2019-2020年九年级物理下册16.3磁场对电流的作用电动机导学案苏科版(I).doc

2019-2020年九年级物理下册 16.3 磁场对电流的作用 电动机导学案 苏科版 (I)
【学习目标】
1、知道磁场对通电导体有力的作用，知道通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关；
2、通过“探究磁场对通电线圈的作用”这一活动，了解电动机的工作原理和能量转化；
3、了解直流电动机的构造，了解电动机在电器中的应用，亲历探究过程，培养学生的观察能力。
【学习过程】
一.活动16.7 观察玩具上的小电动机
（1）怎样使小电动机转动起来？
（2）小电动机由哪些部件组成？
（3）想一想，小电动机为什么会转动？
二.活动16.8 观察磁场对通电直导线的作用
＋
－
N
S
A
B
（1）注意直导线方向与磁场方向垂直，当给直导线通电，现象： ，
结论： 。
（2） 改变导线中的电流，现象： ，
结论： 。
（3） 改变磁场方向，现象： ，
结论： 。
（4） 如何改变直导线的运动方向？ 。

三、直流电动机的原理
1、活动16.8观察磁场对通电线圈的作用
观察与思考：
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，观察到的现象是：
通电线圈 （能/不能）在磁场中转动；
通电线圈 （能/不能）在磁场中持续转动下去。
2.问题：怎样才能使通电线圈在磁场中持续转动？
分析：当线圈刚转过平衡位置时，如果立即改变 ，那么通电线圈就能在磁场力的作用下继续转动下去。完成这一任务的装置就是 。它的作用是 。
直流电动机的工作原理是 ，它工作时将
能转化为 能。
应用：直流电动机--电动玩具、电动自行车等；交流电动机--洗衣机、电风扇、电吹风等。
〖要点归纳〗
1.通电导体和通电线圈在磁场中都受到力的作用，其受力方向与电流方向和磁场方向有关。改变其中一个方向，就可以改变受力方向，但不能同时改变。
2.磁场对电流的作用导致了电动机的发明，其中关键核心是在线圈上装上换向器。
3.注意区别“磁场对电流的作用”和“奥斯特实验”这两个实验的装置、现象、结论和应用。
〖当堂反馈〗
1.在探究通电导线在磁场中的受力方向与什么有关系时，一位同学做了如图所示的a、b、c三个实验．图中AB表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向，F表示导线受力的方向，S、N表示蹄形磁铁的南、北极。

(1)通过实验a和b说明，通电导线在磁场中的受力方向与 的方向有关。
(2)通过实验a和c说明，通电导线在磁场中的受力方向与 的方向有关。
2.如图所示为研究磁场对通电导线作用的实验装置，当接通电源，有电流由a至b通过导线ab时，它将受到磁场力作用而向左运动，则：( )
A.当磁场方向相反时，ab将向右运动，电能转化为机械能　　　
B.当电流方向相反时，ab将向右运动，机械能转化为电能　　　
C.当电流和磁场方向同时改变时，ab将向右运动，电能转化为机械能　　　
D.当电流和磁场方向同时改变时，ab将向左运动，机械能转化为电能
3.以下装置中利用磁场对电流的作用的原理制成的是 ( )
A、电磁铁 B、电风扇中的电动机
C、电饭锅 D、电铃
4.要使直流电动机中线圈连续转动，必须使线圈一转到平衡位置时就能 改变线圈中的 。能够完成这一任务的装置叫做 。
5.如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动(仪器、电路都完好)，要想使金属棒运动起来，下列措施不可行的是（ ）
A．将蹄形磁体的N、S极对调
B．换用磁性强一些的蹄形磁体
C．换用能提供较大电流的直流电源
D．使用轻质金属棒，减小金属棒与导轨之间的摩擦力
6.如下图所示，把一个线圈放在磁场里，接通电源，让电流通过线圈，以下关于线圈的运动情况的说法正确的是 ( )
A．线圈将向上平移
B．线圈将向右平移
C．线圈将持续转动
D．线圈将转动，但不能持续，最后停在某一位置

