一、教學(xué)背景分析
本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了“磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步挖掘磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的作用力的實(shí)際應(yīng)用——電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)是一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛。電動(dòng)機(jī)是工業(yè)自動(dòng)化和電氣化設(shè)備中最基本也是最重要的部件之一，洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、計(jì)算機(jī)硬件中的硬盤(pán)、各種金屬加工機(jī)床等都是用了電動(dòng)機(jī)。所以教學(xué)中要注意體現(xiàn)科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)的思想，注意滲透人文精神，反映時(shí)代特征。通過(guò)這一節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅可以學(xué)到一些科學(xué)有用的實(shí)際知識(shí)，還可以了解到物理知識(shí)對(duì)解決問(wèn)題的重要作用，增強(qiáng)將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐、日常生活的意識(shí)。
本節(jié)內(nèi)容由“直流電動(dòng)機(jī)的原理”和“實(shí)用的電動(dòng)機(jī)”兩部分構(gòu)成。教學(xué)的重點(diǎn)是通過(guò)分析磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，從而解釋直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理。突破難點(diǎn)的關(guān)鍵是做好“觀察與思考”中的簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)演示“線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)，分析原因，進(jìn)而尋找解決的辦法。換向器的引入使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)成為可能，這樣直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造及其工作原理就全部展現(xiàn)出來(lái)了。在教學(xué)設(shè)計(jì)上可采用從舊知識(shí)中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題的方法，讓學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)電動(dòng)機(jī)的發(fā)明過(guò)程。本節(jié)側(cè)重點(diǎn)是讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)找答案，培養(yǎng)他們的探究精神，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。
二、教學(xué)目標(biāo)
1.了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。經(jīng)歷研究模型電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程，知道直流電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的原理來(lái)工作的。
2.知道電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。
3.通過(guò)了解物理知識(shí)如何轉(zhuǎn)化為實(shí)際技術(shù)應(yīng)用，感受科學(xué)技術(shù)相互促進(jìn)。
三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
教學(xué)難點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和換向器的作用。
因?yàn)樯钪械碾妱?dòng)機(jī)基本上都是封閉的，學(xué)生很難對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)，而初中學(xué)生思維雖然處在形象思維向抽象思維過(guò)渡階段，但仍以形象思維為主，加上進(jìn)行理論分析時(shí)，還涉及受力分析、力的平衡以及力矩平衡等知識(shí)，因此把解決電動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因確定為本節(jié)的難點(diǎn)。教學(xué)設(shè)計(jì)中可采用問(wèn)題引導(dǎo)的方法，從制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)入手，教師帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)和體驗(yàn)了電動(dòng)機(jī)的發(fā)明過(guò)程，在不斷的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題中突破難點(diǎn)，進(jìn)一步地體現(xiàn)“做中學(xué)”的教學(xué)理念，真正讓學(xué)生手、腦都動(dòng)起來(lái)。利用環(huán)環(huán)相扣的問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生在思考中認(rèn)知得到深化，并獲得明確系統(tǒng)的知識(shí)。既培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際結(jié)合及應(yīng)用知識(shí)的能力，又訓(xùn)練了學(xué)生的思維能力和培養(yǎng)思維習(xí)慣。
四、教學(xué)過(guò)程
1. 教學(xué)引入
演示實(shí)驗(yàn)：
在實(shí)物投影儀下，教師將一個(gè)做好的“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)模型”展示給學(xué)生，并介紹直流電動(dòng)機(jī)在生活中的應(yīng)用。然后直接告訴學(xué)生，上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，這節(jié)課要學(xué)習(xí)的電動(dòng)機(jī)則是磁場(chǎng)對(duì)電流作用力的一項(xiàng)非常重要的應(yīng)用。帶領(lǐng)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)制作一臺(tái)“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，從而引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.“知識(shí)點(diǎn)”教學(xué)
●直流電動(dòng)機(jī)的原理
按照課本“觀察與思考”中介紹的簡(jiǎn)易直流電動(dòng)機(jī)制作方法，帶領(lǐng)學(xué)生制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)，注意在第一次制作過(guò)程中教師應(yīng)用砂紙除去線圈兩個(gè)軸上的漆層。目的是在閉合開(kāi)關(guān)后，會(huì)看到線圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，但只能轉(zhuǎn)動(dòng)90°角。而不是像演示裝置那樣連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。
