十六章第三节

第三节科学探究：电动机为什么会转

【教学目标】

知识与技能：

1、知道磁场对通电导体有作用力。知道通电导体在磁场中受力的方向

与电流方向和磁场方向有关。

2、知道通电线圈在磁场中转动的道理。知道通电导体和通电线圈在磁

场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。

3、学会安装和制作简单的电动机。

4、培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力

过程与方法：

1、和探究磁场对电流的作用的过程。

2、析直流电动机的主要结构和工作原理。

情感态度与价值观：

1、让学生通过亲自的实验探究，体验科学的研究基本方法，培养学

生科学探究的意识。

2、通过了解物理知识转化成为实际技术的过程,进一步提高学习科

学技术知识的兴趣。

3、初步培养创造发明意识。

【教学重点】

1．观察通电导体、通电线圈在磁场中受力运动的过程；

2．电动机的工作原理

【教学难点】

理解电动机的工作原理。

【教学准备】

电池组一只,开关一只,导线托架两个, 直流电动机模型一个,直导体(金属杆),蹄形磁体一个,环行磁体一个,自绕线圈一个,铁架台一个, 方框线圈在磁场中的直观模型, 电刷和换向器模型。

【教学方法】

先学后教再练法、“堂堂清”法、实验探究法，启发式教学法。

【教学过程】

一、、先学（学生预习、自学并练习下面的题，不要求每个题都要全部正确。上课前完成）

1、动机的工作原理是————他工作的时候是把———能转化成———能。

2、电能来源广泛，蓄电池是把------能转化成———能。水力发电是把------

转化成———能。火力发电是把———能转化成———能，风力发电是把———能转化成———能，太阳能电池是把———能转化成———能，核电站是把———能转化成———能。

3、改变电动机的转动方向可以---------------------或者-------------------------------

4、红同学用一只小直流电动机制作了一台汽车模型，装上电池小汽车就能在地上快速地奔跑。它是利用通电线圈在磁场中__________的原理。小汽车行驶时，电流通过电动机做功，消耗__________能，转化为__________能。如果要让小汽车倒着开，最简单的办法就是________________。

5、动自行车使用电动机做动力。与摩托车比较，它的主要特点是（）

A.无污染；

B.不消耗能源；

C.蓄电池中的铅、镉能会污染环境；

D.噪声较小。

二、后教（引入新课和新课教学）

1、奥斯特实验证明了什么？

通电导体周围存在磁场，并通过磁场使小磁针偏转，即电流对磁体有力的作用．奥斯特实验揭示了电和磁之间的联系，说明电可以生磁。

2、机为什么会转动呢？

出示电动机，给它通电，学生看到电动机转动，提高了学习兴趣。

提问：电动机是根据什么原理工作的呢？

讲述：要回答这个问题，还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现--电流周围存在磁场，电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。

进一步启发学生：

再让我们逆向思索，磁体对电流有无力的作用呢？即磁体对通过其磁场电流有无力的作用呢？

引导学生思考并用以前学习过的知识。通过讨论交流得到：

根据物体间力的作用是相互的，电流对磁体施加力时，磁体也应该对电流有力的作用。

下面我们通过实验来研究这个推断。

3.进行新课

（1）现在让同学们把你自己手上的电动机小心的拆开，仔细观察它的组成也就是结构。你们先猜想：为什么电动机能够持续的旋转。（激发学生兴趣）。

老师讲授：现在我们先通过简单的实验探究来看电动机是怎么旋转的：

(2)磁场对电流的作用。

教师演示书本上的磁场对电流的作用的实验：先介绍实验装置，将金属杆两端的放在在支架上（如书本上的图），连接好电路，使金属杆静止在磁铁的磁场

中(参见课本中的图)。

注意：要用很轻的金属杆作通电导体（因为很轻的金属杆轻，受力后容易运动，以便我们观察）。

用一节干电池给很轻的金属杆通电(瞬时短路)，让学生观察很轻的金属杆的运动情况，并回答小黑板上的题1：给静止在磁场中的很轻的金属杆通电时，很轻的金属杆会_____，这说明_____。

学生观察后得到：通电导体在磁场中受到力的作用要运动。

教师进一步启发：金属杆运动有个方向的问题，能否让很轻的金属杆向相反的方向运动呢？

学生交流讨论、猜想。不要否决学生的各种猜想，然后教师和同学们共同进行实验，来验证同学们提出的各种猜想。排除各种错误的猜想。最后让学生总结磁场对电流产生的里的方向与哪些因素有关。

教师演示实验结束后，通过学生观察说明： 1：电流方向改变，2、磁感线方向改变，让学生观察金属杆运动后回答下面问题：

“堂堂清”当堂训练。

保持磁场方向不变，交换电池两极以改变金属杆中电流方向，金属杆运动方向会______，这说明______。保持金属杆中电流方向不变，交换磁极以改变磁场方向，交换磁极金属杆运动方向会______，这说明______。同时改变金属杆中电流方向和交换磁极，金属杆运动方向会______，这说明______。

