20.4電動機第二十章

電與磁人教版2024版物理九年級全冊電動機教案一、教學目標（一）知識與技能目標學生能夠準確闡述電動機的基本構造，包括定子、轉子等主要部件，清晰講解電動機的工作原理是通電線圈在磁場中受力轉動，熟練掌握換向器的作用及工作過程。深入理解電動機工作過程中能量的轉化，明確電能轉化為機械能的具體過程和原理，能夠正確區分直流電動機和交流電動機的特點及應用場景。學會分析電動機在不同工作狀態下的受力情況和運動狀態，能夠運用所學知識解釋電動機轉速、轉向等變化的原因。（二）過程與方法目標通過觀察電動機模型、拆解和組裝簡易電動機等實踐活動，有效培養學生的觀察能力和動手操作能力，提高學生對物理現象的感知和理解。在探究電動機工作原理的過程中，引導學生經歷提出問題、猜想假設、設計實驗、進行實驗、分析論證等科學探究環節，顯著提升學生的科學探究能力和邏輯思維能力。通過分析電動機在生活中的應用實例，培養學生將物理知識與實際生活相聯系的能力，增強學生運用物理知識解決實際問題的意識和能力。（三）情感態度與價值觀目標充分激發學生對電動機相關物理知識的學習興趣，引導學生主動探索電動機的奧秘，培養學生熱愛科學、勇于探索的精神。通過小組合作探究活動，培養學生的團隊協作精神和溝通交流能力，讓學生學會傾聽他人意見，共同完成學習任務。引導學生關注電動機在現代科技和生活中的廣泛應用，體會物理知識對推動社會進步和人類發展的重要作用，增強學生的科技意識和社會責任感。二、教學重難點（一）教學重點深刻理解電動機的工作原理，熟練掌握通電線圈在磁場中受力轉動的過程和換向器的作用機制。清晰掌握電動機的基本構造，能夠準確識別電動機的各個部件及其功能。明確電動機工作過程中的能量轉化，理解電能轉化為機械能的原理和意義。（二）教學難點理解通電線圈在磁場中受力方向的判斷方法，以及受力方向與電流方向、磁場方向之間的關系，能夠運用左手定則進行準確判斷。掌握換向器如何實現改變電流方向，從而使電動機持續轉動的工作過程，理解其工作的復雜性和巧妙性。培養學生將電動機抽象的工作原理與實際生活中的應用相結合的能力，解決實際應用中遇到的問題。三、教學方法實驗探究法：通過演示實驗和學生分組實驗，如觀察通電導體在磁場中的受力運動、組裝簡易電動機等，讓學生直觀感受電動機的工作過程，激發學生的探究興趣，培養學生的實驗操作和科學探究能力。講授法：系統講解電動機的基本構造、工作原理、能量轉化等理論知識，幫助學生構建完整的知識體系，確保學生掌握核心概念和原理。直觀演示法：利用電動機實物、模型、多媒體課件、動畫等直觀手段，展示電動機的結構、工作過程和能量轉化情況，將抽象知識直觀化，便于學生理解和掌握。討論法：組織學生討論電動機工作過程中的相關問題，如換向器的作用、電動機轉速和轉向的影響因素等，促進學生之間的思想交流與碰撞，加深對知識的理解。案例分析法：分析電動機在生活中的應用案例，如電風扇、電動車、洗衣機等，引導學生運用所學知識解釋這些設備中電動機的工作原理和特點，提高學生的知識應用能力。四、教學過程（一）導入新課（5分鐘）生活實例引入：播放一段包含多種使用電動機設備的視頻，如電動車行駛、電風扇轉動、洗衣機工作等，吸引學生注意力。提問學生：“視頻中的這些設備為什么能夠運轉？它們背后的動力來源是什么？”引導學生思考，激發學生對電動機的好奇心和學習興趣。問題引導：提出問題：“電動機是如何將電能轉化為機械能的？它的內部結構是怎樣的？”引發學生的思考，從而引出本節課的課題——電動機。（二）新課教學電動機的基本構造（15分鐘）實物展示與講解：展示電動機的實物模型，向學生介紹電動機的基本組成部分，包括定子（固定不動的部分，通常是磁體）和轉子（可以轉動的部分，主要是線圈）。通過實物展示，讓學生直觀地觀察定子和轉子的形狀和位置關系，講解定子產生磁場，轉子在磁場中受力轉動。部件功能分析：詳細講解電動機各個部件的功能，如定子的作用是提供磁場，轉子上的線圈在磁場中通電后會受到力的作用而轉動；換向器由兩個半銅環組成，它的作用是當線圈剛轉過平衡位置時，自動改變線圈中的電流方向，使線圈能夠持續轉動；電刷的作用是與換向器接觸，將電流引入線圈。結合圖片和動畫，幫助學生理解各部件的工作過程。對比分析：將不同類型電動機的構造進行對比，如直流電動機和交流電動機在結構上的差異，讓學生了解電動機構造的多樣性，加深對電動機基本構造的理解。電動機的工作原理（25分鐘）實驗演示：通電導體在磁場中受力：進行實驗演示，將一根直導體放在蹄形磁體的磁場中，當導體中通有電流時，觀察導體的運動情況；改變電流方向或磁場方向，再次觀察導體的運動方向變化。引導學生思考：“通電導體為什么會在磁場中運動？運動方向與哪些因素有關？”通過實驗現象，讓學生初步認識到通電導體在磁場中會受到力的作用，且受力方向與電流方向和磁場方向有關。理論講解：講解電動機的工作原理：電動機的轉子是由多個線圈組成的，當線圈通電后，在磁場中會受到力的作用，根據左手定則（伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內；讓磁感線從掌心進入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受安培力的方向），線圈會產生轉動的力矩，從而帶動轉子轉動。通過多媒體動畫，動態展示通電線圈在磁場中受力轉動的過程，幫助學生理解。換向器的作用探究：提出問題：“如果沒有換向器，線圈會怎樣運動？”引導學生思考和討論。然后通過實驗或動畫演示，展示沒有換向器時，線圈在磁場中轉動到平衡位置（線圈平面與磁場方向垂直的位置）后會來回擺動，無法持續轉動。接著講解換向器的工作過程：當線圈剛轉過平衡位置時，換向器自動改變線圈中的電流方向，使線圈所受的力的方向改變，從而使線圈能夠持續轉動。組織學生分組討論換向器的工作原理，加深學生對換向器作用的理解。電動機的能量轉化（10分鐘）理論分析：講解電動機在工作過程中，消耗電能，使線圈在磁場中受力轉動，將電能轉化為機械能。以電風扇為例，分析電流通過電動機的線圈時，電能轉化為線圈的動能，帶動扇葉轉動，從而產生風，實現了電能到機械能的轉化。實例討論：引導學生列舉生活中其他使用電動機的設備，并分析這些設備中電動機的能量轉化過程，如電動車、空調壓縮機等，讓學生進一步理解電動機在生活中的能量轉化應用。電動機的應用（10分鐘）應用分類介紹：介紹電動機在生活和生產中的廣泛應用，按照不同的應用場景進行分類，如在日常生活中的應用（電風扇、洗衣機、冰箱壓縮機等）、在交通運輸領域的應用（電動車、電動汽車、磁懸浮列車等）、在工業生產中的應用（各種機床、起重機等）。通過圖片、視頻等資料，展示這些應用實例，讓學生了解電動機在不同領域的重要作用。特點與優勢分析：分析不同類型電動機在應用中的特點和優勢，如直流電動機具有調速性能好的特點，常用于需要精確控制轉速的設備中；交流電動機具有結構簡單、成本低、維護方便等優勢，在工業生產和日常生活中應用廣泛。引導學生思考如何根據不同的需求選擇合適的電動機，提高學生的實際應用能力。（三）課堂小結（5分鐘）知識梳理：引導學生回顧本節課的主要內容，包括電動機的基本構造（定子、轉子、換向器、電刷等）、工作原理（通電線圈在磁場中受力轉動，換向器改變電流方向實現持續轉動）、能量轉化（電能轉化為機械能）以及在生活和生產中的應用。通過知識梳理，幫助學生構建完整的知識框架。重點強調：強調本節課的重點知識，如電動機的工作原理、換向器的作用、能量轉化過程，加深學生對重點內容的理解和記憶。（四）課堂練習（10分鐘）基礎練習：填空題：電動機主要由______和______組成；換向器的作用是______。選擇題：通電導體在磁場中受力的方向與（

