第三節(jié) 科學(xué)探究：電動機(jī)為什么會轉(zhuǎn)動
課程標(biāo)準(zhǔn)
·科學(xué)內(nèi)容
通過實(shí)驗(yàn)，了解通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用，知道力的方向與哪些因素有關(guān)。
·科學(xué)探究
☆能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)觀察中發(fā)現(xiàn)與物理學(xué)有關(guān)的問題，能書面或口頭表述發(fā)現(xiàn)的問題；
☆能對探究的方向和可能出現(xiàn)的探究結(jié)果進(jìn)行推測與假設(shè)；
☆經(jīng)歷科學(xué)探究過程，具有初步的科學(xué)探究能力，樂于參加與科學(xué)技術(shù)有關(guān)的活動，有運(yùn)用研究方法的意識；
☆經(jīng)歷從物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)中歸納科學(xué)規(guī)律的過程，能與他人交流，有自我反思和聽取意見的意識，有初步的信息交流能力。
學(xué)習(xí)任務(wù)分析
電動機(jī)是電磁學(xué)知識的重要應(yīng)用，本節(jié)是在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流的磁場之后，進(jìn)一步研究電流在磁場中受力的情況。本節(jié)內(nèi)容主要包括兩部分：一條科學(xué)規(guī)律（磁場對通電導(dǎo)線的作用）、一個生活發(fā)明（電動機(jī)）。 從一個普遍的科學(xué)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，到最終實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)品的發(fā)明，人類經(jīng)歷了漫長而艱辛的探索過程。通過對這個過程的探究和學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)生知道物理學(xué)在生產(chǎn)生活實(shí)踐中起到了重大作用，使孩子們對物理學(xué)具有神奇感、求知欲，產(chǎn)生并長期保持學(xué)習(xí)物理、學(xué)好物理的濃厚興趣。更重要的是讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究過程的艱辛，養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神。
學(xué)生現(xiàn)狀分析
學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電流的磁場，對電磁現(xiàn)象有著濃厚的興趣和強(qiáng)烈的求知欲望。電動機(jī)在實(shí)際中應(yīng)用廣泛，學(xué)生對于生活中的電動機(jī)充滿了好奇，但學(xué)生對其內(nèi)部構(gòu)造并不熟悉，易憑經(jīng)驗(yàn)和感覺對現(xiàn)象進(jìn)行解釋。學(xué)生的抽象思維能力不強(qiáng)，這就使學(xué)生較難理解本節(jié)換向器的作用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道電動機(jī)工作時能量的轉(zhuǎn)化。
2.通過實(shí)驗(yàn)，了解通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用，知道力的方向與哪些因素有關(guān)。
3.通過探究，能說出電動機(jī)轉(zhuǎn)動的原理。
學(xué)習(xí)評價
目標(biāo)1——通過學(xué)生在活動1（感受電動機(jī)的轉(zhuǎn)動）中的表現(xiàn)及相應(yīng)習(xí)題【形成性練習(xí)2】的解答情況進(jìn)行評價，預(yù)期達(dá)成度100％。
目標(biāo)2——通過學(xué)生在活動2（探究直導(dǎo)線在磁場中通電效果）中的表現(xiàn)及相應(yīng)習(xí)題【形成性練習(xí)1】的解答情況進(jìn)行評價，預(yù)期達(dá)成度95％。
目標(biāo)3——通過學(xué)生在活動3（探究線圈在磁場中通電效果）中的表現(xiàn)及相應(yīng)習(xí)題【形成性練習(xí)2】的解答情況進(jìn)行評價，預(yù)期達(dá)成度90％。
學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)
重點(diǎn)：通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用。
難點(diǎn)：直流電動機(jī)的構(gòu)造和工作原理。
教法和學(xué)法
講解討論法 問題引領(lǐng)法 探究學(xué)習(xí)法
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)課件：17.3 電動機(jī)PPT，其中內(nèi)嵌多個GIF動態(tài)圖片和兩個自執(zhí)行交互式動畫文件
演示實(shí)驗(yàn)器材：強(qiáng)磁場條件下的通電導(dǎo)體在磁場中受力演示器、單匝線圈電動機(jī)原理演示器
分組實(shí)驗(yàn)器材：電動機(jī)模型，通電導(dǎo)體在磁場中受力演示器
教學(xué)過程
形成性練習(xí)（4分鐘）
圖1
1.在探究通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向與什么有關(guān)系時，一位同學(xué)做了如圖1、、的三個實(shí)驗(yàn)，AB表示導(dǎo)線，導(dǎo)線上的箭頭表示電流的方向，F(xiàn)表示導(dǎo)線受力的方向，
⑴通過實(shí)驗(yàn)、說明，通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向與 的方向有關(guān)。
⑵通過實(shí)驗(yàn)、說明，通電導(dǎo)線在磁場中的受力方向與 的方向有關(guān)。
圖2
2.如圖2裝置是一個___________模型，當(dāng)接通電源，磁場內(nèi)線圈abcd會________，這個過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化是________能轉(zhuǎn)化為_______能。
課后作業(yè)
實(shí)驗(yàn)題：根據(jù)說明書和互聯(lián)網(wǎng)資料制作小電動機(jī)
思考題：
有人說“通電導(dǎo)體在磁場中受力實(shí)質(zhì)上是磁場對磁場的作用”，請你結(jié)合奧斯特實(shí)驗(yàn)發(fā)表自己的看法。
課后反思
