人教版九年级物理下册：第20章 第4节第2课时 电动机（导学案）

第2课时电动机55课题电动机课型新授课教学目标知识与技能1.知道电动机的基本构造和工作原理.2.初步认识科学与技术、社会之间的关系.过程与方法通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理.情感、态度与价值观通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣.教学重点1.电动机的工作原理，换向器的作用.2.直流电动机的能量转化.教具准备U形磁铁、电源、导线、开关、线圈和直流电动机模型，多媒体课件等.教学难点电动机能够持续转动的原因.教学课时1课时课前预习1.电动机的制作原理：通电线圈在磁场中受力而转动.2.电动机的构造：由转子和定子两部分组成.3.换向器：由两个铜制半环构成，其作用是改变线圈中电流的方向.巩固复习教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的对应练习（教师可有针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.新课导入师：同学们好!我们上课前先来欣赏一些图片（用多媒体播放机床、电梯、电扇、电动玩具、冰箱等使用电动机的电器，并播放它们由停止到运转的状态），这些图片里的东西有什么共同的特点？生1：它们都是电器.生2：它们的运转都需要用到电.生3：它们都是靠电动机来转动的.师：这些同学都说得很好.（用课件显示几种机器如电扇、电梯、电动玩具的结构图，并圈出电动机的位置）这些机器都有一个很重要的设备──电动机.备课笔记5 进行新课备课笔记易错提醒：因电动机是非纯电阻用电器，所以在电动机的计算中欧姆定律是不适用的，解决相关问题应立足于能量守恒定律.小组问题探讨：1.线圈的转动方向与什么因素有关？2.线圈的转速又与什么因素有关？3.电动机有哪些优点？电动机师：上节课我们做了“小小电动机”的实验，模拟了电动机转动时的情况.今天我们看看真正的电动机是怎么样的.（出示直流电动机模型，并通电使它转动）师：我们先来看看电动机的主要结构是怎样的.生：有能转动的线圈，还有不动的磁体.师：对.电动机就是由能够转动的线圈和固定不动的磁体组成的.我们把它们叫做转子和定子.师：上节课我们还留下一个问题，在做“小小电动机”的实验时我们发现线圈可以不停地转动，同时我们也发现线圈引线的构造很特别，为什么要这样做，否则线圈可以不停地转动吗？下面我们继续来探讨这个问题.师：（演示实验）现在我把线圈引线的绝缘漆全部刮去，看看实验的结果会怎么样.师：我们发现结果是怎么样的呢？生：线圈不能连续转动.师：为什么会出现这种情况呢？难道是我们上节课的结论有错误？（用多媒体把课本P135图20.4-5甲放大来给学生看.请学生思考问题）师：（演示实验）我们再来看看当我把线圈放在这个位置（图乙）时它会动吗？（同时也用多媒体把线圈在乙的位置放大后显示出来）师：很显然线圈没有动，这是为什么？（请学生思考讨论后回答）生1：我想线圈要在磁场中转动可能和它被放置的位置还有关系.生2：我也是这样想的，在乙的位置上可能线圈的两边受到两个反向的力，那么就不能转动了.师：确实是这样，在乙的位置上刚好在同一直线上受到两个大小相等、方向相反的力（相当于二力平衡），所以线圈不能转动了.我们把这个位置叫做线圈的平衡位置.那么线圈为什么在甲的位置可以转动但又不能连续地转动呢？让我们一起通过线圈的运动受力图来分析.［用多媒体把线圈在丙的位置也放大后显示出来，并且把它们的电流方向和受力方向也一起标出来（图甲、乙、丙组合起来），教师一边标出电流方向一边讲解］5 进行新课备课笔记特别提醒：理解换向器的作用.当线圈转到线圈平面与磁感线方向垂直时，两电刷刚好接触两半环间的绝缘部分，线圈由于惯性，还能稍微再转过一些.而线圈稍微转过一定角度后，两半环接触的电刷就调换了，线圈中的电流方向也随之改变，从而保证了线圈能不停地转动下去.课外拓展：扬声器如图是一个扬声器构造示意图，线圈通过的电流是方向不断变化的交变电流，当线圈通过图中所示的电流时，线圈受磁铁的作用向左运动，当线圈通过相反方向的电流时，线圈受磁铁的作用向右运动，线圈不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，扬声器就发出声音.师：好了，我们刚刚也分析了线圈不能持续转动的原因，在丙的位置线圈受力的方向恰好与它运动的方向相反.你能想出什么好办法使线圈能连续地转动吗？小组讨论，并派代表回答.