14.6 直流電動機教學目標一、知識目標：1了解磁場對通電導線的作用。2了解直流電動機的結構和工作原理。3了解直流電動機換向器的作用。二、能力目標：1經歷制作小小電動機的過程，提高動手能力，激發濃厚的學習興趣。2經歷探究過程，提高實驗觀察能力、分析歸納能力。三、情感目標：通過了解物理知識如何轉化成實際技術應用，進一步提高學習科學技術知識和應用物理知識的興趣。教學重難點教學重點：通電導體在磁場中受力。教學難點：直流電動機的工作原理。教學準備教師準備：電源、開關、蹄形磁體、演示支架各一個，導線若干，演示線圈一個、直流電動機模型一個等。學生合作組器材：蹄形磁體一個、電源一個、開關一個、小小電動機支架一套、導線若干多媒體課件：直流電動機原理演示動畫。設計思路首先利用多媒體展示和學生展示自制電動風扇,船等營造學習電動機的氛圍。然后教師邊演示實驗邊階梯式提問，逐一深化探究問題：1.既然磁針在磁場中會受力轉動，通電導體周圍又有磁場，那么，是不是通電導體在磁場中受力了呢？教師演示；2.通電導體的受力方向是否會發生改變呢？教師演示；3.通電導體的受力方向跟那些因素有關呢？學生猜想，教師演示。4.要是將通電線圈放入磁場中一定會受力，又會怎樣運動呢？學生猜想，教師演示；5.線圈雖可以轉動但不能連續轉動，你有辦法讓其連續轉動嗎？學生聯想討論，得到各種方案，教師參與確定最佳方案，轉入學生分組“想想做做”。通過動手，學生直接感受剛才所學知識，當電動機轉起來以后，學生會興趣盎然，十分興奮。教師以此為契機，引入電動機。結合小小電動機制作，了解結構，引入線圈轉動原理的探究演示。為突破該難點，教學中采用一邊演示轉動現象，一邊解釋線圈邊框受力情況，一邊動畫模擬，增加直觀性。在學生了解了線圈平衡位置附近來回擺動的原因后，提出新的探究問題：小小電動機為什么就能夠連續轉動呢？分析解釋后，再追問：能否在線圈轉過平衡位置時，獲得轉動的動力呢？你有哪些方法呢？最后引出換向器。展示實物。教學過程一、創設情景，提出問題媒體展示：各種用到電動機的裝置、電器。學生舉例：如電動自行車、洗衣機、電扇等身邊的電器，都用到了電動機。提出問題：以上裝置通電即轉，一定是物體受力了，為什么呢？我們知道，小磁針在磁場中會因受力而轉動，通電導體周圍又存在著磁場，會不會是通電的導體在磁場中受力了呢？二、演示一：磁場對通電導線的作用教師組裝演示裝置，并向學生說明：ab導線是同路的一部分，它能夠在支架上自由移動，當有電流通過時，電流方向和磁感線方向是垂直的。1.閉合開關，觀察ab導線是否移動。（現象：ab導線移動）2.對調電源的正負極后，再次閉合開關，觀察ab導線運動方向是否變化。（現象：ab導線移動方向相反）3.保持ab導線中的電流方向不變，對調磁體的兩極，閉合開關，觀察ab導線運動方向是否變化。（現象：ab導線移動方向相反）師生共同總結：通電導線在磁場中會受到力的作用；磁場中通電導體的受力方向跟磁感線的方向和電流的方向有關。教師追問：要是將通電線圈放入磁場中一定會受力，又會怎樣運動呢？三、演示二：通電線圈在磁場中扭動學生猜想：1.一定會受力，向外運動。2.一定會受力，線圈轉動。3.一定會受力，但不動。演示驗證：教師將線圈放入蹄形磁體的磁場中，通電，觀察現象。（現象：扭動后靜止）烘托氣氛：同學們，我們看到線圈轉動了，這和電動機轉動接近了，可還不能連續轉動，怎么辦呢？我有一個巧妙的辦法，有你們來試一試。四、分組實驗：讓線圈轉起來指導學生繞制線圈：將漆包線在火柴盒上繞35圈，兩個線頭在線圈的兩端各伸出約3cm，且在一條直線上。然后用小刀將左端漆包線漆皮全部刮掉，右端漆包線的漆皮刮掉半周。強調：右端漆包線的漆皮刮掉半周，這就是我的妙招！指導學生組裝電動機：將梯形磁鐵N極向上放到支架底座上，在支架上端適當的位置彎出彎鉤，將線圈放上后轉動一下不碰觸磁體且盡可能靠近磁體為宜，再將電路連接好。閉合開關，展示成果：閉合開關后，若線圈不轉動，可用手稍稍轉動一下線圈即可解決。若還不轉，就要耐心的檢查電路是否斷路。五、電動機1電動機的構造：觀察組裝的電動機，有兩個不可或缺的部分：通電后轉動的線圈和提供磁場的磁體。總結出電動機的主要構造：定子和轉子（板書）。然后提出要探究的問題：通電線圈為什么會在磁場中轉動呢？2.演示通電線圈在磁場中的受力及運動情形演示線圈在平衡位置時的情形：當線圈平面與磁感線垂直時，線圈邊框ab、cd所處磁場方向一致，但電流方向相反，所以，受力方向也相反。又因為受力在一條直線上，受平衡力，故線圈不會轉動。播放多媒體動畫演示。演示線圈受力轉動的情形：當線圈位于圖甲時，線圈邊框ab、cd受力方向不在一條直線上，且方向相反，故線圈受到非平衡力，運動狀態改變，發生順時針轉動。播放多媒體動畫演示。演示線圈為何在平衡位置附近來回擺動：當線圈轉至平衡位置時，受力平衡，但由于慣性，必然轉過平衡位置。此時，線圈受力又失去平衡，阻礙了原有的轉動，會導致線圈逆時針反轉。結果，線圈在平衡位置附近來回擺動，無法連續轉動。播放多媒體動畫演示。3.提問：我們的小小電動機為什么能夠連續轉動下去呢？指導學生分析：右端的漆包線僅刮掉半圈，由此推斷，當線圈轉到平衡位置時，電路斷路，故失去了阻礙線圈轉動的力，線圈由于慣性繼續轉動，直到再次轉過平衡位置時，電路又形成通路，線圈再次獲得轉動的動力，加速轉動。循環往復，線圈出現了連續轉動。4.教師追問：能否在線圈轉過平衡位置時，獲得轉動的動力呢？你有哪些方法呢？啟發學生聯想已學知識，討論尋找可能的方法：1.在線圈剛轉過平衡位置時，改變磁感線的方向；2.在線圈剛轉過平衡位置時，改變電流的方向。其中，改電流的方向應該是方便的，那么，怎么改變呢？由此引出換向器。5.直流電動機的換向器：先展示換向器模型，介紹構造：兩個銅半環，兩個電刷。然后分析工作過程及作用：每當線圈轉過平衡位置時改變線圈中的電流方向。最后展示實際直流電動機的轉子，觀察由多組線圈對應多組換向片的換向器