第4節(jié)  電動機設(shè)計說明首先要學(xué)生列舉帶電動機的電器,然后演示電動機模型通電后轉(zhuǎn)動,提出問題:給電動機通電,它為什么能夠轉(zhuǎn)動,引入新課。通過教材中圖20.4-1“通電導(dǎo)線在磁場中受力”這個演示實驗,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實驗現(xiàn)象并分析得出:通電導(dǎo)體在磁場中要受到力的作用,且力的方向跟電流的方向、磁感線的方向都有關(guān)系。電動機的工作原理和換向器的作用是難點,可從教材圖20.4-4“小小電動機”入手,直到最后設(shè)計演示“線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動”,并分析其原因,尋找解決方法,再演示“讓線圈轉(zhuǎn)起來”,引出利用換向器來實現(xiàn)線圈的連續(xù)轉(zhuǎn)動。對于電動機的構(gòu)造和工作原理,可采用掛圖的方式,逐條講解。本節(jié)內(nèi)容由“磁場對通電導(dǎo)線的作用”和“電動機的基本構(gòu)造”兩部分構(gòu)成。教學(xué)目標(biāo)【知識與技能】1.通過實驗,了解通電導(dǎo)體在磁場中會受到力的作用,知道力的方向與電流的方向和磁場的方向有關(guān)。2.了解直流電動機的構(gòu)造和工作原理及其能量轉(zhuǎn)化。【過程與方法】1.探究電動機轉(zhuǎn)動的奧秘,展示奧斯特實驗過程,引導(dǎo)學(xué)生思考,培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力。2.通過演示通電導(dǎo)體在磁場中的運動情況,以培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、總結(jié)歸納規(guī)律的能力。3.通過讓學(xué)生制作線圈并讓線圈轉(zhuǎn)動起來,培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和動手操作能力,同時享受成功的喜悅。【情感、態(tài)度與價值觀】通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生進(jìn)一步體驗觀察與實驗的重要性,培養(yǎng)學(xué)生的探究精神和動手操作能力。重點難點教學(xué)重點磁場對通電導(dǎo)線的作用。教學(xué)難點電動機的構(gòu)造和工作原理。教學(xué)方法實驗探究法、講解法、討論法、分析歸納法、啟發(fā)誘導(dǎo)、活動體驗。教具、學(xué)具學(xué)生用:電源、蹄形磁體、開關(guān)、導(dǎo)線、銅棒(導(dǎo)體)、滑動變阻器、線圈、導(dǎo)軌。教師用:電源、蹄形磁體、開關(guān)、導(dǎo)線、銅棒(導(dǎo)體)、滑動變阻器、線圈、導(dǎo)軌、通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的掛圖、一段漆包線、一段細(xì)鐵絲(或裸銅線)、一塊泡沫海綿。授課時數(shù)1課時教學(xué)過程回顧思考1.奧斯特實驗說明通電導(dǎo)體周圍存在著____,磁場的方向與____的方向有關(guān)。2.力的作用效果:一是可以____,二是可以____。3.磁場對放入其中的磁體能夠產(chǎn)生____的作用。4.力是使物體____發(fā)生改變的原因,物體的運動狀態(tài)改變,一定是受到了____的作用。導(dǎo)入新課1.多媒體展示機床、電力機車、洗衣機、電扇、冰箱及各種電動玩具。教師提出問題:電動機轉(zhuǎn)動的原理是什么?2.回憶奧斯特電生磁的實驗,用多媒體展示奧斯特實驗的過程、結(jié)果及實驗裝置圖。教師提出問題:奧斯特實驗說明電流對小磁針有力的作用,那么磁體對電流有沒有力的作用呢?我們知道生產(chǎn)和生活中的許多電器都需要電動機來帶動,電動機已經(jīng)深入到現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活的各個角落,下面我們就來研究電動機的工作原理,來獲得正確的結(jié)論。講授新課一、磁場對通電導(dǎo)線的作用師:磁場的介紹中,磁體對小磁針有力的作用;奧斯特實驗中,電流對小磁針有力的作用。磁體的磁場對通電導(dǎo)線是否有力的作用? 【演示實驗】通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用。【演示1】把導(dǎo)線ab放在磁場里,接通電源。教師請學(xué)生說出觀察到的現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生討論并得出結(jié)論。