电动机为什么会转动教案.pdf
电动机为什么会转动电动机为什么会转动适用学科适用学科适用区域或适用区域或版本版本初中物理沪科版适用年级适用年级课时时长课时时长(分钟分钟)九年级课时1、了解磁场对通电导线的作用。知识点知识点2、了解直流电动机的结构和工作原理、初步认识科学与技术、社会之间的关系（一）（一）知识与技能知识与技能1、经历制作模拟电动机的过程,提高动手能力;。经历探究的过程,提高实验观察能力、分析归纳能力。(二二)过程与方法过程与方法教学目标教学目标1。经历制作模拟电动机的过程,提高动手能力;、经历探究的过程,提高实验观察能力、分析归纳能力。(三三)情感态度与价值观情感态度与价值观通过了解物理知识如何转化成为实际技术应用,进一步提高学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。教学重点教学重点1、通电导线在磁场中受到力的作用2、力的方向跟电流的方向、磁场的方向有关。1、电动机的基本构造与原理2、换向器的作用教学难点教学难点教学过程教学过程一、复习预习一、复习预习1。电流的方向;、磁场的概念;。力是改变物体运动状态的原因、二、知识讲解二、知识讲解考点考点/易错点易错点:磁场对通电导线的作用磁场对通电导线的作用1、通电导体在磁场里受到力的作用、力的方向跟磁感线方向垂直,跟电流方向垂直;、通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关。(当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时,力的方向也随之改变;当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时,力的方向不变。)。当通电导线与磁感线垂直时,磁场对通电导线的力最大;当通电导线与磁感线平行时,磁场对通电导线没有力的作用。考点考点/易错点易错点 2:2:磁场对通电线圈的作用磁场对通电线圈的作用通电线圈在磁场中受到力的作用能够发生转动,如图所示。“力”和“运动磁场对通电导体的作用是“力”而不是“运动”,也就是说,通电导体在磁场中会受到磁力的作用,但不一定运动。如图乙所示,此时线圈的 ab 边和 c边受力的方向不但相反,而且力的作用线也在一条直线上,线圈受到平衡力,线圈会停在这个位置(即线圈平面与磁感线垂直的位置被称为平衡位置)而不运动、考点考点/易错点易错点 3 3:直流电动机直流电动机1、构造:磁极、线圈、换向器和电刷组成。2。工作原理:利用通电线圈在磁场里受力而发生转动的原理工作的。3、换向器的作用:()构造:由两个铜制半球环构成;(2)作用:当线圈刚转过平衡位置,能及时改变线圈中电流方向,使线圈能连续转动。4。能量转换:电能一机械能。、优点:构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小,价格廉价、无污染6。直流电动机不转或转速过小的原因:安装直流电动机模型时,线圈不转的原因主要有电路开路、磁铁无磁性和线圈处于平衡位置等几种情况。转速过小是因为电流小或磁性弱。三、例题精析三、例题精析【例题【例题 1 1】【题干】【题干】下列设备中,利用“通电导体在磁场中受力运动”原理工作的是()A、电铃B、发电机C。电动机D、电磁起重机【答案】【答案】C【解析】【解析】A、电铃的主要元件是电磁铁,电磁铁的原理是电流的磁效应;B、发电机的原理是电磁感应现象;C、电动机的原理是通电导体在磁场中受力,或者说通电线圈在磁场中受力转动;、电磁起重机的主要元件是电磁铁,原理是电流的磁效应、故选、【例题】【例题】【题干】【题干】在如图所示的实验装置中,当开关闭合时,能观察到导体棒 a沿金属导轨运动、利用这一现象所揭示的原理,可制成的设备是()A、电热器B、发电机C。电动机、电磁继电器【答案】【答案】【解析】【解析】本实验研究的内容是“通电导体在磁场中受力运动的现象”,人类利用该现象制造了电动机,因此选项 A、B、D 是错误的。故选 C。【例题】【例题】【题干】【题干】在安装直流电动机模型的实验中,小杰同学依照科学教材的要求安装了一台如右图所示的直流电动机模型、安装完毕,闭合开关后,线圈顺时针方向转动,则能使线圈逆时针方向转动的做法是()A。