够描述电动机的组成结构，能够叙述电动机能量的转化。
0.0
不明白通电导线对磁场有力的作用以及力的方向与电流的方向、磁场的方向有关以及通电线圈在磁场中的作用；
不能描述电动机的组成结构，不能叙述电动机能量的转化。
十、教学反思
本节课的教学重点有两个，一个是磁场对通电导线的作用，一个是电动机的基本构造。教学过程中通过演示实验，让学生切身的观察实验现象，更好的感知，通过问题的引导尽可能让学生参与到课堂之中来，通过猜想、观察、探究等环节，了解实验探究的基本步骤，更好的理解知识。
在讲授电动机的工作原理、换向器的工作原理及其作用时，让学生通过阅读课本学习，注重培养学生独立思考，自主学习的能力。通过问题、图片引导学生从力的角度进行分析，进而理解电动机的工作原理和换向器的工作原理及作用，但由于这部分内容相对比较抽象，可能有部分学生会觉得晦涩难懂，尤其是对于基础不太好的同学来说，学起来比较困难，这就需要教师在课堂上多多鼓励、引导学生，或者课后在进行辅导。
通过联系生活实际，让学生了解电动机在生活中的应用，培养了学生将物理知识联系生活实际的能力，提高了学生学习科学知识的兴趣。在作业布置中，让学生合作制作“小小电动机”，培养了学生动手操作的能力，提高了学生的合作精神。