2020-2021学年六、直流电动机精品教学设计

课题

12.6  直流电动机

教材分析

《直流电动机》 一课选自北师大课标版九年级物理课本第十二章第6节, 教学内容包括 三部分：一是直流电动机的结构； 二是电动机转动的原理，即磁场对通电导体的作用。 三 是直流电动机的工作过程。

      本节课在这一章中的地位和作用：本节课是在学习了电磁场对通电导体的作

用 的基础上进一步深层应用，加深对该原理的理解和认识有着重要的作用。

学情分析

学生对图形图像的感知能力还不够，另外本节对学生立体思维的要求能力较高，而学生立体思维能力不够，故本节内容对学生来说难度较大。

教学目标

1、知识与技能

（1）知道简单直流电动机的原理和主要构造。

（2）知道换向器在直流电动机中的作用。

（3）学会组装简单直流电动机.

2、过程与方法

通过观察、分析、讨论和动手制作电动机模型，知道电动机转动的原理。

3、情感、态度与价值观

通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高科学技术知识的兴趣.

重点

难点

教学重点：直流电动机的工作原理[

教学难点：换向器的作用

教学过程

引入

教师活动

学生活动

设计意图

引

入

课

题

 [展示图片]

展示以上图片，提出问题：

1. 大家认识这辆绿色车牌的公交吗？
2. 你知道这辆车与传统公交车在动力上有什么区别吗？
3. 它是通过什么装置使车动起来的？

过渡语：由于它的电动机使用的直流电，故称为直流电动机。让我们通过这节课的学习，一起来探究直流电动机是如何转动起来的。

学生认真观察图片

预设学生答案：认识，523路公交车。

学生：新能源汽车或者电动车

学生：电动机

从生活引入物理，体现课标从生活走向物理的理念。

新课讲授

教师活动

学生活动

设计意图

新

课

讲

授

活动一  回顾旧知 

提问：将一段通电导体放入磁场中吗，根据此实验的现象能得出什么结论？

 继续提问：其力的方向与什么因素有关呢？

 继续追问：那么当磁场与通电导体相互垂直时，导体受到力的方向如何判断？

追问：当通电导体与磁场方向相互垂直时，怎样来确定受力方向？

要求：那我们现在用左手定则来判断该实验中通电导体ab受力的方向。

提问：则导体ab应该向右运动，请问导体ab在有限的磁场中能不能一直运动下去？为什么？

过渡语：看来这种平动的的方式并不容易使得导体持续运动，想到生活中需要更多的是转动，故我们可以把带有转动轴的线圈放入磁场中，通电后看它会怎样转动。

活动二  让线圈转动起来

1. 通电线圈在磁场中会怎么运动？

要求：先认真阅读文字材料，弄明白如何将线圈放入磁场

提问：

通过阅读我们知道线圈有两种做法，请问这两种做法最大的不同之处是什么？

思考：两组不同的线圈放入磁场中通电后，到底哪组线圈可以转动呢？

要求：为节省上课时间，老师已将这个装置大部分制作已经完成，大家只需要对线圈转动轴进行刮掉相应的漆，4人为一小组进行实验，第一大组组按方法1进行挂漆，第二大组完成方法2，然后通电后观察现象。

提问： 1、3组你们的线圈动了吗？

追问：为什么会转动，原理是什么？

【板书】引出电动机原理，并且板书电动机原理。

继续提问：

1.那请问第一大组你们的线圈持续转动了吗？

2. 那请问你们组（第二大组）的线圈持续转动了吗？

提出质疑：哦？看来你们两大组的结果不一样，为什么方法1全刮的线圈不能持续转动，而方法2的线圈却能持续转动呢？

教师引导分析：

   我们可以先从不转动的线圈进行分析，由于线圈轴两端的漆全部刮掉，接通电源后线圈在任何位置都处于通电状态，为更方便分析它们的受力情况，将实物图转化成简易图，然后再将磁体从竖直方向转到水平放置。

要求：

2. 分析原因

线圈正因为转动，是由于线圈ab，cd边框受力所致，所以请用左手定则判断，当线圈处于甲乙丙图所在位置时ab、cd边框受力情况，并画在学案上。

（理论分析）

教师根据学生对边框受力的分析和已做好的线圈模型解释线圈不转动的原因。（意图：通过重点分析线圈不能持续转动的原因，为线圈如何持续转动做好理论铺垫）

(模型分析)

教师解释：（老师做了一个和图中一样的线圈模具，假如红色边框是ab，蓝色是cd，当线圈初始位置处于甲图水平位置时，则红框受到竖直向上的力，老师用氦气球来实现，而蓝框受到竖向下的力，用重物实现。这两个力大小相等，方向相反，但不在同一条直线。所以线圈顺时针转动，当转动到乙图竖直位置时，这两个力大小相等，方向相反，同时还在同一条直线上，所以这两个力二力平衡，线圈处于平衡位置，这两个力向外拉扯线圈，不能使线圈转动，但线圈是不是立即停止转动？（不会，由于惯性会继续转动）当线圈冲过平衡位置后，由于红蓝线框受力方向不变，这两个力会反向拉线圈，使得线圈无法持续转动，最后线圈经过几次反复后，会停在平衡位置。）

