人教版九年級全一冊20.4《電動機》教學設計

李雅瓊++胡銀泉

摘要：生活中的電動機基本上是封閉的，學生很少見得到其內部機構，就算見到，也不容易理解電動機的工作原理，尤其是電動機持續轉動的原因換向器的作用.該部分圍繞通電線圈持續轉動需要解決的兩個問題（引線的纏繞、平衡位置后的阻礙作用）展開.利用自制教具幫助學生直觀理解，強化重點，突破難點，另增加趣味物理小實驗，教學效果顯著.

關鍵詞：電動機；教學設計；換向器；自制教具

作者簡介：李雅瓊（1993-）女，廣西南寧，在讀碩士，學科教學（物理）；胡銀泉（1962-）男，江西南昌，副教授，物理教學研究.一教材學情分析

《電動機》選自人教版物理九年級全一冊的第二十章第四節，該課內容主要包括兩部分：一是了解磁場對通電導體的作用.二是在學生經歷模擬電動機的過程中，了解直流電動機的構造以及工作原理.本節課是在學生學習了磁場的基本性質以及電生磁的基礎上，從磁體對通電導體的作用分析出導體運動方向與磁場方向和電流方向有關.通過對這兩個因素的分析引出了怎么讓線圈持續轉動，進而提出這一理論在人類生活中的重要應用——電動機，并導出其工作原理，拓寬學生的知識面，與生活和生產緊密聯系，充分體現了從生活走向物理，從物理走向社會的新的課程理念.同時本節內容也為后繼課程磁生電作了鋪墊，起著承上啟下的作用.

在知識基礎上，學生已經學習了電路的基礎知識，磁場的基本性質，電流的磁效應.在認知層面上因為生活中的電動機基本上是封閉的，學生很難對其內部結構獲得直觀的感性認識，而初中學生思維雖然處在形象思維向抽象思維過渡階段，但仍以形象思維為主.

二目標要求

1.知識與技能目標：通過實驗，知道磁場對通電導體有力的作用，知道力的方向與電流方向和磁場方向有關；通過實驗觀察，知道磁場能使通電線圈轉動，了解換向器的工作原理；了解直流電動機的構造、工作原理及能量的轉化.

2.過程與方法目標：經歷探究過程，培養實驗操作技能和實驗操作興趣.

3.情感態度與價值觀：通過實驗“讓線圈轉起來”，體驗在克服種種困難成功解決物理問題時的喜悅.

三重難點

重點：通電導體在磁場中受到力的作用，受力方向與電流的方向、磁場的方向有關.

難點：電動機能夠持續轉動的原因及換向器的作用.

四教具與學具

多媒體投影儀，2個自制教具模型、磁鐵、銅線、學生電源、電池、導體棒、紙質矩形框架等

五教學過程

（一）新課引入：

1.引入轉動

師：PPT展示通電后就動的電器，借此引出電動機；

生：踴躍發言，列舉生活中還有哪些帶電動機的電器設備；

設計意圖：培養學生聯系生活的習慣.

2.簡易電動機

師：展示由強磁鐵，五號電池，銅線圈制作的“動心”簡易電動機（如圖1）.

生：觀察并思考轉動的原因.

設計意圖：簡單好玩的電動機模型可以激發學生的求知欲和好奇心.

3.回顧奧斯特實驗

啟發學生逆向思考，通電導線與磁之間也存在相互作用.

設計意圖：類比舊知識，啟發新知識，培養學生逆向思維能力.

（二）新課教學

1.磁場對通電導體的作用（如圖2）

教師提供器材：磁鐵、輕質金屬棒（錫箔筒效果較好）、電源、開關等.

學生設計實驗：閉合開關，金屬棒會運動，證實通電導體在磁場中受到力的作用.

設計意圖：激發學生探究意識，通過探究實驗和總結實驗結論，檢驗自己的判斷.

師：通電導體在磁場中運動方向是固定的嗎？若不固定，可能與什么因素有關？

生：控制變量法記錄現象結果到表格（表1），歸納總結實驗結論.

設計意圖：了解科學探究的一般步驟，有利于科學的方法解決實際問題的意識.

