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第4節(jié) 電動機(jī) 教學(xué)目標(biāo) 一、知識與技能 1.通過實(shí)驗(yàn)，了解通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用,知道力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān)。 2.了解直流電動機(jī)的構(gòu)造和工作原理及其能量轉(zhuǎn)化。 二、過程與方法 通過實(shí)驗(yàn)探究過程,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。 三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過了解物理知識如何轉(zhuǎn)化成實(shí)際技術(shù)應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生思維,提升物理學(xué)習(xí)的興趣,并使學(xué)生在此過程中體驗(yàn)獲取知識、探究新事物的方法。 教學(xué)重點(diǎn) 磁場對通電導(dǎo)線的作用。 教學(xué)難點(diǎn) 直流電動機(jī)的構(gòu)造和工作原理。 教具準(zhǔn)備 電源、滑動變阻器、開關(guān)、蹄形磁體、導(dǎo)體棒、開關(guān)、導(dǎo)線、矩形線圈、多媒體課件。 新課引入 電動自行車是倍受人們青睞的一種交通工具．它可以電動騎行，亦可以腳踏騎行．電動騎行時(shí)，蓄電池對車上電動機(jī)供電，電動機(jī)為車提供動力．你知道電動機(jī)的工作原理嗎？從學(xué)生的質(zhì)疑中導(dǎo)入新課。 合作探究 探究點(diǎn)一 磁場對電流的作用 活動1：展示如圖所示的裝置，讓學(xué)生猜想一下，當(dāng)開關(guān)閉合后，將會觀察到什么現(xiàn)象？學(xué)生詫異？閉合開關(guān)，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象討論、交流產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是什么？ 師適當(dāng)點(diǎn)撥： 現(xiàn)象 → 原因 → 有磁場 ↓ ↓ ↓ 導(dǎo)線運(yùn)動 →受力的作用→ 通電導(dǎo)體是磁體 歸納總結(jié)：磁場對通電導(dǎo)體有力的作用。 知識拓寬：并不是所有的通電直導(dǎo)線在磁場中都受到力的作用，當(dāng)通電直導(dǎo)線與磁感線方向平行時(shí)，此時(shí)通電的直導(dǎo)線不受力的作用。 活動2：要想改變導(dǎo)體在磁場中的運(yùn)動方向，如何操作？學(xué)生交流、討論，發(fā)表自己的觀點(diǎn)，師總結(jié)。 總結(jié)：改變磁場的方向；可以改變電流的方向。 活動3：根據(jù)學(xué)生的猜想，進(jìn)行驗(yàn)證。讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，討論得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 歸納總結(jié)：通電導(dǎo)線在磁場中受力方向跟電流的方向、磁感線的方向都有關(guān)；當(dāng)電流方向、磁感線方向發(fā)生改變時(shí)，通電導(dǎo)體受力方向也發(fā)生改變。 活動4：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大家討論一下，在這個(gè)裝置在能量的轉(zhuǎn)化是怎樣的？在生活中哪些用電器是利用這一原理來工作的？學(xué)生交流、討論，發(fā)表自己的觀點(diǎn)。 歸納總結(jié)： （1）將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能； （2）生活中的電動車、電風(fēng)扇、電動機(jī)等工作時(shí)的原理與此相同。 探究點(diǎn)二 電動機(jī)的基本構(gòu)造 活動1：一根通電直導(dǎo)線在磁場會受力運(yùn)動，一個(gè)通電的線圈在磁場中會怎樣呢？展示如圖所示的裝置，讓同學(xué)們猜想，然后再展示。 總結(jié)：通電的線圈在磁場中會轉(zhuǎn)動。 活動2：讓學(xué)生討論、交流轉(zhuǎn)動的原因。然后各組發(fā)表自己的觀點(diǎn)。師歸納總結(jié)。 歸納總結(jié)： 思路：將通電線圈分解為四個(gè)通電直導(dǎo)線，即導(dǎo)線ab、導(dǎo)線bc、導(dǎo)線cd、導(dǎo)線da。導(dǎo)線bc、導(dǎo)線da的方向與磁感線方向平行，故不受力的作用，導(dǎo)線ab、導(dǎo)線cd處在同一磁場中，但通過電流的方向相反，故受力方向相反，所以通電的線圈會在磁場中會轉(zhuǎn)動。 活動3：根據(jù)原因的分析，說出導(dǎo)線ab、導(dǎo)線cd所受力的特點(diǎn)？ 總結(jié)：這兩個(gè)力的大小相等、方向相反，作用在同一個(gè)線圈上，但不在同一條直線上。 活動4：線圈能否在磁場中持續(xù)轉(zhuǎn)動？為什么？采取什么措施讓線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動？從受力的角度展開分析。 總結(jié)：力的特點(diǎn)：如圖所示，此時(shí)這兩個(gè)力的大小相等、方向相反，作用在同一個(gè)線圈上，且在同一條直線上，屬于一對平衡力，故將會在這個(gè)位置處于靜止?fàn)顟B(tài)。 措施：改變磁感線的方向或者改變線圈中電流的方向。 活動5：讓學(xué)生自學(xué)課本P136找出要讓通電線圈在磁場中持續(xù)轉(zhuǎn)動的方法，然后交流，統(tǒng)一答案。 活動6：根據(jù)以上的探究，總結(jié)說出電動機(jī)的工作原理、能量轉(zhuǎn)化、構(gòu)造。