）有關。A.電流大小B.磁場強弱C.電流方向和磁場方向D.導體長度綜合練習：給出一個實際問題，如“某電動玩具車的電動機轉速較慢，可能的原因有哪些？”讓學生運用所學知識進行分析和解答，培養學生綜合運用知識解決問題的能力。（五）布置作業（5分鐘）基礎作業：完成課本課后練習題中與電動機相關的題目，鞏固課堂所學的基礎知識和技能。實踐作業：讓學生在家中觀察一種使用電動機的設備（如電風扇、吹風機等），嘗試了解其電動機的類型和基本結構，下節課進行分享和交流。這份教案涵蓋電動機教學的關鍵內容。你可以和我說說對教學時長分配、實驗設計等方面的想法，若有修改需求，我會進一步完善。5課堂檢測4新知講解6變式訓練7中考考法8小結梳理學習目錄1復習引入2新知講解3典例講解機床電扇電梯電力機車洗衣機電動玩具電動機通電后為什么能夠轉動呢？電動機的工作原理是什么？1.知道通電導線在磁場中受力方向與電流及磁場的方向都有關系；通過實驗，知道電動機的基本原理是通電導線在磁場中受到力的作用；了解電動機的基本構造以及換向器在直流電動機中的作用。2.通過將初步了解的物理知識轉化成實際應用技術，進一步提高學生學習科學知識和應用物理知識的興趣。條形磁體對小磁針有力的作用通電導線周圍有磁場一、磁場對通電導線的作用我們知道，磁體在磁場中會受到力的作用，磁體間通過磁場相互作用。通電導線周圍有磁場。那么通電導線是不是也會受到磁場的作用力呢？磁場（1）提出問題通電導線在磁場中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向與什么因素有關？（2）猜想與假設通電導線在磁場中受到力的作用，力的方向可能與磁場的方向、導體中電流的方向有關。1.探究磁場對通電導線的作用一、磁場對通電導線的作用實驗過程實驗現象實驗分析直導線ab向左運動直導線ab運動，說明直導線ab通電后在磁場中受到力的作用.（3）設計并進行實驗一、磁場對通電導線的作用把導線ab放在磁場里，接通電源，讓電流通過導線ab，觀察它的運動.1實驗過程實驗現象實驗分析直導線ab不運動與實驗①的現象對比，說明磁場對通電導線有力的作用.直導線ab向右運動改變電流方向，直導線ab運動方向改變，說明直導線ab受力方向與電流方向有關.一、磁場對通電導線的作用在實驗①中，去掉蹄形磁體，接通電源，觀察現象.2保持N極、S極位置不變，把電源的正、負極對調后接入電路，使通過直導線ab的電流方向與原來相反，接通電源，觀察現象.3實驗過程實驗現象實驗分析保持直導線ab中的電流方向與實驗①中相同，把磁體的兩個磁極對調，讓磁感線方向與原來方向相反，接通電源，觀察現象.直導線ab向右運動改變磁感線方向，直導線ab的運動方向改變，說明直導線ab受力方向與磁感線方向有關.直導線ab向左運動同時改變電流方向和磁感線方向，直導線運動方向不變，說明當電流方向與磁感線方向同時改變時，直導線ab受力方向不變.一、磁場對通電導線的作用4在實驗①中，同時改變直導線ab中的電流方向和磁感線方向，接通電源，觀察現象.5實驗①實驗③實驗④【分析論證】在實驗①中，閉合開關，導線ab向左運動。由實驗③可知：只改變導線中的電流方向時，導線ab向右運動，與①運動方向相反。由實驗④可知：只改變磁感線方向，導線ab向右運動，與①運動方向相反。一、磁場對通電導線的作用【實驗結論】通電導線在磁場中受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁感線（磁場）的方向都有關系。一、磁場對通電導線的作用當電流的方向或者磁感線（磁場）的方向有一個變得相反時，通電導線受力的方向也變得相反；當電流的方向和磁感線（磁場）的方向同時變得相反時，通電導線受力的方向不變。視頻演示——《磁場對通電導體的作用》2.磁場對通電線圈的作用想一想：實驗中的直導線運動一段距離就會離開磁場，很難持續地運動。如果把一個通電線圈放在磁場中，它又會怎樣運動呢？下面我們探究磁場對通電線圈的作用。一、磁場對通電導線的作用②如圖乙所示，改變電流方向，其電流方向為d→c→b→a，觀察線圈的轉動情況?！粳F象】線圈沿逆時針方向轉過一定角度，但不能持續轉動。①如圖甲所示，把一個可以繞中心軸轉動的矩形線圈放入磁場中并通電，其電流方向為a→b→c→d，觀察線圈的轉動情況。【現象】線圈沿順時針方向轉過一定角度，但不能持續轉動。（1）設計并進行實驗一、磁場對通電導線的作用③如圖丙所示，保持電流方向不變a→b→c→d，對調磁極（改變磁感線的方向），觀察線圈的轉動情況?！粳F象】線圈沿逆時針轉過一定角度，但不能持續轉動。一、磁場對通電導線的作用（2）分析論證分析實驗①與②現象，磁場的方向不變，當電流的方向發生改變時，線圈的轉動方向發生改變，但不能持續轉動。分析實驗①與③現象，電流的方向不變，當改變磁場的方向時，線圈的轉動方向發生改變，但不能持續轉動。（3）實驗結論通電線圈在磁場中的轉動方向跟電流的方向、磁場方向都有關系。通電線圈在磁場中會受力而轉動，但不能持續轉動。一、磁場對通電導線的作用視頻觀看——《通電線圈在磁場中的扭轉》（1）在如圖甲所示位置時，通電線圈的兩邊在磁場中都受力，ab邊受力方向豎直向上，cd邊受力方向豎直向下，方向相反，發生順時針轉動。（2）當線圈的平面與磁場垂直時（圖乙），通電線圈ab邊與cd邊受平衡力作用，達到平衡位置。這時由于慣性，線圈還會繼續轉動。3.探究通電矩形線圈在磁場中不能連續轉動的原因一、磁場對通電導線的作用甲乙（3）如圖丙所示，線圈靠慣性越過平衡位置后，ab邊受力方向豎直向上，cd邊受力方向豎直向下，方向相反，磁場力作用的結果使線圈又逆時針旋轉。（4）通電線圈最后靜止在平衡位置（圖?。Ｒ?、磁場對通電導線的作用丙