現(xiàn)象:接通電源后導(dǎo)線向右運動了。解釋:導(dǎo)線通電前是靜止的,通電后發(fā)生了運動,運動狀態(tài)發(fā)生改變,說明受到力的作用。由學(xué)生歸納出實驗的結(jié)論:通電導(dǎo)體在磁場中受力而運動。教師提出問題:通電導(dǎo)線在磁場中是不是永遠(yuǎn)向一個方向運動呢?如果不是永遠(yuǎn)向一個方向運動,那么有哪些方法可以改變它的運動方向呢?教師請學(xué)生進(jìn)行猜想,然后利用演示實驗驗證學(xué)生的猜想是否正確。學(xué)生的猜想:可能與電流的方向和磁場的方向有關(guān)。教師根據(jù)學(xué)生的猜想進(jìn)行驗證,同時要求學(xué)生認(rèn)真觀察。【演示2】只改變剛才實驗中電流的方向,再做一次實驗,觀察導(dǎo)線的運動方向。現(xiàn)象:導(dǎo)線向左運動。由學(xué)生歸納出實驗的結(jié)論:電流方向改變,導(dǎo)線運動方向改變,說明受力方向改變。【演示3】保持剛才實驗中電流的方向不變,但把蹄形磁體兩極調(diào)換一下,使磁場方向與原來相反,觀察導(dǎo)線的運動方向。現(xiàn)象:導(dǎo)線向右運動。由學(xué)生歸納出實驗的結(jié)論:磁場方向改變,導(dǎo)線運動方向改變,說明受力方向改變。教師提出問題:如果電流和磁場的方向都變得與原來相反時,通電導(dǎo)線受力方向會怎樣?學(xué)生給出猜想后教師進(jìn)行演示。【演示4】同時改變電流方向和磁場方向,再做一次實驗,觀察導(dǎo)線的運動方向。現(xiàn)象:導(dǎo)線向右運動。由學(xué)生歸納出實驗的結(jié)論:同時改變電流方向和磁場方向,導(dǎo)線運動方向不變,說明導(dǎo)線受力方向不變。實驗結(jié)論:1.通電導(dǎo)線在磁場中要受到力的作用。2.通電導(dǎo)線在磁場中受力的方向跟電流方向、磁場方向都有關(guān)系。當(dāng)電流的方向或者磁感線的方向變得相反時,通電導(dǎo)線受力的方向也變得相反。當(dāng)電流的方向和磁場的方向同時改變時,通電直導(dǎo)線受力的方向不變。二、電動機的基本構(gòu)造1.電動機的基本構(gòu)造能夠轉(zhuǎn)動的線圈,叫做轉(zhuǎn)子。固定不動的磁體,叫做定子。電動機工作時,轉(zhuǎn)子在定子中飛快地轉(zhuǎn)動。【問題】如果把一個通電的線框放到磁場中,又會怎樣運動?實驗演示把線框放入磁場中,接通電源,讓電流通過,觀察線框的運動,并對線框進(jìn)行受力分析。 現(xiàn)象及解釋通電線框在磁場中兩邊受力,但方向相反,發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動當(dāng)線框的平面與磁場垂直時,通電線框受平衡力作用,達(dá)到平衡位置。這時由于慣性,線框還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動線框靠慣性越過平衡位置后,磁場力作用的結(jié)果使線框逆時針轉(zhuǎn)動通電線框擺動幾次后,最終靜止在平衡位置實驗結(jié)論:通電線框在磁場中可以轉(zhuǎn)過一個角度,但不能持續(xù)轉(zhuǎn)動,而是來回扭轉(zhuǎn)。2.讓線圈轉(zhuǎn)動起來教師提出要求:請同小組的同學(xué)們合作,利用你身邊的器材,結(jié)合教材第134頁“想想做做”,制作一個線圈并讓該線圈轉(zhuǎn)動起來。比比看哪個小組做得又快又好。教師提醒學(xué)生注意:(1)由于線圈是(或)線繞制成的,電阻很小,線圈不轉(zhuǎn)動時通過線圈的電流較大,應(yīng)盡量減少線圈在通電情況下靜止的時間。(2)線圈應(yīng)靠近磁極,這樣線圈處于強磁場中,受到的力大,轉(zhuǎn)動快。【想想做做】自制小小電動機一端漆皮全部刮掉,另一端只上半周或下半周。這樣,線圈轉(zhuǎn)動越過平衡位置后,停止對線圈供電,由于慣性,線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動半周后再繼續(xù)供電,線圈就可以持續(xù)轉(zhuǎn)下去了。【想想議議】在“小小電動機”的實驗中,采用刮去引線漆皮的辦法來控制電路的通斷,只有半周獲得動力。怎樣使線圈后半周也有動力持續(xù)轉(zhuǎn)動呢?如果在線圈轉(zhuǎn)動的后半周,不是停止給線圈供電,而是設(shè)法改變后半周的電流方向,使線圈在后半周也獲得動力,線圈將會更平穩(wěn)、更有力地轉(zhuǎn)動下去。3.