减小一节电池B、把电源和磁铁的两极同时对调C、增加一节电池D、【答案】【答案】D【解析】【解析】直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关,若使通入直流电动机的电流方向改变,它的转动方向将改变。故选 D。【例题】【例题】把电源两极对调【题干】【题干】小明用漆包线绕成线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,如图所示,闭合开关 S 后,发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动、为使线圈持续转动,下列措施中可行的是()、换用电压更大的电源B、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈,将线圈两端的漆全部刮去D、在线圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈【答案】【答案】D【解析】【解析】将线圈两端的漆全部刮去后,没有了换向器,不能改变线圈中的电流方向,就不能改变线的受力方向,因此闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动,要想让线圈持续转动,需增加换向器,即在线圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈,相当于添加一个换向器,使线圈能够持续转动,故 D 符合要求;换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈不能改变线圈的受力方向,仍然不能持续转动,故 ABC 不符合要求。故选 D、【例题】【例题】如图所示四个实验现象中,揭示了电动机原理的是()【答案】【答案】【解析】【解析】本题考查电动机的原理。A 实验是奥斯特实验的实验装置;B实验是研究通电导体在磁场中受力运动的实验装置,也是电动机的原理图;实验是探究电荷间相互作用规律的实验装置;D 实验是研究电磁铁磁性的实验装置、【例题【例题 6 6】关于动圈式扬声器的说法中正确的是()A、动圈式扬声器音圈中有强电流通电时才会发声。动圈式扬声器工作时是将机械能转化为电能C、动圈式扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动D、动圈式扬声器工作时线圈中通过的电流不一定是交变电流【答案】【答案】C【解析】【解析】本题考查扬声器的原理。只要有强弱变化的电流,动圈式扬声器就会发声,说法错误;动圈式扬声器把电能转化为机械能,B 说法错误;动圈式扬声器是把强弱变化的电流变成声音信号的装置,它利用了磁场对电流有力的作用的原理,C 说法正确;动圈式扬声器工作时线圈中通过的电流一定是交变电流,D 说法错误,故选 C。四、课堂运用四、课堂运用1,1,我们使用的电风扇、洗衣机、抽油烟机等家用电器,其主要部件都是用电动机来工作的,那么电动机是依照下列哪种现象制成的()。电流周围存在磁场B。磁场对放入其中的永磁体产生力的作用、磁场对放入其中的通电导线产生力的作用D、二力平衡知识【答案】【答案】C C【解析】【解析】选 C、本题考查电动机的原理。电动机里绕有线圈,工作特点是当给电动机通电时,电动机就会转动,因此电动机是依照磁场对放入其中的通电导线产生力的作用制成的,而不是对永磁体产生力的作用,故 C 正确、2、在物理实验课上,小明想观察直流电动机模型的工作情况,将其接入电路,各部分连接完好,结果电动机却不工作,他用手轻轻地碰了一下线圈后,直流电动机模型开始正常转动,其不估计的原因是()A、电动机的磁极装反了、电源电压太低、线圈刚好处于平衡位置D。线圈中的电流太小【答案】【答案】【解析】【解析】选 A。假如其他正常,只是电动机的磁极装反,只能影响电动机的转动方向,可不能导致电动机不工作;由于电动机的转轴处有摩擦且转动线圈具有惯性,若电源电压太低或线圈中的电流太小,产生的使线圈转动的力特别小,不能使电动机启动,用手轻轻地碰一下线圈,借助外力启动后,由于惯性尽管线圈受的力特别小也可使电动机连续运转;当线圈刚好处于“平衡位置”时,用手轻轻地碰一下,可脱离该位置,一旦转动起来靠惯性即可越过“平衡位置”,使电动机正常转动。3。如图是一种单元防盗门门锁的原理图、其工作过程:当有人在楼下按门铃叫门时,楼上的人闭合开关,门锁上的电磁铁通电衔铁,衔铁脱离门扣,这时来人拉开门,进入楼内。在关门时,开关是断开的,衔铁在作用下,合入门扣。