丁平衡位置想一想：通電線圈在磁場中可以轉過一個角度，但不能持續轉動。如何使線圈持續地轉動下去？如果在線圈越過平衡位置后停止對線圈供電，由于慣性，線圈繼續轉動。轉動半周后再繼續供電，線圈不就可以持續轉下去了嗎？一、磁場對通電導線的作用4.演示實驗：讓線圈轉起來（1）實驗器材一、磁場對通電導線的作用（2）制作線圈將粗漆包線制成一個線圈，把一端的絕緣漆全部刮掉，另一端只刮半周。一、磁場對通電導線的作用（3）組裝器材如圖所示，將線圈的兩端放在羊眼釘上，在線圈的下方置于圓形強磁鐵，然后接在電源上，這樣就制成了一個小小的電動機。通電后，看看線圈能否轉動？一、磁場對通電導線的作用視頻欣賞——《讓線圈轉起來》（4）模型電動機的轉動原理實驗中，將線圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，線圈就能持續地轉動起來。把一端線圈的絕緣漆只刮掉半周的目的是什么？一、磁場對通電導線的作用將線圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，從而保證給線圈適時供電或停電。這種設計，線圈每轉一周，只有半周獲得動力，在另半周線圈沒有電流通過，線圈不受力，但由于慣性繼續轉動，當轉過這半周后，又回到原來的狀態，線圈又受到向同方向轉動的力，線圈就可以持續轉動下去。一、磁場對通電導線的作用如果在線圈轉動的后半周，不是停止給線圈供電，而是設法改變后半周的電流方向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈不就能轉得更平穩了嗎？電動機就是根據這個原理工作的。下面學習電動機的工作原理。前面的電動機模型中，能夠持續轉動，是因為在另半周線圈沒有電流通過，線圈不受力，靠慣性繼續轉動。二、電動機的基本構造1.電動機的組成直流電動機的組成電動機由兩部分組成：能夠轉動的線圈，也叫轉子；固定不動的磁體，也叫定子；電動機工作時，轉子在定子中飛快地轉動。定子（磁鐵）轉子（線圈）換向器電刷二、電動機的基本構造

