NB物理创新课堂|第20期:电动机
你知道通电后电动机为什么会转动吗?它是根据什么原理工作的呢?就让我们一起来探究电动机的奥妙吧!
展示风扇内的小电机,并给它通电,让它转起来。
你知道通电后电动机为什么会转动吗?它是根据什么原理工作的呢?就让我们一起来探究电动机的奥妙吧!
探究点一 磁场对电流的作用
活动1:利用NB物理实验展示下面所示的装置。
让学生猜想一下,当开关闭合后,将会观察到什么现象?
闭合开关,让学生观察实验现象?
根据实验现象讨论、交流产生此现象的原因是什么?
老师适当点拨:
现象 → 原因 → 有磁场
↓ ↓ ↓
导线运动 → 受力的作用 → 通电导体是磁体
归纳总结:磁场对通电导体有力的作用。
知识拓宽:并不是所有的通电直导线在磁场中都受到力的作用,当通电直导线与磁感线方向平行时,此时通电的直导线不受力的作用。
活动2:要想改变导体在磁场中的运动方向,如何操作?学生交流、讨论,发表自己的观点,老师总结。
总结:改变磁场的方向;可以改变电流的方向。
活动3:根据学生的猜想,进行验证。让学生观察实验现象,讨论得出实验结论。
归纳总结:通电导线在磁场中受力方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关;当电流方向、磁感线方向发生改变时,通电导体受力方向也发生改变。
活动4:根据实验现象,大家讨论一下,在这个装置在能量的转化是怎样的?在生活中哪些用电器是利用这一原理来工作的?学生交流、讨论,发表自己的观点。
归纳总结:
(1)将电能转化为机械能;
(2)生活中的电动车、电风扇、电动机等工作时的原理与此相同。
探究点二 电动机的基本构造
活动1:一根通电直导线在磁场会受力运动,一个通电的线圈在磁场中会怎样呢?展示如图所示的装置,让同学们猜想,然后再展示。
活动2:让学生讨论、交流转动的原因。然后各组发表自己的观点。师归纳总结。
归纳总结:
思路:将通电线圈分解为四个通电直导线,即导线ab、导线bc、导线cd、导线da。导线bc、导线da的方向与磁感线方向平行,故不受力的作用,导线ab、导线cd处在同一磁场中,但通过电流的方向相反,故受力方向相反,所以通电的线圈会在磁场中会转动。
活动3:根据原因的分析,说出导线ab、导线cd所受力的特点?
总结:这两个力的大小相等、方向相反,作用在同一个线圈上,但不在同一条直线上。
活动4:线圈能否在磁场中持续转动?为什么?采取什么措施让线圈持续转动?从受力的角度展开分析。
总结:力的特点:如图所示,此时这两个力的大小相等、方向相反,作用在同一个线圈上,且在同一条直线上,属于一对平衡力,故将会在这个位置处于静止状态。
措施:改变磁感线的方向或者改变线圈中电流的方向。
活动5:让学生自学课本P136找出要让通电线圈在磁场中持续转动的方法,然后交流,利用NB物理实验演示换向器原理。
活动6:根据以上的探究,总结说出电动机的工作原理、能量转化、构造。学生之间交流、讨论,阐明自己的观点,不同意见的,给予补充。
利用NB物理展示小电机结构:
归纳总结:
(1)原理:通电线圈在磁场中受力转动。
(2)构造:电动机由能够转动的线圈和固定不动的磁体两部分组成。在电动机里,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子。
(3)电动机转动的方向:与电流和磁场方向都有关,改变电流方向或磁场方向,电动机的转动方向就随之改变;但如果同时改变电流方向和磁场方向,电动机的转动方向不变。
(4)能的转化:电动机工作时,将电能转化为机械能。
活动7:走进生活,列举出生活中的电动机有哪些?在使用的过程中有什么优点?
归纳总结:
(1)应用:电风扇、洗衣机等多数用交流电动机。电动玩具、录音机等小型电器多使用直流电动机。
(2)电动机的优点:构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、价格便宜、无污染。
板书设计
教学反思
本节内容是由两部分组成,教学的重点是“磁场对通电导线的作用”。
在设计上,我首先让学生根据实验装置做出猜想,然后再利用NB物理进行实验验证,进而得出磁场对通电导体有力的作用。
利用NB物理实验,可以使全体学生清晰的观察到实验现象。在处理电动机的工作原理时,由于这一部分知识比较抽象,我把线圈分解为通电的直导线,这一对学生来说就化抽象为形象、化复杂为简单,就很容易接受了。但线圈在磁场中不能够持续转动?怎么办。此时让学生出谋划策,这样就使得学生在不知不觉中接受了换向器这一知识点。
本节内容较多,充分利用NB物理实验软件的探究性,将实验效果充分的展示给学生,并将电动机的内部结构进行展现,让学生对电动机的结构有了更加深入的了解。