學(xué)生之間交流、討論，闡明自己的觀點(diǎn)，不同意見的，給予補(bǔ)充。 歸納總結(jié)： （1）原理：通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動。 （2）構(gòu)造：電動機(jī)由能夠轉(zhuǎn)動的線圈和固定不動的磁體兩部分組成。在電動機(jī)里，能夠轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子，固定不動的部分叫定子。 （3）電動機(jī)轉(zhuǎn)動的方向：與電流和磁場方向都有關(guān)，改變電流方向或磁場方向，電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向就隨之改變；但如果同時(shí)改變電流方向和磁場方向，電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向不變。 （4）能的轉(zhuǎn)化：電動機(jī)工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 活動7：走進(jìn)生活，列舉出生活中的電動機(jī)有哪些？在使用的過程中有什么優(yōu)點(diǎn)？ 歸納總結(jié)： （1）應(yīng)用：電風(fēng)扇、洗衣機(jī)等多數(shù)用交流電動機(jī)。電動玩具、錄音機(jī)等小型電器多使用直流電動機(jī)。 （2）電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、控制方便、體積小、效率高、功率可大可小、價(jià)格便宜、無污染。 典例 如圖所示為小玲和小輝同學(xué)制作的直流電動機(jī)模型，他們用回形針做成兩個(gè)支架，分別與電池的兩極相連；用漆包線繞一個(gè)矩形線圈，以線圈引線為軸，并用小刀刮去軸的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，將線圈放在支架上，磁體放在線圈下，閉合開關(guān)且用手輕推一下線圈，線圈就會不停地轉(zhuǎn)動起來。 （1）直流電動機(jī)的工作原理是_________________。 （2）將線圈兩端引線的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，其作用與直流電動機(jī)中的____________作用相同。 （3）通過改變____________________方向，可以改變線圈的轉(zhuǎn)動方向。 （4）如果電池、開關(guān)、導(dǎo)線的連接和性能良好，閉合開關(guān)后，線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動，請你分析可能的原因是 _______________。 思路導(dǎo)引：該線圈之所以能轉(zhuǎn)動，是據(jù)通電導(dǎo)線在磁場中受力的作用的原理來工作的，但是該線圈在轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，若不改變電流的方向，此時(shí)所受到的磁場力會阻礙線圈的轉(zhuǎn)動，故為了使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動，將線圈兩端引線的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，這樣在一個(gè)半周內(nèi)受到磁場的力的作用，另一個(gè)半周利用慣性轉(zhuǎn)動；而真正的直流電動機(jī)工作時(shí)，為了讓線圈持續(xù)的轉(zhuǎn)動下去，即是通過換向器在平衡位置及時(shí)的改變線圈中的電流的方向，即改變線圈所受力的反向，使線圈持續(xù)的轉(zhuǎn)動下去，這項(xiàng)任務(wù)由換向器完成。要改變線圈的轉(zhuǎn)動方向，就要改變線圈的受力方向，而線圈的受力方向由磁場方向和電流方向來決定，因此要從這兩方面入手考慮；線圈不轉(zhuǎn)動的原因可能是無電流、磁場太弱、開始線圈處在平衡位置。 參考答案：（1）通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動；（2）換向器；（3）磁場或電流；（4）磁場太弱． 板書設(shè)計(jì) 第4節(jié) 電動機(jī) 教學(xué)反思 本節(jié)內(nèi)容是由兩部分組成，教學(xué)的重點(diǎn)是“磁場對通電導(dǎo)線的作用”，做好教學(xué)重點(diǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是是做好“通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用”的實(shí)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)上，我首先讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置做出猜想，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)而得出磁場對通電導(dǎo)體有力的作用。在處理電動機(jī)的工作原理時(shí)，由于這一部分知識比較抽象，我把線圈分解為通電的直導(dǎo)線，這一對學(xué)生來說就化抽象為形象、化復(fù)雜為簡單，就很容易接受了。但線圈在磁場中不能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動？怎么辦。此時(shí)讓學(xué)生出謀劃策，這樣就使得學(xué)生在不知不覺中接受了換向器這一知識點(diǎn)。由于本節(jié)內(nèi)容較多，在讓學(xué)生經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)的過程時(shí)間給得不夠充分，沒有讓學(xué)生親自動手操作，對少中下水平學(xué)生來說顯得節(jié)奏過快。