我對《科學(xué)探究：電動機(jī)為什么會轉(zhuǎn)動》這節(jié)課的設(shè)計(jì)主線遵循“從生活走進(jìn)物理，從物理走向社會”的理念，從讓學(xué)生意識到生活中電動機(jī)的存在，感受電動機(jī)的轉(zhuǎn)動開始，進(jìn)入物理層面的探究，利用教師引導(dǎo)的簡化的方法來研究電動機(jī)為什么會轉(zhuǎn)動。在整個過程中，從探究通電導(dǎo)體在磁場中受力這個發(fā)現(xiàn)，到知道電動機(jī)這個偉大發(fā)明對人類社會的意義，學(xué)生的思路又從物理層面走向社會應(yīng)用。
通過課堂授課和學(xué)生探究，我覺得有以下幾方面還是值得借鑒的：
1．經(jīng)過課前大量調(diào)研和實(shí)驗(yàn)，研究出了簡單、直觀、現(xiàn)象明顯的兩件演示實(shí)驗(yàn)器材：強(qiáng)磁場下的通電導(dǎo)體受力演示器，強(qiáng)磁場下的通電單匝線圈轉(zhuǎn)動演示器。這兩件器材，簡單明了地幫助學(xué)生理解了本節(jié)課的重點(diǎn)——“通電導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動”，并對學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)起到了啟發(fā)和糾正錯誤的作用；
2．應(yīng)用自執(zhí)行的Flash交互式動畫演示電動機(jī)有無換向器的轉(zhuǎn)動情況，使學(xué)生更清楚地了解整個受力轉(zhuǎn)動過程，突破了本節(jié)課的難點(diǎn)——“直流電動機(jī)的工作原理”；
3．課后讓學(xué)生去經(jīng)歷了制作小電動機(jī)的過程，學(xué)生的制作熱情高漲，鍛煉了學(xué)生的動手能力，合作精神，同時也讓學(xué)生在實(shí)踐中去了解電動機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動的原理。
我自認(rèn)為本節(jié)課還有很多不足之處：1. 由于本節(jié)內(nèi)容較多，在讓學(xué)生經(jīng)歷探究實(shí)驗(yàn)的過程時間給得不夠充分，對少數(shù)學(xué)生來說顯得節(jié)奏過快；2. 由于課堂時間倉促，沒有太多機(jī)會讓不同的小組之間交流討論，若能設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)讓先成功的小組和后成功的小組交流經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，會使得課堂討論氣氛更加濃郁。
上完課后還需要向其他老師請教的問題：本節(jié)是探究課，調(diào)研發(fā)現(xiàn)，感受電動機(jī)轉(zhuǎn)動后，學(xué)生提出的問題豐富而繁雜，如何引導(dǎo)到本節(jié)課的重點(diǎn)研究方向：電動機(jī)為什么會轉(zhuǎn)動上來呢？學(xué)生提出問題的這一環(huán)節(jié)在本節(jié)課的課堂上是否應(yīng)該弱化？教學(xué)內(nèi)容
對學(xué)生課堂反應(yīng)的預(yù)期
對學(xué)生課堂反應(yīng)的應(yīng)對措施
設(shè)計(jì)意圖
電動機(jī)及其能量轉(zhuǎn)化（3分鐘）
展示生活中的有電動機(jī)的用電器
提問：它們有什么共同特點(diǎn)？
提問：還有哪些用電器也有類似特點(diǎn)？
觀察用電器
回答：通電能動
回答：抽油煙機(jī)……
總結(jié)：把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
表示肯定
表示肯定
學(xué)生通過觀察圖片，進(jìn)一步體會并感受生活中的現(xiàn)象，引起學(xué)生對自然現(xiàn)象求知欲。另外，通過對生活電器的描述更能很快地讓學(xué)生進(jìn)入學(xué)習(xí)物理的狀態(tài)。
2.電動機(jī)模型的構(gòu)造和工作現(xiàn)象（7分鐘）
活動一：感受電動機(jī)的轉(zhuǎn)動
提問：觀察結(jié)構(gòu)，認(rèn)識哪些部件？
任務(wù)：小組合作，讓電動機(jī)轉(zhuǎn)起來
提問：是哪個結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)動？
提問：我手中的線圈為什么轉(zhuǎn)動？
電動機(jī)的線圈為什么轉(zhuǎn)動？
引導(dǎo)研究重點(diǎn)：為什么轉(zhuǎn)動
引導(dǎo)簡化法：把線圈簡化為直導(dǎo)線
回答：磁鐵、線圈
電路連接可能會出現(xiàn)問題
回答：線圈
回答：受力了
回答：受力了
引導(dǎo)和肯定
規(guī)范連接要求，課件展示實(shí)物圖
對研究對象形成真實(shí)的感受，激發(fā)興趣，產(chǎn)生疑問
培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論解釋現(xiàn)象的能力，讓學(xué)生體會理論的重要
3.通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用（15分鐘）
活動二：探究直導(dǎo)線在磁場中通電效果
提問：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？
有什么猜想？
演示實(shí)驗(yàn)：鋁棒在磁場中通電的效果
任務(wù)：利用白盒子里的器材，小組合作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
提問：如何讓鋁棒反向運(yùn)動
任務(wù)：學(xué)案中總結(jié)受力方向和哪些因素有關(guān)
提問：要是同時改變兩個影響因素的方向呢？
演示實(shí)驗(yàn)：同時改變電流方向和磁場方向
回答：直導(dǎo)線、磁場中、通電……
回答：受力、動
觀察實(shí)驗(yàn)，感到新奇
小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可能電路連線出現(xiàn)問題
回答：改變磁場方向，改變電流方向
猜想：可能受力方向不變
小組實(shí)驗(yàn)探究
驗(yàn)證猜想
引導(dǎo)排除外界的影響，讓直導(dǎo)體容易動
課件中出示實(shí)物連接圖
引導(dǎo)總結(jié)
讓學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、猜想的過程
讓學(xué)生經(jīng)歷探究過程
培養(yǎng)小組交流合作的能力
4.電動機(jī)原理（15分鐘）
活動三：探究線圈在磁場中通電效果
演示實(shí)驗(yàn)：單匝線圈在磁場中通電受力情況
接觸電源，小線圈在磁場中發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到某位置擺動幾下就不動了。
投影實(shí)驗(yàn)圖。提問：為什么線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)下去？
提問：如何讓線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動？