教师归纳实验得到结论：通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁场方向有关。

(3)磁场对通电线圈的作用

教师进一步启发提问：应用上面的实验结论，我们来分析一个问题：如果把直导线弯成线圈，放入磁场中并通电，它的受力情况将是怎样的呢？

出示方框线圈在磁场中的直观模型，并出示如课本上图的挂图(此时，图中还没有标出受力方向)。

引导学生分析：通电时，图甲中ab边和cd边都在磁场中，都要受力，因为电流方向相反，所以受力方向也肯定相反。

教师提问：你们想想看，线圈会怎样运动呢？

学生思考并猜想‘

教师再演示实验：（将电动机上的电刷、换向器拆下，实质是线圈）后通电，让学生观察线圈的运动情况。

学生观察到线圈转动，教师讲授并指明：线圈转动正是因为两条边的导线受力方向相反，边说边在挂图上标明ab和cd边的受力方向。

提问：线圈为什么会停下来呢？

利用模型和挂图让学生分析：在甲图位置时，两边受力方向相反，但不在一条直线上，所以线圈会转动。当转动到乙图位置时，两边受力方向相反，且在同一直线上，线圈在平衡力作用下保持平衡而静止。得到结论：通电线圈在磁场中受力转动，到平衡位置时静止。

教师提问：那有什么方法能够让电动机持续的旋转呢？

让学生回顾刚才做的磁场对电流的作用的实验后教师启发提问：刚才的实验

同学们能否想个办法让金属杆在轨道上往复运动呢？

学生讨论后回答出有两条途径：不断改变电流的方向和不断改变磁场的方向。然后让同学们思考和比较两种方法。哪种更容易些。学生自然看得出是不断改变电流的方向比较容易。

教师再把磁场对电流的作用的实验启发学生转到电动机上来，让学生思考：要怎样才能够不断改变电路中的电流。

现在让学生在电动机上安装上电动机上的电刷、换向器，再接通电源。学生观察到电动机持续的转了。在让学生仔细观察刚才没有电刷、换向器和现在有了电刷、换向器线圈的转动情况，让学生思考和猜想换向器的作用。并小心的拆开电动机，这些观察换向器的作用。

学生观察后得到：换向器的作用就是不断改变电流。

“堂堂清”当堂训练。

1、在下图的四个实验装置中，能说明电动机工作原理的是：（）

2、图3-5装置是一个___________，当接通电源，磁场内线圈abcd会________________，这过程是____________能转化为____________能.

三、课堂小结

知道磁场对通电导体有作用力。知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关。知道通电线圈在磁场中转动的道理。知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动，是消耗了电能，得到了机械能。学会安装和制作简单的电动机。

四、再练：作业设计

“堂堂清”先学后教再练，课后分层训练（A为基础必全做；B能力提高，不要求全部做完；C拓展，只对优秀生个别辅导）

A类

1、磁场对电流作用力的方向与＿＿＿＿方向和＿＿＿＿方向有关。

2、电动机的工作原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，电动机在工作过程中＿＿＿能

转化为＿＿＿＿能。

3、最简单的直流电动机的换向器的作用是通过改变------------，以便电动机能够连续转动。

4、某个直流电动机的模型通电后不能转动，其发生的故障原因可能是：（）

A、电流方向接反了；

B、磁铁磁性太弱；

C、换向器和电刷接触不良；

D、轴与轴架的摩擦太大.

5、在“安装直流电动机模型”的实验中，为了改变电动机的转动方向，我们通常采用的办法是：________________或___________________.

B类

1、一台直流电动机，它的额定电压220伏，电功率27千瓦，正常工作时电流是多大？工作半小时消耗电能多少千瓦时？

2、在“安装直流电动机模型”的实验中，有下面几个步骤：

A.画出用导线把电动机、开关、滑动变阻器、电源串联起来的电路图，把图连接好电路

B.把电源两极对调，改变线圈中电流方向，观察线圈转动方向

C.闭合开关，观察线圈的转动方向

D.利用滑动变阻器改变线圈中的电流大小，观察线圈转速的变化

E.再把磁铁两极对调，改变磁感线方向，观察线圈转动方向.请按实验的合理顺序排列起来：

①_________ ②_________ ③_________ ④_________ ⑤_________

3、电动机跟热机比较的优点有：(1)________；(2)________；

C类

一个实验用的电动机与电流表串联后接在6V直流稳压电源上，闭合开关后

电动机并没有转动，这时电流表的读数为5A，检查发现电动机轴上的齿轮被卡

住了，排除故障后，让电动机带动轻负载转动，这时电流表的示数为1A，此时

电动机能做的机械功的功率为多少？（提示：考虑正常工作时电能转化成热能和

机械能，电动机不动时只有线圈电阻发热）

【板书设计】

第三节科学探究：电动机为什么会转

1、电动机为什么会转动

2、转动原理：通电导体在磁场中受到力的作用；受力的方向，跟电流方向

和磁场方向有关。

3、电动机怎样转动（受力情况、换向器的作用）

【教学反思】教师课后完成。