九年级全册安装直流电动机模型教案

这是一份九年级全册安装直流电动机模型教案，共10页。教案主要包含了即学即练1等内容，欢迎下载使用。
四、安装直流电动机模型  通过安装直流电动机模型的活动，进一步理解磁场对通电线圈的作用。  在独立操作中，进一步了解电动机的基本构造和工作原理，加深对换向器作用的理解。知识点01  电动机（1）原理：电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，是将电能转化为机械能的装置。（2）构造：电动机是由转子(能够转动的部分)和定子(固定不动的部分)两部分组成的。（3）换向器是由两个铜制半环构成的，两者彼此绝缘。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。（4）电动机的转动方向由电流方向和磁场方向决定。改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调磁极）。（5）电动机转速的大小与线圈的匝数、线圈中电流的大小、磁场的强弱有关，即线圈匝数越多，电流越大，磁场越强，转速越快。提高电动机转速的方法：增加线圈的匝数、增加磁体的磁性、增大电流。（6）与热机相比，电动机的优点：构造简单；控制方便；体积小；无污染；效率高；功率可大可小。解读：（1）通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。（当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，力的方向也随之改变；当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。）（2）当通电导线与磁感线垂直时，磁场对通电导线的力最大；当通电导线与磁感线平行时，磁场对通电导线没有力的作用。【即学即练1】针对练习1 小明将直流电动机模型接入电路，闭合开关后，发现电动机不工作。他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动，其原因可能是（     ）A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良B．电源电压太低C．线圈刚好处于平衡位置D．线圈中的电流太小【即学即练1】 在如图所示的实验装置中，当开关闭合时，能观察到导体棒ab沿金属导轨运动.利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是（     ）A.电热器          B.发电机           C.电动机           D.电磁继电器 【典例1】在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。如图所示，图表示直导体a在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F，选项的四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是（　　）    A．    B．    C．    D．题组A  基础过关练1．（2021•无锡模拟）如图甲所示，将一对用软磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有间隙，就制成了一种磁控元件﹣﹣干簧管，以实现自动控制。某同学自制了一个线圈，将它套在干簧管上，制成一个干簧继电器，用来控制灯泡的亮灭，如图乙所示为工作原理图。与干簧继电器在工作中所利用的电磁现象无关的是（　　）A．磁化 B．电流的磁效应 C．磁极间的相互作用 D．磁场对电流的作用2．（2020•宿迁中考）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（　　）A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下3．（2021•常州模拟）小明用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示，闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动。为使线圈持续转动，下列措施中可行的是（　　）A．换用电压更大的电源 B．换用磁性更强的磁体 C．重新制作匝数更多的线圈，将线圈两端的漆全部刮去 D．在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈题组B  能力提升练1．（2021•广州模拟）线圈 abcd转动过程中经过图甲、乙位置时，导线 a b 所受磁场力的方向（　　）A．相反，是由于磁场方向相反了 B．相反，是由于流过ab的电流方向相反了 C．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了 D．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变2．（2021•盐城模拟）小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后（有电流通过灯丝，灯就发光），他们看到的现象分别是（　　）A．小明看到线圈连续转动，灯时亮时灭 B．小华看到线圈连续转动，灯连续发光 C．小华看到线圈左右摆动，灯时亮时灭 D．小明看到线圈左右摆动，灯连续发光3．（2021•宿迁模拟）如图所示，干电池底部吸有强磁铁（可导电），在干电池的正极上支有一“门”字形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能够一起绕干电池持续转动，圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好。导线框转动的动力来源（　　）A．只有线框A侧受到磁场对电流的作用 B．只有线框B侧受到磁场对电流的作用 C．线框A侧、B侧都受到磁场对电流的作用 D．线框A侧、B侧都不受到磁场对电流的作用，是受到的其它外力题组C  培优拔尖练 (2021·安徽省)图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成合闭电路，在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则 线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下
