【新教材核心素养】人教版物理九年级全册第20章第5节《跨学科实践：制作简易直流电动机》导学案（含答案）

/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科 第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机（导学案） 【学习目标】 1. 制作简易直流电动机，加深对直流电动机相关知识的认识。 2. 设计简易直流电动机制作方案，基于电与磁的知识对方案的合理性进行分析。 3. 在制作简易直流电动机活动中，能综合运用所学知识解决遇到的问题。 4. 在实施过程、讨论交流、作品展示中，提升工程实践与合作学习的能力，增强对物理学与日常生活、工程实践间联系的认识，树立学以致用的思想。 【学习重点】制作简易直流电动机。 【学习难点】解决制作过程中的技术难题。 【课堂探究】制作简易直流电动机 1. 项目提出 回忆前面学习过的直流电动机的工作原理。直流电动机中加装了换向器，使线圈利用惯性转过平衡位置后，改变了电流的方向和受力方向，使线圈继续转动。 利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机。 2. 项目分析 我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题。 （1）用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？ （2）哪部分作为转子？哪部分作为定子？ （3）如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？ 【分析】 （1）用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？ 可以选择直径约0.5 mm的漆包线作为导线，原因是漆包线表面有绝缘漆，可避免线圈匝间短路。线圈匝数以5~10匝为宜，匝数过少磁场产生的作用力较小，匝数过多线圈会过重且电阻会增大。也可分组尝试绕制不同匝数（如5匝、10匝、20匝），通过对比简易电动机的转速找到最适合的匝数。 （2）哪部分作为转子？哪部分作为定子？ 从方便制作的角度，定子通常为磁体，可以用强磁体、一块蹄形磁体或两块条形磁体作定子。转子就是通电线圈。设计时磁体固定于底座上，线圈放在支架（曲别针）上，确保转动时摩擦力较小。 （3）如何保证通电线圈在磁场中持续转动 可以把导线的一端刮去全部绝缘漆，另一端刮去半周绝缘漆，来保证线圈持续转动。 3. 项目实施 根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机。下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法，可以参考。 （1）实验器材：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池、羊眼钉、木块、小刀等。 （2）制作步骤 ①把一段粗漆包线绕成约 3cm×2cm的矩形（或椭圆形）线圈 ，作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。 ②把两枚曲别针做成U形支架。 ③用连有开关的导线将电池的正负极和曲别针支架连接。 ④将曲别针插入硬纸板底座，并将线圈两端的引线搭接在U形支架上。 ⑤将强磁体放在线圈下面的硬纸板上。 ⑥闭合开关，轻轻推动线圈，观察线圈能否连续转动。 （3）项目设计要解决的问题及操作方法示例 序号 要解决的问题 操作方法 需要的材料 1 制作 线圈 将漆包线绕成圆环状，紧密缠绕5~10匝，两端各留2cm引线 漆包线、 胶带 2 制作 换向器 用小刀刮去两端引线的漆皮， 一端全部刮掉，另一端只刮半周 小刀 3 搭建 支架 用曲别针弯折成两个U形支架，固定在硬纸板上，确保顶部支撑点水平对齐 曲別针，硬纸板、胶水 4 安装 磁体 将强磁体放置在线圈正下方 强磁体 5 安装 电源 将线圈引线架在支架上，与电池、开关连接，确保刮漆面接触良好 电池，开关 4. 展示交流 （1）请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计得更巧妙。 （2）你的电动机线圈匝数是多少？转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何？ （3）观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？ 附：简易直流电动机制作项目评价表示例 小组名称:_____评价者:_____（自评/互评/师评） 评价 ... ...