【答案】【答案】吸引弹簧【解析】【解析】本题考查电磁铁在生活中的应用。有人在楼下按门铃时,楼上的人闭合开关,门锁上的电磁铁通电就具有磁性,衔铁就被吸引,从而脱离门扣,来人就能够拉开门。关门时,开关是断开的,电磁铁没有磁性,此时衔铁在弹簧的作用下,合入门扣、,如图为我们实验室所用电流表的内部结构示意图、当接入电路,有电流通过线圈时,线圈带动指针偏转。该电流表的工作原理是、【答案】【答案】通电导线在磁场中受到力的作用(或磁场对电流有力的作用)【解析】【解析】题通过生活实例考查对磁场对电流的作用的理解。从图中能够看出,电流表中有永磁体,当有电流通过线圈时,线圈带动指针偏转,说明通电导线在磁场中受到力的作用(或磁场对电流有力的作用)。5、如图所示,将线圈一端引线上的绝缘漆全部刮掉,另一端只刮掉了半个侧面,放在磁铁上方后通电,线圈就会转动起来,如此便做成了一个简易电动机。其工作原理是;若要改变线圈的转动方向,请写出一种操作方法:、【答案】【答案】通电导体在磁场中受到力的作用(或通电线圈在磁场中受力转动或磁场对电流有力的作用)将磁铁倒置(或对调电池两极)【解析】【解析】本题考查电动机原理探究实验、电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用;通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关,假如磁场方向不变,改变电流方向时,通电导体在磁场中的受力方向改变,假如电流方向不变,改变磁场方向时,通电导体在磁场中的受力方向改变,假如同时改变磁场方向和电流方向时,通电导体在磁场中的受力方向将不变。6,如图是一顶太阳能风扇凉帽,凉帽的顶部装有一个太阳能电池板,帽沿装有一个小型电风扇,电风扇里面有一个小电动机,这个电动机工作时将能转化为能、【答案】【答案】电机械【解析】【解析】本题考查电动机的能量转化。电风扇是用电器,它工作时消耗了电能,得到了机械能、五、五、课程小结课程小结通过本节课的学习,学会了如下知识内容:1、了解磁场对通电导线的作用。2、了解直流电动机的结构和工作原理。3、初步认识科学与技术、社会之间的关系六、课后作业六、课后作业1 1、如图所示是小李探究电磁铁磁性强弱与什么因素有关的实验装置。下列措施中能使电磁铁磁性增强的是()A,滑片 P 向右移动,其他条件不变B,滑片 P 向左移动,其他条件不变C,开关 S 由 1 扳到 2,其他条件不变D,电源的正负极对调其他条件不变,【答案】【答案】B【解析】【解析】电磁铁的磁性强弱与电流强弱、线圈匝数和有无铁芯(或铁芯大小)等因素都有关。A 项中向右移动滑片 P 时,滑动变阻器连入电路的电阻增大,电流变小,电磁铁磁性减弱;B 项中向左移动滑片 P 时,滑动变阻器连入电路的电阻减小,电流变大,电磁铁磁性增强;C 项中的操作会使线圈匝数变少,电磁铁磁性减弱;D 项中的操作只会改变电磁铁的磁极,而不影响电磁铁的磁性强弱、故本题选B。2 2、为了探究“电磁铁的磁性强弱与哪些因素”有关,做了以下几次实验,实验现象如图所示。依照图示现象回答下列问题:()通过观察图甲中与 B 两个电磁铁,当通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时,电磁铁线圈的匝数越多,它的磁性就越_。(2)通过观察图甲中 B 与 C 两个电磁铁,当通过线圈的电流相同时、线圈的匝数相同时,_铁芯的电磁铁,它的磁性就越强、(选填“有或“无”)3()通过观察图乙与图丙,当线圈的匝数相同、有无铁芯相同时,电磁铁的电流越_,它的磁性就越强、)4(结论:影响电磁铁磁性强弱的因素有_、【答案】【答案】()强(2)有(3)大()电流大小、线圈的匝数、有无铁芯【解析】【解析】(1)图甲中 A、B 两电磁铁,通过线圈的电流相同时、有无铁芯相同时,线圈的匝数越多,吸引大头针数目越多,表明它的磁性就越强。