B. 线圈由图示位置转过时，电流沿dcba流过线圈
C. 线圈由图示位置转过时，dc边受到磁场的作用力向下
D. 线圈由图示位置转过时，ab边受到磁场的作用力向下(2021·浙江省嘉兴市)电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。
如图所示是电动机原理图，将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到______ ，使线圈转动起来。
某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中______ 来实现倒车。
四、安装直流电动机模型  通过安装直流电动机模型的活动，进一步理解磁场对通电线圈的作用。  在独立操作中，进一步了解电动机的基本构造和工作原理，加深对换向器作用的理解。知识点01  电动机（1）原理：电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，是将电能转化为机械能的装置。（2）构造：电动机是由转子(能够转动的部分)和定子(固定不动的部分)两部分组成的。（3）换向器是由两个铜制半环构成的，两者彼此绝缘。换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。（4）电动机的转动方向由电流方向和磁场方向决定。改变电动机转动方向的方法：改变电流方向（交换电压接线）或改变磁感线方向（对调磁极）。（5）电动机转速的大小与线圈的匝数、线圈中电流的大小、磁场的强弱有关，即线圈匝数越多，电流越大，磁场越强，转速越快。提高电动机转速的方法：增加线圈的匝数、增加磁体的磁性、增大电流。（6）与热机相比，电动机的优点：构造简单；控制方便；体积小；无污染；效率高；功率可大可小。解读：（1）通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。（当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时，力的方向也随之改变；当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时，力的方向不变。）（2）当通电导线与磁感线垂直时，磁场对通电导线的力最大；当通电导线与磁感线平行时，磁场对通电导线没有力的作用。【即学即练1】针对练习1 小明将直流电动机模型接入电路，闭合开关后，发现电动机不工作。他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动，其原因可能是A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良B．电源电压太低C．线圈刚好处于平衡位置D．线圈中的电流太小1. C解析：当电动机线圈处于平衡位置时，受平衡力的作用不转动，用手轻轻地碰了一下线圈后，使线圈转过平衡位置，及时改变了线圈中电流的方向，这时通电线圈在磁场中受到力的作用，线圈会不停转动起来，直流电动机模型开始正常工作。【即学即练1】 在如图所示的实验装置中，当开关闭合时，能观察到导体棒ab沿金属导轨运动.利用这一现象所揭示的原理可制成的设备是（     ）A.电热器          B.发电机           C.电动机           D.电磁继电器【典例1】在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。如图所示，图表示直导体a在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F，选项的四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是（　　）    A．    B．    C．    D．解：由图可看出，在用左手定则判定时，可以让磁感线穿过掌心，四指指向电流方向，大拇指指向力的方向。则可以判出：A中力向下，B中力向右，C中力向左，D中力向右。答案：C。题组A  基础过关练1．（2021•无锡模拟）如图甲所示，将一对用软磁性材料制成的弹性舌簧密封于玻璃管中，舌簧端面互叠，但留有间隙，就制成了一种磁控元件﹣﹣干簧管，以实现自动控制。某同学自制了一个线圈，将它套在干簧管上，制成一个干簧继电器，用来控制灯泡的亮灭，如图乙所示为工作原理图。与干簧继电器在工作中所利用的电磁现象无关的是（　　）A．磁化 B．电流的磁效应 C．磁极间的相互作用 D．磁场对电流的作用解：S闭合时，控制电路接通，线圈产生磁场，舌簧被磁化，在两舌簧端面形成异名磁极，因相互吸引而吸合，于是工作电路接通。S断开时，两舌簧退磁，在弹力作用下分开，工作电路断开。故该装置中利用了电流的磁效应、磁化及磁极间的相互作用。没有利用磁场对电流的作用。答案：D。2．（2020•宿迁中考）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（　　）A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向上 D．竖直向下解：通电导体在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向有关，同时对调电源与磁体的两极，即同时改变电流的方向和磁场的方向，则导体受力方向不变，还是水平向右运动。答案：A。3．（2021•常州模拟）小明用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示，闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动。为使线圈持续转动，下列措施中可行的是（　　）A．换用电压更大的电源 B．换用磁性更强的磁体 C．重新制作匝数更多的线圈，将线圈两端的漆全部刮去 D．