2019-2020年九年级物理下册 16.3 磁场对电流的作用 电动机导学案 苏科版
【学习过程】
（一） 复习
1.通电直导线周围的磁场
（1）通电导线周围存在 ，其方向与 方向有关。
（2）电流周围存在磁场的现象称为电流的 效应，这是丹麦物理学家 在1820年首先发现的。后来，人们把这个实验称为 实验。
（3）通电直导线周围的磁感线是以电流为中心的一系列 。
2.通电螺线管周围的磁场
（1）通电螺线管外部的磁场与 磁体周围的磁场相似。
（2）通电螺线管磁极的极性跟通电螺线管中的 方向有关。
（3）通电螺线管磁极的极性可以用 定则来判断。
（二）新授
活动 16.6 观察玩具中的小电动机
电动玩具通常是由小电动机驱动的.
试一试，怎样使小电动机转动起来？
看一看，小电动机是由哪些部件组成的？
想一想，小电动机为什么会转动？
小电动机中有 和 .小电动机在通电时才会转动，这说明什么？这可能说明 的导线在 中会受到力的作用.
1.磁场对电流的作用
活动 16.7 观察磁场对通电直导线的作用
（1） 按照图16-26组装实验器材.
（2） 给直导线（铝棒）通电，观察它的运动情况.
（3） 改变直导线中的电流方向，观察直导线的运动情况.
（4） 将磁极对调，改变磁场的方向，观察直导线的运动情况.
通过实验，你看到了什么现象？
看到的现象有：给直导线（铝棒）通电，观察到它 ；改变直导线中的电流方向，观察到直导线 ；将磁极对调，改变磁场的方向，观察到直导线 .
通过这些实验现象，从中可以发现：磁场对通电导体（电流）有力的作用，力的方向与 方向和 方向有关。
2.直流电动机的原理
活动 16.8 观察磁场对通电线圈的作用
观察与思考：如图16-27所示.闭合开关，线圈将会怎样运动？你观察到什么现象？想一想：磁场中的通电线圈为什么会这样运动？
信息快递
通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互 ，我们把这个位置称为 位置.

可以观察到，磁场中的通电线圈 （会/不会）转动， （会/不会）持续转动.
分析：观察课本P46图16-28所示的过程，说明原因.
问题：怎样才能使通电线圈在磁场中持续转动？
由上述分析可知，当线圈刚转过 位置时，如果立即改变其中的
方向，那么通电线圈就能在磁场 的作用下继续转动.
为此，在通电线圈的两端各连有一个半圆铜环（如图16-29所示的C、D），称为换向器.其作用是每当线圈刚 位置时，换向器就能自动改变
中 的方向。
电动机就是利用 的原理工作的.电动机工作时是把 能转化为 能.
生活.物理.社会
磁悬浮列车：磁悬浮列车是利用磁极间 的原理设计的.通以强大电流的 产生巨大的磁场力使列车浮起，从而大大减小了运行阻力，列车在 的牵引下高速运行，速度可达 km/h.
3．安装直流电动机模型
（1）电动机的转动方向与 方向和 方向有关。
（2）电动机的转速可以通过改变通过线圈的 大小来改变。

例题1. 实验装置如图18所示，闭合开关，观察到金属杆向左运动起来，实验现象说明磁场对＿＿＿有力的作用，利用这种现象可以制成＿＿＿机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到金属杆向＿＿＿＿运动起来。
N
S
S0
P
+
﹣
A
B
例题2.利用如图所示的实验装置，小超探究了“磁场对通电直导线的作用”．闭合开关S0，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动．要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（ ）
A．将导线A、B两端对调
B．将滑动变阻器的滑片P向右移动
C．换用磁性更强的蹄形磁铁
D．将蹄形磁铁的N、S两极对调
【巩固练习】
1．下图是“研究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关”的实验．比较(a)、(b)两图可知，通电导体在磁场中的受力方向跟 有关；比较(a)、(c)两图可知，通电导体在磁场中的受力方向还跟 有关．

