1、第三节 科学探究：电动机为什么会转动1知道磁场对通电导体有力的作用；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。重点观察通电导体、通电线圈在磁场中受力运动的过程。难点电动机的工作原理。电池组、开关、导线托架、直流电动机模型、直导体(金属杆) 、蹄形磁体、自绕线圈，铁架台、线圈在磁场中的直观模型、电刷和换向器模型、多媒体课件等。一、创设情境，导入新知同学们想一想：电动机在生活中应用很广泛，请举例说明。学生举例后教师补充。(出示幻灯片 )演示：给电动机通
2、电，电动机转动。师述：电流通过电动机，电动机的轴就转动起来，电动机的原理是什么呢？我们要想解决这个问题，就得学习“科学探究：电动机为什么会转动” 。二、自主合作，感受新知阅读课本并结合生活实际，完成探究在线高效课堂 “预习导学”部分。三、师生互动，理解新知(一)电动机的结构让同学们把自己手上的电动机小心地拆开，仔细观察它的组成也就是结构。学生能将重要的几个部件找出，教师让学生猜想：为什么电动机能够持续的旋转。学生观察总结：直流电动机主要由磁铁、线圈、换向器和电刷等构成。(二)转动的原理教师演示磁场对电流的作用的实验：先介绍实验装置，将金属杆两端放在光滑的支架上，连接好电路，使金属杆静止在磁铁的
3、磁场中。注意：要用很轻的金属杆作通电导体，因为很轻的金属杆，受力后容易运动，以便观察。 用电源给很轻的金属杆通电(瞬时短路) ，让学生观察金属杆的运动情况，并回答问题：给静止在磁场中很轻的金属杆通电时，很轻的金属杆会_，这说明_。学生观察现象后得到：通电导体在磁场中受到力的作用要运动。教师进一步提问：金属杆运动有方向的问题，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，然后教师和同学们共同进行实验，验证同学们提出的各种猜想，最后让学生总结磁场对电流产生的力的方向与哪些因素有关。(1)当保持磁场方向不变时，改变电流方向时，金属杆会向_运动。(2)当保持电流方向不变时，改变磁场方向时，
4、金属杆会向_运动。(3)当将磁场方向、电流方向都改变时，金属杆会向_ 运动。教师演示实验结束后，通过学生观察说明：磁场对通电导体具有力的作用，其作用的方向与电流的方向和磁场的方向有关。当电流的方向或磁场方向改变时，通电导体的运动方向改变；当电流的方向与磁场方向同时改变时，通电导体的运动方向不变。典例解读【例 1】如图所示，把导线 ab 放在磁场里，闭合开关，发现通电导线 ab 向右运动，则( )A对调电源正负极，ab 向左运动B调换上下磁极和电源正负极，ab 保持静止C调换蹄形磁体上下磁极，ab 向右运动D调换开关的两个接线柱， ab 向左运动【解析】如图所示，若对调电源正负极，即电流的方向改
5、变，所以 ab 的运动方向相反，即向左运动，故 A 正确；调换上下磁极和电源正负极，即电流的方向和磁场的方向都改变，所以 ab 仍向右运动，故 B 错误；调换蹄形磁体上下磁极，磁场方向改变，故 ab 向左运动，故 C 错误；调换开关的两个接线柱，电流的方向和磁场的方向都没有改变，所以 ab 运动方向不变，故仍然向右运动，故 D 错误。【答案】A(三)电动机怎样转动教师提问：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
6、 和 cd 边的受力方向。 甲 乙教师继续提问：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，但不在同一条直线上，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。教师进一步提问：那有什么方法能够让电动机持续地转动呢？让学生回顾刚才做的磁场对电流的作用的实验后提问：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；不断改变磁场的方向。然后教师让同学们思考和比较两种方法，哪种更容易些。教师再把磁场对电
7、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装上拆下来的电刷和换向器，再接通电源。学生观察到电动机持续地转动了。再让学生仔细观察刚才没有电刷、换向器和现在有了电刷、换向器时线圈的转动情况，让学生思考和猜想换向器的作用，并小心地拆开电动机，用实验观察换向器的作用。(如下图)电动机转动方向示意图学生观察后得到：换向器的作用就是能不断改变电流。典例解读【例 2】如图所示，小明用漆包线绕成线圈 ABCD，将线圈一端的漆全部刮去，另一端刮去一半放入磁场，做成电动机模型连接干电池后( )A线圈持续来回摆动B线圈沿固定方向持续转动CAB 边中电流方
8、向交替变化DCD 边始终受到磁场力作用，且是动力【解析】该线圈之所以能转动，是根据通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，若不改变电流的反向，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场力的作用，另一个半周利用惯性转动。而真正的直流电动机工作时，为了让线圈持续地转动下去，是通过换向器在平衡位置及时地改变线圈中电流的方向，即改变线圈所受力的方向，使线圈持续地转动下去。线圈沿固定方向持续转动，故 A错误，B 正确；据上面的分析可知， AB 边中电流方向是不变的，CD 边只有半圈受到
9、磁场力的作用，故 C、D 错误。【答案】B【例 3】为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机主要构造制作了一台简易电动机( 如图 )。他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。(1)要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施是：_、_；(写出两点)(2)开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是：_、_；(写出两点)(3)小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是_，并在虚线框内画出实验电路图
10、。(电动机用符号 表示)【解析】(1)通电线圈在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，因此要改变线圈的转动方向可以改变电流方向或磁场方向。但二者方向同时改变，线圈受力转动的方向是不变的。(2) 开关闭合，电动机不转可能是电路中电流为零。 (3)要调节电动机转速最简单的方法就是改变电路中电流的大小，即引入滑动变阻器。【答案】(1)只改变电流方向 只改变磁场方向 (2)电池没电了 开关接触不良(或其他接线处接触不良造成开路) (3) 滑动变阻器 实验电路图如图所示。(四)制作简单的直流电动机同学们理解了电动机的工作原理后，教师引导学生阅读课本“迷你实验室”制作简易电动机。教师组织学生分组进行制
11、作，教师巡视学生进行制作的情况。并提问：直流电动机不转动的原因是什么？应该如何处理呢？学生思考后讨论回答。直流电动机不转动的原因有以下几种情况：(1)电路原因：电刷与换向器接触不良。处理方法：用小刀将换向器表面的氧化层刮去。电流太小。处理方法：适当提高电源电压。线圈断了。处理方法：更换线圈。线圈短路。由于换向器变形，造成两电刷同时接触同一个换向器片，使线圈短路，线圈中根本就没有电流通过。处理方法：调好换向器的位置。(2)磁场原因：磁体磁性太弱。处理方法：换用强磁体。(3)机械原因：线圈被卡住，电刷与换向器接触太紧或线圈转轴受到的摩擦力太大。处理方法：使电刷与换向器的接触松紧适度，即要接触良好，又要尽可能地减小摩擦，以保证转轴的正常转动。(4)位置原因：线圈刚好处在平衡位置。处理方法：用手拨动线圈使线圈转过平衡位置。四、尝试练习，掌握新知请同学们完成探究在线高效课堂 “随堂演练”部分。五、课堂小结，梳理新知1电动机的结构。2转动的原理：磁场对通电导体有力的作用，其作用的方向与电流的方向、磁感线的方向有关。3电动机持续转动的原理及换向器的作用。4直流电动机不转动的原因及处理方法。六、深化练习，巩固新知请同学们完成探究在线高效课堂 “课时作业”部分。
