第十七章 從指南針到磁浮列車第三節 科學探究：電動機為什么會轉動教師：單位：第十七章 從指南針到磁浮列車第三節 科學探究：電動機為什么會轉動課程標準科學內容通過實驗，了解通電導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。科學探究能從日常生活、自然現象或實驗觀察中發現與物理學有關的問題，能書面或口頭表述發現的問題；能對探究的方向和可能出現的探究結果進行推測與假設；經歷科學探究過程，具有初步的科學探究能力，樂于參加與科學技術有關的活動，有運用研究方法的意識； 經歷從物理現象和實驗中歸納科學規律的過程，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。學習任務分析電動機是電磁學知識的重要應用，本節是在學生學習了電流的磁場之后，進一步研究電流在磁場中受力的情況。本節內容主要包括兩部分：一條科學規律（磁場對通電導線的作用）、一個生活發明（電動機）。 從一個普遍的科學規律的發現，到最終實際應用產品的發明，人類經歷了漫長而艱辛的探索過程。通過對這個過程的探究和學習，可以讓學生知道物理學在生產生活實踐中起到了重大作用，使孩子們對物理學具有神奇感、求知欲，產生并長期保持學習物理、學好物理的濃厚興趣。更重要的是讓學生體驗科學研究過程的艱辛，養成實事求是的科學態度和敢于創新的科學精神。學生現狀分析學生已經學習了電流的磁場，對電磁現象有著濃厚的興趣和強烈的求知欲望。電動機在實際中應用廣泛，學生對于生活中的電動機充滿了好奇，但學生對其內部構造并不熟悉，易憑經驗和感覺對現象進行解釋。學生的抽象思維能力不強，這就使學生較難理解本節換向器的作用。 學習目標1.知道電動機工作時能量的轉化。2.通過實驗，了解通電導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。3.通過探究，能說出電動機轉動的原理。學習評價目標1通過學生在活動1（感受電動機的轉動）中的表現及相應習題【形成性練習2】的解答情況進行評價，預期達成度100。目標2通過學生在活動2（探究直導線在磁場中通電效果）中的表現及相應習題【形成性練習1】的解答情況進行評價，預期達成度95。目標3通過學生在活動3（探究線圈在磁場中通電效果）中的表現及相應習題【形成性練習2】的解答情況進行評價，預期達成度90。學習重點和難點1. 重點：通電導線在磁場中受到力的作用。2. 難點：直流電動機的構造和工作原理。教法和學法講解討論法 問題引領法 探究學習法教學準備教學課件：17.3 電動機PPT，其中內嵌多個GIF動態圖片和兩個自執行交互式動畫文件演示實驗器材：強磁場條件下的通電導體在磁場中受力演示器、單匝線圈電動機原理演示器分組實驗器材：電動機模型，通電導體在磁場中受力演示器教學過程教學內容對學生課堂反應的預期對學生課堂反應的應對措施設計意圖1 電動機及其能量轉化（3分鐘）展示生活中的有電動機的用電器提問：它們有什么共同特點？提問：還有哪些用電器也有類似特點？觀察用電器回答：通電能動回答：抽油煙機總結：把電能轉化為機械能表示肯定表示肯定學生通過觀察圖片，進一步體會并感受生活中的現象，引起學生對自然現象求知欲。另外，通過對生活電器的描述更能很快地讓學生進入學習物理的狀態。2.電動機模型的構造和工作現象（7分鐘）活動一：感受電動機的轉動提問：觀察結構，認識哪些部件？任務：小組合作，讓電動機轉起來提問：是哪個結構在轉動？提問：我手中的線圈為什么轉動？電動機的線圈為什么轉動？引導研究重點：為什么轉動引導簡化法：把線圈簡化為直導線回答：磁鐵、線圈電路連接可能會出現問題回答：線圈回答：受力了回答：受力了引導和肯定規范連接要求，課件展示實物圖對研究對象形成真實的感受，激發興趣，產生疑問培養學生運用所學理論解釋現象的能力，讓學生體會理論的重要3.通電導線在磁場中受到力的作用（15分鐘）活動二：探究直導線在磁場中通電效果提問：如何設計實驗？有什么猜想？演示實驗：鋁棒在磁場中通電的效果任務：利用白盒子里的器材，小組合作進行實驗提問：如何讓鋁棒反向運動任務：學案中總結受力方向和哪些因素有關提問：要是同時改變兩個影響因素的方向呢？