第5節

跨學科實踐:制作簡易直流電動機新課導入

"老師，我的遙控車為什么會自己跑？教室的風扇為什么能轉一整天不累？?答案就藏在今天的神奇線圈里！?我們拆過馬達，學過磁場對電流的作用，這次自己造個電動機，解密‘電→動’的魔法！""猜猜看：線圈和磁鐵怎么配合才能轉不停？"1.理解簡易電動機中換向器的替代設計原理。（重點）2.用物理學原理解釋自制電動機的工作過程。（重點）學習目標知識點1項目提出知識全解生活場景：玩具總動員：遙控賽車、軌道火車?生活小幫手：電動牙刷、USB小風扇?未來科技：無人機螺旋槳、智能機器人關節這些裝置為什么會自己動起來？它們的“心臟”藏在哪里？生活觀察：直流電動機無處不在知識點1項目提出知識全解現象聚焦：電動機的“卡頓”問題?回憶舊知：通電線圈在磁場中受力轉動??

普通線圈轉動半圈后反向受力→無法持續轉動?

復雜換向器制作困難挑戰任務："能否用初中實驗室材料，設計簡易‘換向裝置’讓線圈轉不停？"知識點2項目分析知識全解破解電動機持續轉動的四大關鍵①

線圈材料選擇?使用漆包線?絕緣性：避免線圈匝間短路?可操控性：刮漆部位精準控制電流通斷漆包線粗細選擇：?

粗漆包線：機械強度高，轉動更穩定?

細漆包線：電阻大易發熱，適合微型電機知識點2項目分析知識全解②

磁體與支架設計?強磁體必要性：?產生強磁場

→

增大線圈受力?固定為定子：簡化結構，降低制作難度?支架材料要求：?重金屬絲：導電性+支撐穩定性?避免使用鐵質支架：防止磁干擾破解電動機持續轉動的四大關鍵知識點2項目分析知識全解③

轉子的運動控制?線圈作為轉子：?

矩形設計（3cm×2cm）：增大受力臂，提高轉矩?

匝數選擇（5-10匝）：??

匝數過少

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磁場力不足??