(2)图甲中 B、C 两电磁铁,通过线圈的电流相同时、线圈匝数相同时,有铁芯的电磁铁吸引大头针数目越多,表明它的磁性就越强、)3(线圈的匝数相同、有无铁芯相同,图丙中滑动变阻器连入电路的电阻变短,电阻变小,电路中电流增大,电磁铁吸引大头针增多,电磁铁的磁性增强、说明通过电磁铁的电流越大,它的磁性就越强、()结论:影响电磁铁磁性强弱的因素有通过电磁铁的电流大小、线圈的匝数、有无铁芯、3、如图所示,在直流电动机的工作过程中,“换向器”起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的_,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动、电动机工作时是把电能转化为_能、【答案】【答案】1、电流方向2、机械【解析】【解析】在直流电动机的工作过程中,“换向器起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流方向,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动、电动机工作时是把电能转化为机械能4 4、如图所示,A、是反映电和磁之间联系的实验装置图,C、是这两种电磁现象的应用装置、图 A 是研究_现象的装置,依照这一现象,制成了_机,如图_所示、【答案】【答案】电磁感应;发电;【解析】【解析】A 图中导体棒与电流表相连,无供电装置,故为演示电磁感应的装置。由这一原理我们制出了发电机,如没电源的图。图中有电源供电,而无电流表,但能看到通电导线在磁场中的运动,故本实验是研究磁场对电流作用的装置,通过这一现象,我们制成了电动机,如有电源的图 D、故答案为:电磁感应;发电;C;5、如图所示是电学中特别重要的两个实验,其中利用甲图所示的实验装置原理能够制造出_机,利用乙图所示的实验装置原理能够制造出_机。【答案】【答案】发电;电动、【解析】【解析】甲图是电磁感应实验,闭合开关,当导体 ab 在磁场中做切割磁感线运动时,电路中会有感应电流产生,电流表指针偏转,将机械能转化为电能。依照这个现象制成了发电机、乙图是通电导体在磁场中受力的作用实验、闭合开关,导体 AB 有电流通过,将受力运动、在此过程中,将电能转化为机械能、依照这个原理制成了电动机、下图是“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”的实验装置,闭合开关后,铜棒 ab、电流表、开关组成闭合电路、小明将实验中观察到的现象记录在下表中、次数467开关断开闭合闭合闭合闭合闭合闭合磁场方向上下上 N 下 S上 N 下 S上 N 下 S上 S 下 N上下 N上 S 下 N导体 ab 的运动方向向右运动向右运动向左运动向上运动向下运动向右运动向左运动电流表指针的偏转方向不偏转向左偏转向右偏转不偏转不偏转向右偏转向左偏转(1)小明分析得出:闭合电路中的部分导体在磁场里做时,导体中就会产生感应电流、(2)比较实验 2 和 3(或 6 和 7)可知:在磁场方向一定时,感应电流的方向与_有关。(3)比较实验 2 和 6(或 3 和 7)可知:、(4)此实验的研究方法有控制变量法和法、在此实验的过程中是能转化为能,重要的应用是、(5)针对这个实验小明进行了进一步的探究,他提出了“感应电流的大小估计与磁场的强弱有关”的猜想,除此以外您的猜想是:。写出验证您的猜想的主要步骤、您如何对实验结果进行分析判断？【答案】【答案】(1)切割磁感线运动(或与磁场方向垂直的运动)(2)导体切割磁感线运动方向(或导体运动方向)(3)在导体切割磁感线运动方向(或导体运动方向)不变时,感应电流的方向与磁场方向有关(4)转换、机械、电、发电机(或动圈话筒)(5)感应电流的大小估计与导体切割磁感线运动速度有关主要步骤:保持磁场强弱不变,让导体 ab 以不同的速度做切割磁感线运动,观察电流表指针偏转幅度大小、假如电流表指针偏转幅度相同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度无关;假如电流表指针偏转幅度不相同,说明感应电流的大小与导体切割磁感线运动速度有关、【解析】【解析】要产生感应电流,必须同时满足两个条件:电路是闭合的;导体做切割磁感线运动、因此要使电流表指针发生偏转,铜棒需向左或向右做切割磁感线运动、要使电流表指针偏转方向发生改变,即改变流入电流表的电流方向,也就是要改变感应电流的方向,能够从影响感应电流方向的两个因素考虑,只改变其中一个因素时,感应电流的方向就会发生改变;故调换极极位置可改变磁场方向,或改变运动方向。由于感应电流是导体在磁场中做切割磁感线运动而产生的,由此能够联想到感应电流的大小应该与磁场,运动情况有关、故感应电流的大小与铜棒运动速度有关以外,还与磁场的强弱有关;导体在磁场中运动,消耗了机械能,产生了电能、因此产生感应电流的过程是机械能转化为电能的过程