提问：这就是以上线圈不能持续转动的原因，那么为什么转动轴一边全刮另一边半刮的线圈却能够持续转动起来呢？ 大家两人一组进行讨论

过渡提问：这样适时通断电的方法可以使得线圈持续转动，结合不转动线圈的分析，请思考还有没有其他办法也可以使得线圈持续转动下去？

追问：那如何改变呢？

过渡语：由于不断改变磁场方向不太方便，而有一个装置可以在线圈转动过程中可以自动改变电流方向，它就是换向器。

3. 换向器和电刷（改进）

 观察结构：寻找手中电动机模型中换向器部分，并用语言描述其结构。

体验并思考：为了更加明确地探究换向器的作用，我们四人一小组给电动机模型通电，观察现象，并讨论换向器是如何改变电流方向的。

（教师适当引导：）

活动三  实际电动机

     提问：如果电动机的线圈刚好停在平衡位置上，那么通电时能够自行启动吗？为什么？

  播放视频：（关于从单线的电动机模型到多组线圈的实际电动机的演变过程）

预设答案：磁场对通电导体产生力的作用。

学生回答：与电流和磁场方向有关。

学生回答： 可以根据左手定则来判断，

学生回答：左手定则

学生用左手定则判断导体ab受力的方向，并回答：导体ab受力水平向右。

学生回答：不会，因为导体会滑出去。

学生认真阅读学案上“通电线圈在磁场中会怎样运动”的文字材料.

学生回答：方法1是将线圈转动轴上两端的漆全部刮掉，而2中轴上一端的漆全部刮掉，另一端只刮掉了下半周。

学生分组进行实验。通电后观察现象。

学生：线圈动了起来或没动（如果说没动，可以引导学生只要没有静止就是动了，）

学生：因为磁场对通电导体会产生力的作用。

第一大组学生：没有

第二大组组学生：转动了

学生思考

学生根据左手定则来完成学案上线圈受力情况，并尝试分析线圈转动原因。

学生完成学案上ab、cd边框受力分析。

学生认真听讲并思考。

学生讨论并回答：

 (预设答案)首先这样的线圈使得从平衡位置开始转动时，前半周通电，而后半周断电。/这样线圈每转动一周的过程中，只有半周获得动力，在另外半周不受磁场力的作用，由于惯性线圈会继续转过半周，所以可以持续转动下去。

学生：每转过平衡位置时，及时改变线圈受力方向，（或者改变电流方向，教师根据答案不同随机应变）

改变电流方向或者磁场方向。

学生观察电动机模型，指出换向器并描述：换向器是由两个彼此分开的铜半环组成。（教师提出铜半环与线圈两端连接，可以随着线圈的转动而转动。同时电刷结构和作用）

学生代表利用老师做好的电动机模具（带有换向器）来解释换向器的工作原理。

学生认真观看视频

通过回顾上节课的旧知，做好本节课的理论铺垫。

学以致用，并且顺利过渡下一教学环节。

让学生先从最简单的线圈转动开始认识直流电动机，符合学生的认知特点。

阅读电动机制作过程就是培养学生阅读和思考的能力，让学生在课堂上有静心学习的时间和空间。将课堂还给学生。

。

本环节的设计是引起学生的思维冲突，激发学生的学习兴趣和求知欲。

分成转和不转的两大组同时进行实验，可以节省时间，提高课堂效率。

突出了本节课的重点即电动机的原理。

重点分析不转动的原因看起来没有抓住本节课的重点但其实为进一步分析转动甚至是学生对于换向器的理解做好了充分的铺垫工作。

应用自制线圈模具结合理论分析，让学生更加形象的明白线圈不转动的原因，有效突破了本节课的一个潜在的难点。这也是本节课最大的亮点和创新。

在前面分析的基础上，将此难题留给学生，可以培养学生思考问题、解决问题的能力和表达能力。

通过实验设计环节，让学生加深对换向器的认识和理解。

此环节也留给学生，进一步培养学生解决问题的能力，进一步将课堂留给学生。

同时自制电动机模型也是本节课的另一大亮点。

让学生体会到理论、模型到实际电动机是需要一个过程。这个微视频也是本节课的小创新。

反

馈

练

习

1. 结合以上学习，从能量角度分析，你认为电动机的工作过程中能量转化是怎么样的？

2.  电动机的线圈嵌在铁芯上有什么好处？

学生完成作业

知识小节（应用思维导图）

课后反思

本节课难度较大，课标要求不高，介于往届学生对线圈为何转动不能很好理解，所以本节课设计了转和不转两种现象，引起了学生真正的思考，同时教师做了两个教学模具，有效突出了本节课的重点，突破了难点。但是本节课教师引导过多，语言也不是特别流畅，细节把握还不是特别到位，课堂气氛调动的不够，学生回答问题语言表达欠缺，需要老师平时多留给孩子表达的机会，同时加强教师自身业务水平。