在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈解：将线圈两端的漆全部刮去后，没有了换向器，不能改变线圈中的电流方向，就不能改变线圈的受力方向，所以闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置、不能持续转动，要想让线圈持续转动，需增加换向器，即在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故D符合要求；换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈不能改变线圈的受力方向，仍然不能持续转动，故ABC不符合要求。答案：D。题组B  能力提升练1．（2021•广州模拟）线圈 abcd转动过程中经过图甲、乙位置时，导线 a b 所受磁场力的方向（　　）A．相反，是由于磁场方向相反了 B．相反，是由于流过ab的电流方向相反了 C．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了 D．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变解：由于电流从电源的正极出发，故此时图甲中ab的电流方向是由b到a；在图乙中，由于磁场的方向没有改变，电流的方向是由a到b，故此时线圈受力的方向改变。答案：B。2．（2021•盐城模拟）小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后（有电流通过灯丝，灯就发光），他们看到的现象分别是（　　）A．小明看到线圈连续转动，灯时亮时灭 B．小华看到线圈连续转动，灯连续发光 C．小华看到线圈左右摆动，灯时亮时灭 D．小明看到线圈左右摆动，灯连续发光解：小华将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用为转动，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，灯时亮时灭，故BC错误；小明把两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，但电路中有持续的电流，灯泡会持续发光，故A错误，D正确。答案：D。3．（2021•宿迁模拟）如图所示，干电池底部吸有强磁铁（可导电），在干电池的正极上支有一“门”字形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能够一起绕干电池持续转动，圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好。导线框转动的动力来源（　　）A．只有线框A侧受到磁场对电流的作用 B．只有线框B侧受到磁场对电流的作用 C．线框A侧、B侧都受到磁场对电流的作用 D．线框A侧、B侧都不受到磁场对电流的作用，是受到的其它外力解：干电池底部吸有强磁铁，周围存在磁场，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，则线框B侧有电流通过（即线框B侧是通电导体），所以线框B侧受到磁场对电流的作用力而运动；而线框A侧没有通电，所以A侧没有受到磁场的作用力；故B正确，ACD错误。答案：B。 题组C  培优拔尖练 (2021·安徽省)图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成合闭电路，在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则 线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下
B. 线圈由图示位置转过时，电流沿dcba流过线圈
C. 线圈由图示位置转过时，dc边受到磁场的作用力向下
D. 线圈由图示位置转过时，ab边受到磁场的作用力向下【答案】D【解析】解：图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，ab边与dc边中电流方向相反，磁场方向不变，所以ab边受到磁场的作用力向上，故A错误；
线圈由图示位置转过时，ab转到右侧，dc转到左侧，线圈中电流沿abcd流过线圈，故B错误；
磁场方向不变，此时dc边电流方向与图示中dc边电流方向相反，所以dc边受到磁场力方向向上，故C错误；
ab边电流方向与图示中ab边电流方向相反，所以ab边受到磁场的作用力向下，故D正确。
故选：D。
通电导体在磁场受力方向与磁场方向和导体中电流方向有关，磁场方向或导体中电流方向改变时，导体受力方向改变，磁场方向和导体中电流方向都改变，导体受力方向不变；
换向器由两个半环EF和电刷AB组成它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流方向，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
本题考查电动机工作原理，关键知道换向器的作用，通电导体在磁场受力方向与磁场方向和导体中电流方向两个因素有关。(2021·浙江省嘉兴市)电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。
如图所示是电动机原理图，将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到______ ，使线圈转动起来。
某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，只要按下倒车开关就能改变线圈中______ 来实现倒车。【答案】力的作用  电流的方向【解析】解：将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd在磁场中受到磁力的作用，ab、cd的受力方向相反，使得线圈转动起来；
某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的，遇到障碍时，磁场的方向不变，只要按下倒车开关就能改变线圈中电流的方向，从而改变磁场力的方向，来实现倒车。
故答案为：力的作用；电流的方向。
通电导体在磁场中受到力的作用；
通电导体在磁场中受到的磁场力的方向与电流方向和磁场方向有关。
本题考查了电动机的工作原理、磁场力的影响因素，属于基础题。