幻燈片1：封面標題：20.4電動機副標題：構造原理?能量轉化?廣泛應用幻燈片2：學習目標了解電動機的基本構造，能說出主要組成部分的名稱和作用。理解電動機的工作原理，知道磁場對通電導體的作用是其轉動的根本原因。掌握影響電動機轉動方向和轉速的因素，能通過實驗探究得出結論。明確電動機工作過程中的能量轉化，了解電動機在生產生活中的應用。培養(yǎng)通過實驗觀察和分析物理規(guī)律的能力，體會電磁學知識的實際價值?；脽羝?：電動機的廣泛應用生活領域：電風扇、洗衣機、空調、冰箱壓縮機、電動牙刷、吹風機等，為日常生活提供動力。工業(yè)領域：機床電動機、傳送帶電機、水泵電機、起重機電機等，驅動工業(yè)生產設備運轉。交通領域：電動汽車、電動自行車、高鐵牽引電機、電動船舶推進器等，實現(xiàn)綠色出行?？萍碱I域：機器人關節(jié)電機、衛(wèi)星姿態(tài)控制電機、精密儀器驅動電機等，支撐高端科技發(fā)展。核心價值：電動機將電能轉化為機械能，是現(xiàn)代社會能量轉換和動力輸出的核心設備，推動了工業(yè)化和自動化進程?；脽羝?：電動機的基本構造主要組成部分：定子：固定不動的部分，通常由永磁體（或電磁鐵）組成，提供穩(wěn)定的磁場。轉子：能夠轉動的部分，由線圈（電樞）和鐵芯組成，線圈繞在鐵芯上，兩端連接換向器。換向器：由兩個半銅環(huán)組成，分別與線圈兩端相連，隨轉子一起轉動，作用是改變線圈中的電流方向。電刷：由石墨等導電材料制成，固定不動，與換向器接觸，將外部電源的電流引入線圈。構造示意圖：標注定子、轉子、換向器、電刷的位置和連接關系，展示電流從電源→電刷→換向器→線圈的路徑。幻燈片5：磁場對通電導體的作用——電動機的工作基礎實驗探究：裝置：將一段直導線懸掛在蹄形磁體的磁場中，導線兩端連接電源和開關?，F(xiàn)象：閉合開關，通電導線在磁場中會發(fā)生運動（受力偏轉）；改變電流方向或磁場方向，導線運動方向改變；增大電流或增強磁場，導線受力增大，運動更明顯。實驗結論：通電導體在磁場中會受到力的作用，力的方向與電流方向和磁場方向有關，這一現(xiàn)象是電動機工作的根本原理。力的方向判斷：左手定則（輔助記憶）——伸開左手，使磁感線穿過掌心，四指指向電流方向，拇指所指的方向就是導體受力方向。幻燈片6：電動機的工作原理基本原理：利用通電線圈在磁場中受力轉動的原理工作。工作過程：初始位置：線圈平面與磁場方向平行，電流從線圈一端流入，另一端流出，線圈兩邊在磁場中受到相反方向的力，使線圈繞軸轉動。轉動過程：線圈轉動至垂直于磁場的位置（平衡位置）時，受力平衡，但由于慣性繼續(xù)轉動，此時換向器自動改變線圈中的電流方向。持續(xù)轉動：電流方向改變后，線圈兩邊受力方向反轉，推動線圈繼續(xù)轉動，換向器不斷改變電流方向，使線圈持續(xù)轉動。換向器的關鍵作用：每當線圈轉過平衡位置時，換向器自動改變電流方向，保證線圈始終受到沿轉動方向的力，實現(xiàn)持續(xù)轉動。動畫演示：通過動畫展示線圈轉動過程中電流方向的變化、受力方向的改變以及換向器的作用，直觀呈現(xiàn)電動機持續(xù)轉動的機制?；脽羝?：電動機轉動方向的影響因素影響因素：電流方向：保持磁場方向不變，改變電流方向（對調電源正負極），線圈轉動方向反轉。磁場方向：保持電流方向不變，改變磁場方向（對調磁體N、S極），線圈轉動方向反轉。實驗驗證：通過改變電源正負極或磁體磁極，觀察電動機轉動方向的變化，得出結論。結論：電動機的轉動方向由電流方向和磁場方向共同決定，改變其中一個因素，轉動方向改變；同時改變兩個因素，轉動方向不變。