通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)提出問(wèn)題：線圈為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)？
引出：直流電動(dòng)機(jī)的工作原理，磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用。
進(jìn)一步提問(wèn)：又為什么不會(huì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)？
引導(dǎo)學(xué)生討論并分析，線圈到達(dá)平衡位置和由于慣性轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí)的受力情況。分析出線圈在平衡位置附近晃動(dòng)的原因是線圈每次轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置，所受磁場(chǎng)力會(huì)反向。
組織學(xué)生討論，怎樣改進(jìn)裝置可以使該簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。學(xué)生不斷提出可行性的方案，并不斷通過(guò)實(shí)驗(yàn)修正其方案。從而最終得出結(jié)論，即把其中一個(gè)軸的絕緣漆層全部刮去，另一個(gè)軸的絕緣漆層只刮去半周。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中，只有半周磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用。
繼續(xù)追問(wèn)：除了這個(gè)方案以外，能不能設(shè)計(jì)出線圈在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期中都受到同一轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的力的作用。
教師展示教學(xué)用的電動(dòng)機(jī)模型，并介紹換向器和電刷的作用。結(jié)合電動(dòng)機(jī)模型，利用計(jì)算機(jī)模擬使學(xué)生明白電動(dòng)機(jī)的工作原理，知道換向器和電刷能使線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)半周，線圈中的電流方向就改變一次，從而能沿一個(gè)方向不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去。
投影出教材中圖14-47電動(dòng)機(jī)原理圖的四種情況，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析：
甲圖：換向器E與電刷B接觸，F(xiàn)與A接觸。線圈中的電流方向是dcba，此時(shí)線圈將向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
乙圖：是平衡位置，ab邊受力向上，cd邊受力向下，并在一條直線上，是一對(duì)平衡力。線圈由于慣性轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置后，換向器E改為與電刷A接觸，F(xiàn)與B接觸。自動(dòng)將線圈中的電流方向變?yōu)閍bcd，此時(shí)線圈仍將向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
丙圖：線圈中的電流方向?yàn)閍bcd，線圈向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；
丁圖：是平衡位置，ab邊受力向下，cd邊受力向上，并在一條直線上，是一對(duì)平衡力。線圈由于慣性轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置后，換向器E再次改為與電刷B接觸，F(xiàn)與A接觸。自動(dòng)將線圈中的電流方向變?yōu)閐cba，此時(shí)線圈仍將向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，又回到甲圖的位置。
●實(shí)用的電動(dòng)機(jī)
過(guò)渡：實(shí)際使用的電動(dòng)機(jī)有多組線圈，換向器也是由許多對(duì)銅片組成的。
教師可利用視頻介紹實(shí)際的電動(dòng)機(jī)構(gòu)造及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。實(shí)際的電動(dòng)機(jī)都有多個(gè)線圈，有的大型電動(dòng)機(jī)由于線圈很龐大，往往讓磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，即線圈作為定子，磁場(chǎng)作為轉(zhuǎn)子。有的電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)使用的是電磁鐵產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。
有的學(xué)校有較多的學(xué)生用電動(dòng)機(jī)模型，可以讓學(xué)生親自動(dòng)手，拆卸和組裝電動(dòng)機(jī)，研究其構(gòu)造和原理，并讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究怎樣改變線圈運(yùn)動(dòng)的方向以及線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。
如果學(xué)生情況較好，還可以簡(jiǎn)單介紹生活中使用的交流電動(dòng)機(jī)。
3. 課堂小結(jié)
（1）直流電動(dòng)機(jī)的原理
磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用。
（2）實(shí)用的電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成；
為了使直流電動(dòng)機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，必須安裝換向器和電刷。
4. 小練習(xí)
（1）直流電動(dòng)機(jī)是利用_______的原理制成的。它在工作過(guò)程中，把_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能，它的構(gòu)造分為四大部分，分別叫_______、_______、_______和________。
（2）要使一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一些，下列方法中不可行的是（ ）
A. 增大線圈中的電流
B. 換用輸出電壓較高的電源
C. 將磁體的磁極對(duì)調(diào)
D. 換用磁性更強(qiáng)的磁體
（3）為了使電動(dòng)機(jī)的線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)什么位置時(shí)，換向器改變其中的電流方向（ ）
A. 線圈平面與磁感線方向平行時(shí)
B. 線圈平面與磁感線方向垂直時(shí)
C. 線圈平面與磁感線方向成任意角度時(shí)
D. 以上都不對(duì)
（4）在安裝直流電動(dòng)機(jī)模型的實(shí)驗(yàn)中，為了改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可采取的措施是（ ）
A. 改變磁場(chǎng)的強(qiáng)弱
B. 改變電流的大小
C. 只改變電流方向或只改變磁場(chǎng)方向
D. 同時(shí)改變電流方向和磁場(chǎng)方向
五、教學(xué)反思
本節(jié)是基于學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究和充分討論的前提下進(jìn)行的，這樣做既容易被學(xué)生接受，又有利于培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力、語(yǔ)言表達(dá)能力，對(duì)學(xué)生運(yùn)用規(guī)律解決問(wèn)題具有很大的好處。

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六 直流電動(dòng)機(jī)

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