北师大版九年级全一册物理14.6直流电动机 教学设计

课程基本信息
课题
直流电动机
教科书
书名：物理
九年级
全一册
出版社：北京师范大学出版社
出版日期：2014年7
月
教学目标
教学目标：
知道直流电动机的基本构造、
了解电动机的基本工作原理、了解直流电动机换向器的作用。
通过制作简易电动机、分析直流电动机工作原理的过程，初步掌握直流电动机的基本原理，知道电动机是将电能转化为机械能的装置。
密切联系实际，渗透“从生活走向物理，从物理走向社会”的意识和理念。
教学重点：直流电动机的工作原理。
教学难点：直流电动机换向器的作用。
教学过程
时间
教学环节
主要师生活动
一
引
入
新
课
教师：在现代生产和生活领域中广泛使用着直流电动机。（通过多媒体课件展示生活中电动机的应用）
学生：观察并思考，在哪些领域中应用到了电动机。
教师：电能转化成机械能的装置。
教师：电动机的种类很多，这节课我们只研究直流电动机的基本原理。
学生思考：电动机的基本功能是什么？
教师：直流电动机的工作原理是什么？
二
简易电动机
视频展示：旋转的线圈
教师：
介绍实验仪器（铜线两端全部漆皮挂掉）。
提示注意观察线圈运动状态的变化。
学生思考：
为什么线圈会转动？
怎样让线圈持续转动？
教师：
介绍实验仪器（一端全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周）。
学生：观察实验现象。
教师过渡：下面我们就来一起分析一下。
三
直流
电
动机原理分析
教师：分析通电线圈的受力情况。把通电的矩形线圈放入磁场中，线圈的受力和运动情况与所放的位置有关。如果线圈平面与磁感线平行，线圈两边ab和cd中电流的方向相反。
如图所示根据左手定则判断，线圈ab和cd在磁场中受力方向相反，这两个力不在一条直线上。
学生：判断出线圈将发生顺时针转动。
教师：当线圈平面转到与磁感线垂直，线圈ab和cd两边的受力方向如何？
如图所示线圈ab和cd受力方向相反，而且在同一直线上，以线圈为整体研究对象，合力为零。
我们把线圈受力平衡的位置叫作平衡位置。
学生思考：线圈将如何运动？
教师：由于惯性线圈越过平衡位置继续顺时针转动。
教师：如果由于惯性原因，当线圈转动到如图3所示的位置。
学生：
观察图1线圈ab和cd位置和图3线圈ab和cd位置变化。
分析图1线圈ab和cd受力情况和图3线圈ab和cd受力情况。
教师：通过受力分析我们得到如图所示的结论。
线圈ab和cd的受力方向也相反，由于这两个力不在一条直线上，因此线圈会发生转动。
但是我们发现此时线圈ab和cd的受力方向和线圈的转动方向相反。
学生思考：
此时线圈受到的安培力是动力还是阻力？
线圈最终会怎样运动？
教师：这就解释了为什么之前的演示实验中，线圈最终会停下来的原因。
学生思考：怎样让线圈持续的转动呢？
教师：
线圈越过平衡位置改变电流方向。
线圈通过平衡位置不通电，让其依靠惯性继续转动，再次通过平衡位置继续通电。
三
流电动机的工作原理
教师过渡：今天我们重点来研究线圈越过平衡位置改变电流方向。使安培力持续提供动力。实际的直流电动机是通过换向器来实现这项功能的。那么，换向器是如何工作的呢？
教师：介绍换向器。两个半圆铜环E和F彼此绝缘，它们能够改变通过线圈中的电流方向，这个装置就是换向器。
A和B是石墨或铜制成的电刷，使电源和线圈等组成闭合电路。
当线圈处于如图甲所示的位置时。
学生思考：
线圈中的电流方向如何？
此时线圈将向什么方向转动？
教师：当线圈处于如图乙所示的位置时。
学生思考：
线圈中的电流方向如何？
此时线圈将向什么方向转动？
教师：当线圈处于如图丙所示的位置时。
学生思考：
线圈中的电流方向如何？
此时线圈将向什么方向转动？
教师：当线圈处于如图丁所示的位置时。
学生思考：
线圈中的电流方向如何？
此时线圈将向什么方向转动？
教师：线圈每一次转过什么位置时，换向器可以自动改变线圈中电流的方向？线圈为什么能不停地运动下去？线圈每转一圈，电流方向变化几次？
学生思考并回答。
教师总结：通电线圈在磁场中受力而转动，通过换向器改变线圈电流方向来持续提供动力，电能转化为机械能。
过渡：直流电动机是相对比较复杂的。下面我们来一起学习一下。
四
直流电动机结构以及优势
教师：
介绍转子和定子。
介绍直流电动机的优势和生产生活中的应用。
调速性能好。是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无极调速，而且调速范围较宽。
起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，凡是在重负载下起动或要求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、电力机车、电车等。
交流电动机
由于交流电力系统的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机。交流电机与直流电机相比，由于没有换向器因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做成高转速、高电压、大电流、大容量的电机。交流电机功率的覆盖范围很大。
五
课
堂小节
知道电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。
知道直流电动机是由定子和转子构成。
了解直流电动机换向器的作用：线圈每转动半周电流改变一次方向。
知道电动机是将电能转换成机械能的装置。了解直流电动的优势。
了解直流电动的优势。