2.換向器（1）線圈不能連續轉動的原因如圖所示，使線圈位于磁體兩磁極間的磁場中并靜止在圖中所示位置上，閉合開關，發現線圈并沒有運動。這是由于線圈上下兩個邊受力大小一樣、方向卻相反。這個位置是線圈的平衡位置。線圈不能連續轉動，是因為線圈越過了平衡位置以后，受到的力要阻礙它的轉動。二、電動機的基本構造（2）使線圈能連續轉動的方法如果在越過了平衡位置后停止對線圈供電，由于慣性，線圈不是就能連續轉下去了嗎？前面我們用刮去引線漆皮的辦法來控制電路的通斷，即一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮上半周或下半周，從而保證給線圈適時供電或停電。這種設計，線圈每轉一周，只有半周獲得動力，在另半周線圈將要受到阻礙它轉動的力時沒有電流通過，線圈不受力；當線圈靠慣性轉過這半周后，又回到原來的狀態，線圈又受到向同方向轉動的力，以保證線圈繼續轉動下去。二、電動機的基本構造如果在線圈轉動的后半周，不是停止給線圈供電，而是設法改變后半周電流的方向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈將會更平穩、更有力地轉動下去。那么，如何使線圈在后半周也能獲得向同方向轉動的力呢？（3）換向器實際的電動機是通過換向器來實現這一目的的。①換向器的構造兩個銅半環E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣。A和B是電刷，它們分別跟兩個半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。二、電動機的基本構造②換向器的作用當線圈轉過平衡位置時，自動改變線圈中的電流方向。如圖所示，無論線圈的哪個邊，只要它處于靠近磁體S極的一側，其中的電流都是從讀者這邊朝紙內的方向流去，這時它的受力方向總是相同的（向上），線圈就可以不停地轉動下去了。二、電動機的基本構造??通電線圈在磁場中，ab、cd兩邊電流方向相反，受力方向相反，順時針轉動。線圈轉到平衡位置，電刷接觸到換向器中間絕緣部分，不受力，利用慣性轉過平衡位置。?線圈越過平衡位置后，利用換向器改變了電流方向，受力方向改變，仍然順時針轉動。線圈利用慣性轉過平衡位置后，又改變了電流的方向和受力方向，繼續轉動。