如何使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動教師提出問題:那么怎樣才能使線圈持續(xù)地轉(zhuǎn)動下去呢?教師引導(dǎo)學(xué)生從線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)動的原因入手,得出線圈轉(zhuǎn)過平衡位置后,改變受力方向可使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動。討論得出為使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動應(yīng)采取的措施。討論方案會出現(xiàn)兩種:一是線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時,及時改變磁場的方向;二是線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時,及時改變電流的方向。教師提問:這兩種方法哪一個方法更方便些?引導(dǎo)學(xué)生思考回答。教師做出結(jié)論:實際上,電動機是利用換向器在線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時,自動改變線圈中的電流的方向,使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去的。教師引導(dǎo)學(xué)生了解換向器構(gòu)造:換向器由兩個銅半環(huán)組成,兩個銅半環(huán)E、F分別與線圈相連,它們之間彼此絕緣,并隨線圈一起轉(zhuǎn)動,電刷A、B接觸并與電源組成閉合電路。4.教師展示直流電動機掛圖介紹換向器是如何改變電流方向的,即直流電動機的工作過程。線圈中的電流方向是abcd,線圈在磁場中受力順時針轉(zhuǎn)動。 當(dāng)線圈轉(zhuǎn)動到平衡位置時,電刷與兩個半環(huán)間絕緣部分接觸,線圈中無電流,線圈不受力的作用,但線圈由于慣性越過平衡位置。線圈越過平衡位置后,電刷與銅半環(huán)接觸,線圈中電流方向為dcba,電流方向改變,導(dǎo)線abcd的受力方向改變,仍使線圈順時針轉(zhuǎn)動(無論線圈的哪個邊,只要它處于靠近S極的一側(cè),電流都是從讀者這邊朝內(nèi)的方向流去,這時它的受力方向總是相同的,線圈就可以不停地轉(zhuǎn)下去)。線圈又轉(zhuǎn)至平衡位置,當(dāng)線圈由于慣性越過平衡位置,通過換向器改變了線圈中電流方向,這樣線圈就會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去。5.電動機的工作原理及能量轉(zhuǎn)化(1)電動機的工作原理:電動機是根據(jù)通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的原理制成的。教師提問:你能說出電動機工作時能量是如何轉(zhuǎn)化的嗎?引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)通電而運動,消耗電能得到機械能回答。(2)電動機工作時的能量轉(zhuǎn)化:電能轉(zhuǎn)化為機械能。6.揚聲器是怎樣發(fā)聲的學(xué)生自主學(xué)習(xí)教材第136頁“科學(xué)世界”,了解揚聲器的發(fā)聲原理。(1)作用:揚聲器是把電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的一種裝置。(2)構(gòu)造:由永久磁體、線圈、錐形紙盆構(gòu)成,如圖甲所示。    甲             乙 (3)原理:當(dāng)線圈中通過如圖乙所示的電流時,線圈受到磁體的吸引向左運動;當(dāng)線圈中通過相反方向的電流時,線圈受到磁體的排斥向右運動。由于通過線圈的電流是交變電流,它的大小和方向不斷變化,電流的方向影響紙盆運動的方向;電流的大小影響紙盆振動的幅度,于是揚聲器就發(fā)出了隨電流變化的聲音。課堂小結(jié) 板書設(shè)計第4節(jié) 電動機            教學(xué)反思                                                                                                                                     

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第4節(jié) 電動機

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