2．如图所示，在图(a)中，通电线圈的ab边和cd边在磁场里受到 的作用，因两边中的电流方向相反，所以两个力方向 ，但 同一条直线上，所以线圈就转动起来．当转到图(b)所示的位置(线圈平面与磁感线垂直)时，这两个力同一直线上，而且大小 、方向相反，是 力．最终线圈在这个位置保持平衡，这个位置叫做平衡位置．
3．下列哪个设备是根据磁场对电流作用的原理制成的 ( )
A．电磁铁 B．电扇的电动机 C．电铃 D．电水壶
4．电动机是一种效率高、污染低的动力设备，它被广泛地应用于日常生活和生产实践中．下列家用电器中没有利用电动机的是 ( )
A．洗衣机 B．热风干手器 C．电冰箱 D．电饭锅
5．直流电动机中换向器的作用是 ( )
A．当线圈刚转到平衡位置时，换向器改变其中的电流方向
B．当线圈刚转过平衡位置时，换向器改变其中的电流方向
C．当线圈刚转过平衡位置时，换向器改变线圈的转动方向
D．当线圈刚转到平衡位置时，换向器改变线圈的转动速度
6．下列说法中错误的是 ( )
A．将磁体靠近通电的灯泡，发现灯丝抖动，说明通电导体在磁场中受到力的作用
B．磁悬浮列车是利用电流和磁场间的相互作用原理来设计的
C．磁悬浮列车利用了通以强大电流的电磁铁产生巨大的磁场力，使列车浮起
D．奥斯特实验表明磁场对通电导体有力的作用
7.通电线圈在磁场中 ，人们利用这个原理制成了 机，在这种现象中，消耗了 能得到了 能。
8.在实验探究过程中发现：（1）可以通过改变 或 来改变直流电动机的转动方向；（2）可以通过改变 来改变直流电动机线圈转动的速度。
9.降低供给直流电动机的电压，电动机将（ ）
A、改变转动方向 B、增大转动速度
C、减小转动速度 D、转速和转向都不变
10.想使一台直流电动机的转速增大一些，下列方法中错误的是（ ）
A．增大线圈中的电流 B．更换电源，用电压较高的直流电源
C．将磁体的磁极对调一下 D．将磁场增强
11．如图是通电金属棒在磁场中运动的实验场景，据此原理设计的家电是（ ）
A．电热水壶 B．电饭锅
C．电风扇 D．电熨斗
12.请你用笔画线做导线把下图左边的实物连接起来，要求滑动变阻器的滑片向左移动时，电动机的转动速度变大．并在右边的虚线框内画出对应的电路图．

F
+ －
b
c
d
a
13．如图的线圈abcd位于磁场中
（1）通电后，cd段导线的电流方向_______（选填“由c到d”、“由d到c”）.
（2）cd段导线受磁场力的方向如图所示，在图中画出ab段导线所线受磁场力的方向.
14．如图所示的实验装置。当给金属棒ab通电时，观察到金属棒ab会运动起来。
a
N
S
b
（1）此实验现象说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；＿＿＿＿＿＿机就是利用这个原理制成的，其在工作过程中将＿＿＿＿＿能转化为＿＿＿＿＿能。
（2）实验中将磁极对调，观察金属棒ab的运动情况，这样操作是为了探究＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）这个实验的结论是通电导线在磁场中受力的方向与＿＿＿＿方向和＿＿＿＿方向有关
15．用12V的电源为微型电动机供电的电路如图甲所示。当单刀双掷开关S1、S2均向上合上时，电动机开始转动，电流I随时间t变化的图像如图乙所示。当电流稳定时，电动机正常工作。已知电动机转动时欧姆定律不适用，并忽略温度对电阻的影响，试解答下列问题。
（1）当单刀双掷开关S1、S2_______合上时可实现电动机的反转。
（2）当电动机正常工作时，电动机消耗的电功率为_______W。
（3）求电动机的电阻及正常工作时的输出功率。