《科学探究：电动机为什么会转动》探究教案1 (1).doc
第三节科学探究:电动机为什么会转动
教学目标
【知识与技能】
1.了解磁场对通电导线的作用。
2.了解直流电动机的结构和工作原理。
3.了解直流电动机的优点及其应用。
【过程与方法】
经历制作模拟电动机的过程,通过实验探究直流电动机的结构和工作原理。
【情感·态度·价值观】
通过了解物理知识如何转化成实际技术应用,进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。
教学重难点
【教学重点】
1.电动机的工作原理。
2.直流电动机的能量转化。
【教学难点】
明确电动机是怎样转动的以及电动机能够持续转动的原因。
教学过程
一、新课导入
电动车、电梯、电扇、冰箱、洗衣机,以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机的应用非常广泛,种类也很多,但它们工作的原理是一样的,都是由电动机带动运转的。可电动机为什么会转动呢?
二、教学步骤
探究点1观察并研究电动机的结构
[阅读课本]P149“(一)观察并研究电动机的结构”。
[思考]通过观察,你认为电动机主要是由哪些部件组成的呢?
[提示]大家很容易观察到磁铁和线圈,这是电动机的两个主要部件,还有两个部件分别叫换向器和电刷。
[思考]通电后继续观察,哪些部件是固定的?哪些部件可以转动?
[提示]磁铁是固定的,通电后线圈转动;电刷是固定的,通电后换向器随着线圈一起转动。
[思考]继续观察,通电后电流是怎样流过电动机的呢?
[提示]根据电流的流向观察,电流是从电源的正极流向电刷——换向器——线圈——换向器——电刷——电源的负极这样流过电动机的。
[思考]通电后电动机不能转动,你会检查哪些地方呢?
[提示]先用手拨动一下线圈,如果还不能正常转动,需检查电源、开关等各部件是否完好,检查电刷是否松动等。
[思考]电动机转动的原因是什么呢?
[提示]线圈中有电流流过,线圈在磁场中,受到了力的作用所以转动。
[思考]你能设计实验验证自己的猜想吗?
[提示]将正在转动的电动机切断电源,观察电动机是否转动;拿走磁体,观察电动机是否转动。
[归纳提升]电动机的转动跟磁体和电流有关。由于磁场对通电线圈产生力的作用,电动机才会转动起来。
探究点2转动的原理
[阅读课本]P150“(二)转动的原理”。
[思考]实验中用金属杆代替了电动机中的什么部件?这样做的优点是什么?
[提示]通电金属杆放在磁场中,观察金属杆是否受力运动,相当于电动机中的线圈。这种设计把复杂的线圈简化成一根金属杆,采用了“简化”的思想方法,忽略次要因素,抓住核心因素,使复杂问题简单化,同时又不影响问题研究的结果。
[思考]通过什么现象判断金属杆受到磁场力的作用呢?你认为会对实验现象产生影响的因素有哪些?
[提示]金属杆运动说明受到了力的作用。影响因素主要是金属杆和导轨之间的摩擦力,所以一般用轻质的铝金属杆,实验前将导轨和金属杆拉直,减小摩擦带来的影响。
[思考]实验时,开关可以长时间闭合吗?
[提示]通电后电路相当于短路,短暂闭合开关观察现象,然后立即断开开关。
[思考]不同组的实验,金属杆的运动方向不同,你认为这是什么原因呢?
[提示]磁场有方向,电流也有方向,可能与这两个因素有关。
[思考]如何设计实验验证呢?
[提示]采用控制变量法。一次控制电流的方向不变,改变磁场的方向;一次控制磁场的方向不变,改变电流的方向。
[归纳提升]磁场对通电导体具有力的作用,其力的方向与磁场和电流的方向有关。只改变磁场方向或电流方向,通电导体的受力方向改变,当磁场方向和电流方向同时改变时,通电导体的受力方向不变。
[习题]下图是探究“通电导线在磁场中受力”的实验装置。瞬间接通电路,原来静止的导线ab向右运动。要使导线ab向左运动,可行的措施是 ()
A.将磁体N、S极对调
B.增大电源电压
C.换用磁性更强的磁体
D.将磁体N、S极对调,同时改变电流的方向
[分析]通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关。只改变磁场方向,运动方向改变;电流方向和磁场方向同时改变,运动方向不变。导体在磁场中受力方向与电源电压和磁性强弱无关。
[答案]A
[思考]你有办法让金属杆在轨道上持续往复运动吗?
[提示]如果能够及时地改变电流方向,就能改变金属杆的受力方向,金属杆的运动方向也会发生改变。
探究点3电动机怎样转动
[阅读课本]P151“(三)电动机怎样转动”。
[思考]观察一下电动机为什么能持续转动呢?
[提示]观察电动机的换向器,换向器由两个铜半环组成,铜半环分别跟线圈两端相连,它们彼此绝缘。
[思考]用手使线圈缓慢转动,观察换向器是如何改接电源正负极的呢?
[提示]换向器随线圈一起转动的过程中,交替跟两个电刷接触,使得每当线圈转到一定的位置时,就会自动改接电源的正负极,从而改变线圈中的电流方向。
[思考]换向器改变线圈中的电流方向后,为什么线圈