生1：我们觉得线圈不能连续转动是因为转到丙这个位置时，左右两边线的电流方向和在甲时相反了.只要我们想办法让它转过平衡位置后就把左右电流方向对换，这样就可以使线圈连续转动了.生2：我们觉得可以用调换磁感线方向的方法，调换的位置、时间和上一位同学讲的一样.生3：我们觉得不用那么麻烦，我们做的“小小电动机”的实验不是可以持续转动吗？我们让电动机转到乙的位置不给导线通电，就不会产生阻碍的力了.由于惯性线圈继续转动，到了甲的位置再给它通电，那样就可以使它持续转动了.师：同学们都很聪明，能够想出各种各样的办法来解决问题.但有的同学的方法很简单，有的同学的方法就比较复杂，我们可不可以开动脑筋，想出更简单，更实用的方法呢？其实直流电动机和我们模拟电动机的原理是一样的，它使用了一个叫换向器的零件来使电动机不断转动.师：（指出电动机里换向器的位置，介绍它的结构特点）换向器由两个彼此绝缘的半环组成，两个半环分别与线圈的两端接通.当线圈转动通过平衡位置后，半环从与一个电刷接触，改变为与另一电刷接触，从而改变线圈中电流的方向和磁场力方向，使线圈得以持续转动.（让学生通过电动机模型，观察换向器）教师接通电源，请学生观察电动机转动时换向器的工作，分析电动机换向器的工作情况.学生分析，并举手发言（大致和上面分析的差不多）师：我们要特别注意的一点是换向器两个半环之间是绝缘的，等线圈转到另一半和电刷接触时就改变了电流的方向，比起“小小电动机”又有所改进：把另一半的动力也用到了.板书：换向器的作用：改变线圈的电流方向，使线圈得以持续转动.师：我们观察了电动机如何工作，知道了它的工作原理.电动机转动后能带动其他机器转动，那么电动机起到了什么作用呢？（提示：从能量的角度来考虑）生：把电能转化为机械能.【例1】电动机构造简单，控制方便，效率高，广泛应用在日常生活和生产中．下列家用电器没有利用电动机的是（）A.洗衣机B.电冰箱C.空调机D.电视机解析:洗衣机通电时，滚筒会发生转动，表明洗衣机内部有电动机，所以洗衣机应用了电动机；电冰箱和空调机通电时，压缩机靠电动机转动而工作，它们应用了电动机；电视机通电后，是将电能主要转化为光能和热能，利用了电流的热效应．答案：D5 教学板书课堂小结本节课学习了电动机的基本构造，电动机为什么会转动以及为什么会连续转动的原因.直流电动机的工作原理是学习的重点，也是学习的难点，理解换向器的作用.教材习题解答动手动脑学物理(P137)2.解答：电动机主要由转子和定子两部分组成；电动机换向器由两个互相绝缘的铜半环组成，其作用是在线圈转过平衡位置时，改变线圈中的电流方向，让线圈能连续转动.3.解答：由P=UI得，I=P/U=5.5kW/220V=25A;连续工作2h耗电W=Pt=5.5kW×2h=11kW·h.4.解答：电路图如图所示：难题解答【例2】如图的通电线圈置于磁场中，在某时刻线圈平面刚好与磁感线的方向相平行，则下列说法中正确的是（）A.ab段与cd段所受的磁场力大小相等，方向相反，线圈处于平衡状态B.ab段与cd段所受的磁场力大小不相等，但方向相反，故线圈处于不平衡状态C.ab段与cd段所受的磁场力大小不相等，方向也不相反，故线圈处于不平衡状态D.ab段与cd段所受的磁场力大小相等，方向相反，但不在同一条直线上，故线圈处于不平衡状态解析：由图可知，ab和cd是线圈的两条边，ab边内电流由a向b，cd边内电流由c向d，所以ab边和cd边受力方向相反，并且不在同一条直线上，但电流大小相同，受力大小也是相同的，故这两个力不是一对平衡力，所以线圈处于不平衡状态.答案：D备课笔记课外拓展：1.电动机在使用时将电能主要转化为机械能，由于电流热效应的存在，电流流经线圈时也会将少部分电能转化为内能，所以有些电动机在使用时，要及时将产生的热量散发出去（比如加散风扇或外壳装有很多散热片）.2.影响电动机转速快慢因素的探究可转化为影响通电导体在磁场中受力大小因素的探究，这是一种转化法.依据在于电动机的原理.5 备课笔记布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一课时的内容。教学反思1．本节采用程序性的提问和讨论，启发学生弄清电动机线圈受力情况和停止转动的原因，以及解决问题的办法，可以培养学生的思维和创造能力.2．换向器是教学的难点，让学生通过电动机模型，观察换向器很有必要.第一课时中学习了“让线圈转动起来”后让学生带着问题课后思考，激起学生求知的欲望.下一课时引导学生进一步观察对比认识，让学生有一种解决问题后的喜悦.3．通过前面几节的学习，学生识图能力应该有所提高，本节电动机原理图要尽量让学生自己看图理解.教学过程中老师的疑问：教师点评和总结：5