提問：如何能及時改變電流呢？
演示實(shí)驗(yàn)：帶有換向器的單匝線圈在磁場中通電持續(xù)轉(zhuǎn)動
動畫展示直流電動機(jī)模型：
介紹換向器
提問：換向器在電動機(jī)中起什么作用？
提問：這個模型是如何持續(xù)轉(zhuǎn)動的？
提示：閱讀課本上有關(guān)換向器工作原理的內(nèi)容，思考換向器是如何改變線圈中的電流的？
學(xué)生描述現(xiàn)象
觀察、理解、可能會提出疑問……
小組討論：
轉(zhuǎn)過平衡位置后，紅藍(lán)邊受力方向不改變，導(dǎo)致線圈無法一直朝原方向轉(zhuǎn)動下去
小組討論……
在平衡位置時改變電流方向即可改變受力方向。
觀察現(xiàn)象
小組討論：及時改變電流方向
小組討論：受力方向的及時變化……
利用Flash動畫再現(xiàn)現(xiàn)象，詳細(xì)講解，從力的角度對線圈進(jìn)行分析。
引導(dǎo)肯定
對換向器的構(gòu)造進(jìn)行明確，動畫演示一遍全過程，再讓學(xué)生進(jìn)行分析
培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論解釋現(xiàn)象的能力
培養(yǎng)學(xué)生分析能力
感受技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵作用
5.課堂小結(jié)（1分鐘）
總結(jié)本節(jié)課由發(fā)現(xiàn)普遍規(guī)律到發(fā)明實(shí)際產(chǎn)品的過程
總結(jié)、體會
體會科學(xué)和技術(shù)對人類社會進(jìn)步的影響

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第三節(jié) 科學(xué)探究：電動機(jī)為什么會轉(zhuǎn)動

版本： 滬科版（2024）

年級： 九年級全冊

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