3.直流電動機的工作原理1234二、電動機的基本構造視頻欣賞——《電動機的轉動原理》（1）實際的電動機有多個線圈，每個線圈都接在一對換向片上，以保證每個線圈在轉動過程中受力的方向都能使它朝同一方向轉動。（2）電動機工作時，把電能轉化為機械能。4.實際的電動機換向器轉子直流電動機的結構二、電動機的基本構造（3）家用電器用到的電動機例如，電吹風、電風扇、洗衣機、剃須刀、空調等都用到了電動機。二、電動機的基本構造三、揚聲器是怎么發聲的學校的操場上掛著揚聲器（喇叭），收音機、電視機、音響中都有揚聲器，每天我們都能聽到揚聲器發出的悠揚聲音。揚聲器是怎樣發出聲音的呢？（1）作用它是把電信號轉變為聲音信號的裝置。（2）結構線圈、永久磁體、錐形紙盆。（3）原理揚聲器的線圈中通入攜帶聲音信息、時刻變化的電流，由于線圈中的電流方向是不斷的變化，線圈就不斷的來回振動，帶動紙盆也不斷地來回振動，于是揚聲器就發出了聲音。三、揚聲器是怎么發聲的1.

如圖所示，在“探究磁場對通電導體的作用”的實驗中：

靜止運動通電______，閉合開關后，導體______（以上兩空均填“靜止”或“運動”），說明磁場對______導體有力的作用。（2）①小華進行“探究通電導體在磁場中受力的方向跟磁場的方向是否有關”實驗的思維導圖應該是自變量:__________控制變量:__________導體受力的方向磁場方向電流方向因變量：________________②實驗時，小華同時改變了磁場和電流的方向，發現導體運動的方向沒有改變，則自變量是否改變?____因變量是否改變?____控制變量是否控制不變?____是否否小華實驗中③小華在實驗中出現的問題是___________________________________________________。沒有控制單一變量，磁場方向和電流的方向同時改變了返回2.

如圖所示，使線圈位于磁體兩磁極間的磁場中。（1）使線圈靜止在圖乙位置上，閉合開關，發現線圈并沒有轉動，這是因為這個位置是線圈的平衡位置，此時線圈上下兩個邊所受的力大小______（填“相等”或“不相等”）。相等（2）使線圈靜止在圖甲位置上，閉合開關，線圈受力順時針轉動，并由于______而越過平衡位置，但不能繼續轉下去，最后要返回平衡位置。慣性（3）使線圈靜止在圖丙的位置上，這是剛才線圈沖過平衡位置以后所到達的地方，閉合開關，線圈逆時針轉動。由此我們可以分析出線圈不能連續轉動的原因是___________________________________________。

線圈越過平衡位置后，受到的力會阻礙它轉動（4）生活中的電動機都能連續轉動且具有平穩的動力，實際的電動機是通過________來實換向器C現這一目的的，它的作用是___。A.改變磁感線的方向B.改變線圈的轉動方向C.改變線圈中的電流方向D.使線圈中的電流方向和轉動方向同時改變返回3.電動機由兩部分組成：能夠轉動的線圈和固定不動的磁體。能夠轉動的部分叫作______，固定不動的部分叫作______。轉子定子返回（第4題）4.如圖所示是一種動圈式耳機的內部結構示意圖。當音圈中有大小和方向反復變化的電流通過時，音圈帶動音膜___________（填“向左”“向右”或“左右往復”）運動。音圈之所以運動，是因左右往復通電導體電能轉化為機械能為磁場對__________有力的作用，此現象中能量轉化情況是__________________。返回5.