幻燈片8：電動機轉速的影響因素影響因素：電流大?。捍艌鰪娙醪蛔儠r，增大線圈中的電流，線圈受力增大，轉速加快；減小電流，轉速減慢。磁場強弱：電流大小不變時，增強磁場（如更換磁性更強的磁體或增加電磁鐵的磁性），線圈受力增大，轉速加快；減弱磁場，轉速減慢。線圈匝數(shù)：其他條件相同時，線圈匝數(shù)越多，整體受力越大，轉速越快（實際電動機匝數(shù)固定，可通過電流和磁場調節(jié)）。實驗驗證：通過滑動變阻器改變電流、更換不同磁性的磁體，觀察電動機轉速變化，記錄數(shù)據(jù)并分析。應用價值：通過調節(jié)電流大?。ㄈ珉婏L扇的檔位調節(jié)）或磁場強弱，可實現(xiàn)電動機轉速的可控調節(jié)，滿足不同場景需求。幻燈片9：電動機的能量轉化與效率能量轉化：電動機工作時，電能主要轉化為機械能，同時由于線圈有電阻，部分電能轉化為內能（熱量），即\(W_{\text{??μ}}=W_{\text{??o?￠°}}+Q_{\text{??-}}\)。效率計算：效率\(\eta=\frac{W_{\text{??o?￠°}}}{W_{\text{??μ}}}??100\%\)，優(yōu)質電動機效率可達80%~95%，能量損失主要來自線圈發(fā)熱、摩擦損耗等。提高效率的方法：采用低電阻導線制作線圈，減少電熱損失。優(yōu)化軸承設計，減小摩擦損耗。使用高磁性材料制作定子，增強磁場，提高能量轉化效率?；脽羝?0：直流電動機與交流電動機直流電動機：特點：使用直流電源（如電池），通過換向器改變電流方向，使線圈持續(xù)轉動。應用：電動玩具、小型家電、電動汽車（通過逆變器將直流轉為交流，但驅動電機本質為直流原理）。交流電動機：特點：使用交流電源，電流方向周期性變化，無需換向器即可實現(xiàn)持續(xù)轉動（如異步電動機利用旋轉磁場驅動）。應用：工業(yè)機床、電風扇、水泵等，結構簡單、成本低、維護方便。對比總結：直流電動機調速性能好、啟動轉矩大；交流電動機結構簡單、可靠性高，兩者適用于不同場景?；脽羝?1：典例解析1——電動機工作原理分析題目：為什么換向器是電動機持續(xù)轉動的關鍵部件？如果沒有換向器，線圈會怎樣運動？解析：換向器的作用是在線圈轉過平衡位置時自動改變電流方向，使線圈兩邊受力方向始終與轉動方向一致，保證持續(xù)轉動。若沒有換向器，線圈轉過平衡位置后，電流方向不變，受力方向與轉動方向相反，線圈會減速至停止，無法持續(xù)轉動?；脽羝?2：典例解析2——電動機轉動方向與轉速調節(jié)題目：要使直流電動機的轉速加快，可采取的措施是（

）；要使轉動方向改變，可采取的措施是（

）A.增大電源電壓B.減小電源電壓C.對調電源正負極D.對調磁體磁極解答：轉速加快：A（增大電壓即增大電流，轉速加快）。方向改變：C、D（改變電流方向或磁場方向均可改變轉動方向）。幻燈片13：常見錯誤分析錯誤1：認為電動機的工作原理是電磁感應現(xiàn)象。糾正：電動機利用磁場對通電導體的作用力工作，電磁感應是發(fā)電機的原理，兩者能量轉化方向相反。錯誤2：混淆換向器和電刷的作用，認為電刷改變電流方向。糾正：換向器隨線圈轉動，負責改變電流方向；電刷固定不動，僅起導電作用，不改變電流方向。錯誤3：認為電動機轉動方向只與電流方向有關，忽略磁場方向的影響。糾正：轉動方向由電流方向和磁場方向共同決定，改變其中任何一個方向，轉動方向都會改變。錯誤4：認為電動機消耗的電能全部轉化為機械能。