人教版九年级物理 第二十章电与磁第4节电动机（教学设计）

人教版九年级物理 第二十章 电与磁 第4节 电动机（教学设计） 【课题】第4节 电动机 【学习目标】 1.通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。 2.了解直流电动机的构造、工作原理及其能量转化。 【学习重点】 磁场对通电导线的作用。 【学习难点】 1. 电动机能够持续转动的原因，换向器的作用。 2. 直流电动机的构造和工作原理。 【教学器材】 电源、开关、蹄型磁铁、金属直导线、矩形线圈、金属导轨支架、演示用直流电动机等（演示实验用） 【新课导入】 问题： 电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人，以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生产生活的各个方面。给电动机通电，它就能够转动。这是为什么？ 【板书课题】第4节 电动机 磁体在磁场中会受到力的作用。磁体间通过磁场相互作用。 通电导线周围有磁场、那么通电导线是不是也会在磁场中受到力的作用呢 【演示实验】 （1）如图所示，把导体棒ab放在磁场里，闭合开关接通电路，让电流通过导体棒，观察它的运动。 现象：电路连通时，导体ab棒向右运动。 结论：通电导体在磁场中受到力的作用（磁场对通电导体有力的作用）。 （2）把电源的正、负极对调后接入电路，使通过导体棒ab的电流方向与原来相反，观察导体棒ab运动的方向。 现象：通电导体棒ab在金属轨道上向左运动，运动方向与原来相反。 结论：通电导体在磁场中的受力方向和电流方向有关。磁场方向不变，电流方向改变，通电导体在磁场中的受力方向和原来相反。 （3）保持导体棒中的电流方向不变，把蹄形磁体的南、北磁极调换位置，使磁场方向与原来相反，观察导体棒ab运动的方向。 现象：通电导体棒ab在金属导轨上向左运动，运动方向与原来相反。 结论：通电导体在磁场中的受力方向和磁场方向有关。电流方向不变，磁场方向改变为和原来的相反，通电导体在磁场中的受力方向和原来相反。 （4）把电源的正、负极对调后接入电路，使通过导体棒的电流方向与原来相反，同时把蹄形磁体的上、下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导体棒运动的方向。 现象：通电导体棒ab在金属导轨上向右运动，运动方向与原来相同。 【播放视频】磁场对通电导线的作用 知识点一 磁场对通电导线的作用 问题： 实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？ 【播放视频】 通电线圈在磁场中扭转 【分析讨论】通电线圈在磁场中受力扭转，不能持续转动的原因 甲：通电线圈在图示位置，线圈平面和磁场方向平行，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，线圈受非平衡力作用运动状态改变，绕轴线沿顺时针方向加速转动。 乙：线圈转到线圈平面与磁场方向垂直时，通电线圈ab边与cd边受大小相等、方向相反的平衡力作用，处于平衡状态，所处位置叫作平衡位置。线圈由于具有惯性会继续转动越过平衡位置。 丙：线圈靠惯性越过平衡位置后， ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下。ab边、cd边受力方向和运动方向相反，线圈做减速运动。速度减小为零后，绕轴线沿逆时针方向转动。 通电线圈最后静止在平衡位置。 结论：每当通电线圈越过平衡位置，所受的磁场力就阻碍线圈离开平衡位置，迫使线圈回到平衡位置，线圈在平衡位置附近摆动，不能沿一个方向持续转动，最后停在平衡位置。 通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。 如何使线圈持续地转动下去？ 如果在线圈越过平衡位置后设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。如何改变线圈中电流的方向呢 实际的电动机可以通过换向器来实现这一目的。 换向器的构造如图所示。换向器主要由两个电刷A、B，两个铜半环E、F组成。 ... ...