《关于电动机转动的猜想》设计

《关于电动机转动的猜想》教学设计【教学目标】知识与技能了解磁场对通电导线的作用；初步认识科学与技术、社会之间的关系。过程与方法经历制作模拟电动机的过程，通过实验方法探究直流电动机的结构情感态度和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】通过观察实验，了解电动机的主要结构和工作原理。【教学难点】了解电动机的工作原理。【教学方法】实验法、观察法。【课前准备】教师：U形磁铁、电源、导线、开关、线圈和电动机演示模型。学生：U形磁铁、小小电动机线圈、5号电池（2节）、金属支架、硬纸板和电动机模型。【课时安排】1课时。【教学过程】一、导入新课：课件展示播放图片中的几种机械的结构示意图，暗示电动机的位置，并提出问题：电动机转动的原理是什么？思考是什么带动机械转动的？让学生知道这些靠电转动的机器都少不了一个重要的设备──电动机，激发学生探究电动机转动的奥秘。二、讲授新课：（一）通电直导线在磁场中的受力演示实验。（1）介绍实验装置，实验对象为通电直导线ab。（2）实验过程：静止在导轨上的导线ab通电后，会发生什么现象？（实验表明：通电导体在磁场中受到磁力作用。）（3）改变电流方向，不改变磁场方向导线ab运动方向怎么样改变？（现象：导线ab运动方向改变。结论：通电直导线的受力方向与电流方向有关。）（4）改变磁感线方向，不改变电流方向，导线ab运动方向怎么样改变？（现象：导线ab运动方向改变。结论：通电直导线的受力方向与磁感线方向有关。）用边演示，边指导观察，边提出问题的方式，完成实验。问：通电导线ab在磁场中，运动的原因是什么？通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流方向、磁感线方向是相互垂直的，不论是改变电流方向。还是改变磁场方向，都会改变力的方向。小结：磁场对电流的作用通电导体在磁场中受到力的作用。通电导体在磁场里受力的方向，与电流方向和磁感线方向有关。（二）应用：通电线圈在磁场中（1）出示线圈在磁场中的演示实验装置，实验研究对象是通电线圈。（2）把一个线圈放在磁场里，接通电源让电流通过线圈，观察发生的现象。小结：电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。（三）直流电动机的构造出示：直流电动机，观察它的组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不定的部分叫定子。电动机工作时，转子在定子中飞快的转动。演示：给直流电动机通电转动，提高学生兴趣(若时间不允许，可省些演示)。那么线圈为什么能不停的转动呢？（四）使磁场中的通电线圈能连续转动的办法很多同学可能马上想到通电线圈在磁场中不能连续转动(转到平衡位置要停下来)，而实际的电动机要连续转动。怎样解释这个问题呢？(此处可告诉学生把理论用于实际需要再付出很多劳动，还可简介各国对理论应用于实际的重视，以培养学生对应用科学的兴趣)要解决这个问题，我们还得进行深入研究。提问：在上面的演示实验中，线圈转到平衡位置时是立即停止吗？为什么它不立即停止？(学生答：由于惯性线圈会稍转过平衡位置)提问：转过平衡位置后，为什么它又转回来呢？(利用模型分析：转过平衡位置后，ab边受力仍朝上，cd边受力仍朝下，正是这一对力使线圈转回来的)提问：要使线圈不转回来，应该在线圈刚转过平衡位置时就改变线圈的受力方向，即使线圈刚转过平衡位置就使ab边受力变为向下，cd边受力变为向上。怎样才能使线圈受力方向发生这样的改变呢？引导学生回忆影响受力方向的两个因素，从而得出：应该在此时改变电流方向，或者改变磁感线方向。进一步引导学生分析：改变磁感线方向就是要及时交换磁极，显然这不容易做到；实际的直流电动机是靠及时改变电流方向来改变受力方向的。小结：使磁场中的通电线圈连续转动，就要每当线圈刚转过平衡位置，就改变一次电流方向。（五）换向器提问：怎样才能使线圈刚转过平衡位置时就及时改变电流方向呢？让学生想办法并开展讨论，教师下去了解学生的情况并鼓励和指导。教师出示：两个半圆铝环和电刷，指出：靠这两样东西就可以解决问题。等学生思考片刻，教师出示已准备的与课本图相似的模型，说明铝环与线圈的连接情况和铝环与电刷的配合过程。引出换向器的概念并