糾正：由于線圈有電阻，部分電能轉化為內能（\(Q=I^2Rt\)），因此機械能小于消耗的電能。幻燈片14：知識梳理與思維導圖核心知識：構造：定子（磁體）、轉子（線圈）、換向器、電刷。原理：通電線圈在磁場中受力轉動，換向器改變電流方向保證持續(xù)轉動。影響因素：轉動方向由電流方向和磁場方向決定；轉速由電流大小和磁場強弱決定。能量轉化：電能→機械能（主要）+內能（次要）。思維導圖：以“電動機”為核心，分支呈現(xiàn)構造、原理、影響因素、能量轉化、應用，標注各知識點的內在聯(lián)系?；脽羝?5：綜合練習電動機的基本構造包括______、______、和，其中______的作用是改變線圈中的電流方向。電動機的工作原理是______，力的方向與______和______有關。要改變電動機的轉動方向，可采取的措施是______或______；要加快轉速，可______或______。電動機工作時，能量轉化主要是______轉化為______，同時有部分轉化為______。下列關于電動機的說法正確的是（

）A.電動機工作原理是電磁感應B.換向器的作用是改變磁場方向C.增大電流可加快電動機轉速D.電動機消耗的電能全部轉化為機械能幻燈片16：復習建議與作業(yè)復習建議：結合實驗裝置圖理解磁場對通電導體的作用，記憶左手定則的應用。繪制電動機構造圖，標注各部件名稱和作用，復述工作過程。對比電動機和發(fā)電機的原理、能量轉化，避免混淆。作業(yè)：設計實驗探究電動機轉動方向與電流方向的關系，記錄實驗步驟和現(xiàn)象。觀察家中一臺電動機設備（如電風扇），分析其轉速調節(jié)方式和能量轉化情況。撰寫短文說明換向器在電動機中的關鍵作用，結合圖示解釋。2024人教版物理九年級全冊20.4電動機第二十章

電與磁授課教師：

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物理觀念1.了解通電導線在磁場中會受到力的作用，知道力的方向與電流方向和磁場方向有關。2.了解直流電動機的構造和工作原理及其能量轉化。科學思維能夠理解換向器在直流電動機中的作用。科學探究通過實驗和現(xiàn)象分析，探究磁場力的產生條件和方向的影響因素?？茖W態(tài)度與責任1.讓學生通過實驗探究，體驗科學研究的基本方法，培養(yǎng)學生科學探究的意識。2.通過了解物理知識轉化成為實際技術的過程，進一步提高學習科學技術知識的興趣。難點重點觀看洗衣機工作視頻，思考洗衣機是如何工作的。將小電風扇拆掉外殼，發(fā)現(xiàn)里面有磁鐵，請猜想電風扇通電能轉動是因為通電線圈在磁場中會受到力的作用嗎？條形磁體對小磁針有力的作用通電導線周圍有磁場一、磁場對通電導線的作用我們知道，磁體在磁場中會受到力的作用，磁體間通過磁場相互作用。通電導線周圍有磁場。那么通電導線是不是也會受到磁場的作用力呢？磁場（1）提出問題通電導線在磁場中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向與什么因素有關？（2）猜想與假設通電導線在磁場中受到力的作用，力的方向可能與磁場的方向、導體中電流的方向有關。1.探究磁場對通電導線的作用一、磁場對通電導線的作用實驗過程實驗現(xiàn)象實驗分析直導線ab向左運動直導線ab運動，說明直導線ab通電后在磁場中受到力的作用.（3）設計并進行實驗一、磁場對通電導線的作用把導線ab放在磁場里，接通電源，讓電流通過導線ab，觀察它的運動.1實驗過程實驗現(xiàn)象實驗分析直導線ab不運動與實驗①的現(xiàn)象對比，說明磁場對通電導線有力的作用.