演示實驗：同時改變電流方向和磁場方向回答：直導線、磁場中、通電回答：受力、動觀察實驗，感到新奇小組進行實驗，可能電路連線出現問題回答：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驗探究驗證猜想引導排除外界的影響，讓直導體容易動課件中出示實物連接圖引導總結讓學生經歷設計實驗、猜想的過程讓學生經歷探究過程培養小組交流合作的能力4.電動機原理（15分鐘）活動三：探究線圈在磁場中通電效果演示實驗：單匝線圈在磁場中通電受力情況接觸電源，小線圈在磁場中發生轉動，轉到某位置擺動幾下就不動了。投影實驗圖。提問：為什么線圈不能持續轉下去？提問：如何讓線圈持續轉動？提問：如何能及時改變電流呢？演示實驗：帶有換向器的單匝線圈在磁場中通電持續轉動動畫展示直流電動機模型：介紹換向器提問：換向器在電動機中起什么作用？提問：這個模型是如何持續轉動的？提示：閱讀課本上有關換向器工作原理的內容，思考換向器是如何改變線圈中的電流的？學生描述現象觀察、理解、可能會提出疑問小組討論：轉過平衡位置后，紅藍邊受力方向不改變，導致線圈無法一直朝原方向轉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動畫再現現象，詳細講解，從力的角度對線圈進行分析。引導肯定對換向器的構造進行明確，動畫演示一遍全過程，再讓學生進行分析培養學生運用所學理論解釋現象的能力培養學生分析能力感受技術創新的關鍵作用5.課堂小結（1分鐘）總結本節課由發現普遍規律到發明實際產品的過程總結、體會體會科學和技術對人類社會進步的影響形成性練習（4分鐘）圖11.在探究通電導線在磁場中的受力方向與什么有關系時，一位同學做了如圖1、的三個實驗，AB表示導線，導線上的箭頭表示電流的方向，F表示導線受力的方向，通過實驗、說明，通電導線在磁場中的受力方向與 的方向有關。通過實驗、說明，通電導線在磁場中的受力方向與 的方向有關。圖22.如圖2裝置是一個___________模型，當接通電源，磁場內線圈abcd會________，這個過程發生的能量轉化是________能轉化為_______能。課后作業實驗題：根據說明書和互聯網資料制作小電動機思考題：有人說“通電導體在磁場中受力實質上是磁場對磁場的作用”，請你結合奧斯特實驗發表自己的看法。課后反思我對科學探究：電動機為什么會轉動這節課的設計主線遵循“從生活走進物理，從物理走向社會”的理念，從讓學生意識到生活中電動機的存在，感受電動機的轉動開始，進入物理層面的探究，利用教師引導的簡化的方法來研究電動機為什么會轉動。在整個過程中，從探究通電導體在磁場中受力這個發現，到知道電動機這個偉大發明對人類社會的意義，學生的思路又從物理層面走向社會應用。 通過課堂授課和學生探究，我覺得有以下幾方面還是值得借鑒的： 1經過課前大量調研和實驗，研究出了簡單、直觀、現象明顯的兩件演示實驗器材：強磁場下的通電導體受力演示器，強磁場下的通電單匝線圈轉動演示器。這兩件器材，簡單明了地幫助學生理解了本節課的重點“通電導體在磁場中受力運動”，并對學生的探究實驗起到了啟發和糾正錯誤的作用；2應用自執行的Flash交互式動畫演示電動機有無換向器的轉動情況，使學生更清楚地了解整個受力轉動過程，突破了本節課的難點“直流電動機的工作原理”； 3課后讓學生去經歷了制作小電動機的過程，學生的制作熱情高漲，鍛煉了學生的動手能力，合作精神，同時也讓學生在實踐中去了解電動機連續轉動的原理。 我自認為本節課還有很多不足之處：1. 由于本節內容較多，在讓學生經歷探究實驗的過程時間給得不夠充分，對少數學生來說顯得節奏過快；2. 由于課堂時間倉促，沒有太多機會讓不同的小組之間交流討論，若能設計在實驗環節讓先成功的小組和后成功的小組交流經驗教訓，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：本節是探究課，調研發現，感受電動機轉動后，學生提出的問題豐富而繁雜，如何引導到本節課的重點研究方向：電動機為什么會轉動上來呢？學生提出問題的這一環節在本節課的課堂上是否應該弱化