表1通電導線在磁場中的受力情況

電流方向磁場方向受力情況123師：若不改變電流方向或磁場方向，通電導體在磁場中受力時只能朝著固定方向運動，然而現實中沒那么大的磁鐵，故而無實際應用.那么如何將通電導體在磁場中的受力運動利用到實際當中去呢？

生：像“動心”簡易電動機一樣轉起來.

師：除了可以是心形銅線圈，還可以是矩形銅線圈、鋁制易拉罐做的金屬圈，或者是不被磁鐵吸引的金屬圈放上面，都可以轉起來，通過后面的學習由學生自己領悟原理.

設計意圖：結合實際引導學生把通電導體從“做直線運動”向通電線圈“做圓周運動”更切合實際的角度進行思考.

2.讓線圈轉起來

2.1初遇障礙

師：若將線圈放在磁場里（如圖3），根據通電導體在磁場中的受力原理，分析線圈每條邊的受力情況是否可以讓其產生轉動效果？

生：分析線圈轉動過程中在豎直位置前、豎直位置時（平衡位置）、豎直位置后的每條邊相應受力情況并記錄下來.

設計意圖：強化本節課的重點通電導體在磁場中的受力原理并學會應用.

師：分析受力后，利用自制教具（如圖4：線圈ab邊以及該邊受力方向用紅色硬紙制作，cd邊以及該邊受力方向用藍色硬紙制作）從圖5位置開始慢動作模擬線圈轉動來講解.若想讓線圈持續轉動需要解決兩個問題：平衡位置后線圈受到磁場的作用力阻礙線圈順時針轉動；線圈引線處的纏繞.

2.2解決障礙

2.2.1法一：換向器

生：學生兩人一組讓自制框架轉起來（如圖5）.

紙質框架每到一個位置就換一個人抓，換了一個人就換了一個方向的力，類比可知，持續轉動需改變平衡位置后線圈邊框的受力方向，而改變力的方向有兩個方法：平衡位置時改變線圈中的電流方向；平衡位置時調換磁體兩極.實驗發現手動改變電流方向或磁體兩極方法并不實際.

設計意圖：從手動矩形框架出發，聯想到電動機要持續轉動需要不停改變力的方向，自然的過渡，同時也為接下來的換向器概念的提出打下了基礎.

師：生活中采用換向器這個小機關來改變平衡位置后的電流方向，PPT展示帶換向器的直流電動機仿真工作原理圖（如圖6）講解換向器構造以及工作原理；

生：觀察，思考換向器的工作原理；師：換向器解決了力的問題以及引線的纏繞；

設計意圖：三維動態的效果勝于呆板的二維圖片講解，對換向器的原理有了更直觀的了解，突破難點.

師：現場拆開一個小電動機，以其為例講解電動機的基本構造及能量如何轉化.

生：抽象的物理模型到形象的實物感受，認識實際生活中的電動機內部結構.

設計意圖：抽象原理上升到實際生活的電動機，物理與實際聯系起來，體會物理與生活是密不可分的.

2.2.2法二：小小電動機

師：提供器材銅線、強磁鐵、電源、導線等，并提醒學生刮漆包線的方法（引線漆皮一端全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周），并巡回指導.

生：動手制作（如圖7），思考交流討論線圈轉起來的原因及其工作原理、缺點不足.

設計意圖：該小小電動機也解決了線圈持續轉動的兩個問題：平衡位置后斷電則不受磁場的作用力，由于慣性持續轉動下去；引線往兩邊伸出解決引線的纏繞.并且學生在制作過程中，可以深刻感受到成功的喜悅，同時學會分析失敗的原因，領悟半圈動力思想的奇妙，達到直觀理解工作原理的效果，使教學氣氛達到高潮，不至于枯燥無味.

三學以致用

1.PPT展示講解定子、轉子

2.PPT展示揚聲器內部結構，了解揚聲器的工作原理也是利用了通電導線在磁場中受到力的作用.利用物理方法解決實際問題，加強理論練習實際.

四小結練習

對本節課進行簡明扼要的小結以及布置課后作業，科學探究不僅僅是在課堂上的活動，鼓勵學生課后繼續探究.

參考文獻：

[1]劉偉強.談談磁場對電流的作用實驗的改進[J].物理教學探討，2002，20（11）：20-21.

[2]楊英君.空心通電導體的制作與應用[J].物理教學探討，2009，27（9）：60-61.·說課與實踐·