匝數過多

→

重量增加導致慣性不足破解電動機持續轉動的四大關鍵知識點2項目分析知識全解④換向功能的替代方案?刮漆法實現半周通電?：?左端全刮：確保與支架始終導電

→

電流輸入?右端半周刮：?上半周接觸

→

通電受力轉動?下半周斷開

→

靠慣性通過破解電動機持續轉動的四大關鍵知識點2項目分析（常見問題庫）?知識全解現象可能原因解決方案線圈不轉動?刮漆不徹底（絕緣漆殘留）

?磁極方向與線圈平面垂直??重新刮漆至銅線裸露

??調整磁體N、S極方向轉動不連續?慣性不足（線圈過重/匝數過多）

?支架摩擦過大??減少線圈匝數至5-8匝

??涂抹潤滑油轉速過慢?電池電壓不足

?磁體磁性減弱??更換新電池（1.5V→3V）

??疊加多個磁體增強磁場知識點3項目實施知識全解四步打造你的專屬電動機！步驟1：繞制線圈——制作核心轉子視覺化操作指南?：?選材裁剪：取直徑約0.5mm的粗漆包線，剪取長度約30cm?工具：直尺標記3cm×2cm區域，硬紙板輔助定型?繞線技巧：沿3cm邊繞5-10匝，保持匝間緊密無重疊??匝數建議：選5匝?轉軸預留：兩端各留2cm直導線作為轉軸知識點3項目實施知識全解步驟2：刮漆處理——破解換向密碼?左端：用刀片徹底刮凈絕緣漆，露出銅色金屬光澤?右端：僅刮除半周（180°）絕緣漆?方法：轉軸平放桌面，刮朝上一側的半周?驗證：用萬用表檢測刮漆區導電性安全警示???："刮漆時刀片向外推，戴防護手套！"四步打造你的專屬電動機！知識點3項目實施知識全解步驟3：組裝支架——搭建導電橋梁1.?支架制作：材料：直徑1mm以上銅絲或鐵夾子金屬絲彎折要求：??高度匹配線圈轉軸（約2cm高）??頂部開V型槽（減少轉軸摩擦）2.?電路連接：支架底部固定于硬紙板，分別連接電池正負極?導電測試：用導線短接支架，觀察電池是否發熱四步打造你的專屬電動機！知識點3項目實施知識全解步驟4：放置磁體與調試啟動1.?磁體定位：強磁體平放在線圈正下方，N、S極方向與線圈平面平行?磁場驗證：撒鐵屑觀察磁感線分布?2.啟動秘訣：輕推線圈至傾斜30°位置釋放?成功標志：持續轉動超過10圈四步打造你的專屬電動機！知識點3項目實施知識全解安全與注意事項！?1.小刀刮漆包線：手手很重要！????刮漆操作："刮漆時刀片向外推，別對著手指！"（想象你在削鉛筆，但更小心）建議戴勞保手套（實驗室那種白手套超酷的！）?偷懶警告：別用牙咬漆皮！銅線扎嘴超痛~2.電池安全：別讓電池"生氣"！????電路連接："正負極別接反！"（電池盒標有+?號，瞪大眼睛看清楚）?短路警告：別讓導線兩頭直接碰一起！會冒煙+燙手！電池發熱立刻停用（摸起來比奶茶還燙？趕緊找老師?。?/p>

展示交流知識全解課堂活動設計：品展示會：我的電動機超酷！?任務卡：?曬設計：??"舉起你的線圈！說出刮漆半周的操作理由~"?秀成果：??"三秒倒計時，看誰的線圈轉得最持久！"（全班一起喊：“3—2—1—轉！”拿手機錄慢動作）互動投票："給最炫電動機點贊！??

最佳設計獎/最穩轉速獎"展示交流知識全解改進腦洞：未來工程師計劃奇葩方案收集："給線圈穿LED燈，轉起來就是光劍！"（配星球大戰BGM）"把磁鐵換成電磁鐵，手機藍牙控制轉速！"（雖然現在做不到，但做夢免費~）老師靈魂拷問："如果讓你花10塊錢升級，你買更粗的線、更強的磁鐵，還是買軸承？為什么？例題1制作電動機時，為什么要用漆包線而不是普通銅線？（

）A.漆包線更便宜B.漆層可以防止線圈匝間短路C.漆包線顏色更鮮艷好看D.普通銅線導電性差當堂練習B解析：答案：B漆包線的表面涂有絕緣漆層，這層絕緣漆能有效防止線圈各匝之間直接接觸，避免發生短路。如果使用普通銅線，線圈相鄰的匝會因裸露而導電，導致電流不按預定路徑流動，不僅影響磁場生成，還可能引發短路、發熱甚至損壞設備。因此，漆包線的絕緣性是電動機正常工作的關鍵，而選項A、C、D均與這一核心功能無關。當堂練習例題2線圈右端只刮掉半周絕緣漆的目的是什么？（

）A.減輕線圈重量B.讓線圈在轉動時自動通電和斷電C.方便區分左右兩端D.防止電池過熱當堂練習B解析：?線圈右端僅刮除半周絕緣漆，是為了在轉動時周期性控制電流通斷。當刮漆部分接觸支架時，電路導通，線圈受磁場力驅動轉動；未刮漆部分接觸時，電路斷開，線圈依靠慣性通過該半周，避免反向受力。這種設計替代了傳統換向器功能，使線圈能持續單向轉動。選項A（重量影響極?。?、C（無需區分左右）和D（與散熱無關）均不符合核心原理。答案：B當堂練習例題3

某同學制作的電動機線圈抖動但不轉動，可能的原因是？（

）①

刮漆不徹底導致電路不通②

磁體N、S極方向與線圈平面垂直③

支架與轉軸摩擦力過大④

電池電壓過高A.①②③B.①③④C.②③④D.①②④當堂練習

A

解析：??①

刮漆不徹底：若絕緣漆未刮凈，線圈與支架接觸不良，電流斷續導通，導致線圈受力不均，只能抖動無法持續轉動。?②

磁極方向垂直：磁場方向需與線圈平面平行才能形成有效轉矩。若垂