直導線ab向右運動改變電流方向，直導線ab運動方向改變，說明直導線ab受力方向與電流方向有關.一、磁場對通電導線的作用在實驗①中，去掉蹄形磁體，接通電源，觀察現(xiàn)象.2保持N極、S極位置不變，把電源的正、負極對調后接入電路，使通過直導線ab的電流方向與原來相反，接通電源，觀察現(xiàn)象.3實驗過程實驗現(xiàn)象實驗分析保持直導線ab中的電流方向與實驗①中相同，把磁體的兩個磁極對調，讓磁感線方向與原來方向相反，接通電源，觀察現(xiàn)象.直導線ab向右運動改變磁感線方向，直導線ab的運動方向改變，說明直導線ab受力方向與磁感線方向有關.直導線ab向左運動同時改變電流方向和磁感線方向，直導線運動方向不變，說明當電流方向與磁感線方向同時改變時，直導線ab受力方向不變.一、磁場對通電導線的作用4在實驗①中，同時改變直導線ab中的電流方向和磁感線方向，接通電源，觀察現(xiàn)象.5實驗①實驗③實驗④【分析論證】在實驗①中，閉合開關，導線ab向左運動。由實驗③可知：只改變導線中的電流方向時，導線ab向右運動，與①運動方向相反。由實驗④可知：只改變磁感線方向，導線ab向右運動，與①運動方向相反。一、磁場對通電導線的作用【實驗結論】通電導線在磁場中受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁感線（磁場）的方向都有關系。一、磁場對通電導線的作用當電流的方向或者磁感線（磁場）的方向有一個變得相反時，通電導線受力的方向也變得相反；當電流的方向和磁感線（磁場）的方向同時變得相反時，通電導線受力的方向不變。2.磁場對通電線圈的作用想一想：實驗中的直導線運動一段距離就會離開磁場，很難持續(xù)地運動。如果把一個通電線圈放在磁場中，它又會怎樣運動呢？下面我們探究磁場對通電線圈的作用。一、磁場對通電導線的作用②如圖乙所示，改變電流方向，其電流方向為d→c→b→a，觀察線圈的轉動情況。【現(xiàn)象】線圈沿逆時針方向轉過一定角度，但不能持續(xù)轉動。①如圖甲所示，把一個可以繞中心軸轉動的矩形線圈放入磁場中并通電，其電流方向為a→b→c→d，觀察線圈的轉動情況?！粳F(xiàn)象】線圈沿順時針方向轉過一定角度，但不能持續(xù)轉動。（1）設計并進行實驗一、磁場對通電導線的作用③如圖丙所示，保持電流方向不變a→b→c→d，對調磁極（改變磁感線的方向），觀察線圈的轉動情況。【現(xiàn)象】線圈沿逆時針轉過一定角度，但不能持續(xù)轉動。一、磁場對通電導線的作用（2）分析論證分析實驗①與②現(xiàn)象，磁場的方向不變，當電流的方向發(fā)生改變時，線圈的轉動方向發(fā)生改變，但不能持續(xù)轉動。分析實驗①與③現(xiàn)象，電流的方向不變，當改變磁場的方向時，線圈的轉動方向發(fā)生改變，但不能持續(xù)轉動。（3）實驗結論通電線圈在磁場中的轉動方向跟電流的方向、磁場方向都有關系。通電線圈在磁場中會受力而轉動，但不能持續(xù)轉動。一、磁場對通電導線的作用（1）在如圖甲所示位置時，通電線圈的兩邊在磁場中都受力，ab邊受力方向豎直向上，cd邊受力方向豎直向下，方向相反，發(fā)生順時針轉動。（2）當線圈的平面與磁場垂直時（圖乙），通電線圈ab邊與cd邊受平衡力作用，達到平衡位置。這時由于慣性，線圈還會繼續(xù)轉動。3.探究通電矩形線圈在磁場中不能連續(xù)轉動的原因一、磁場對通電導線的作用甲乙（3）如圖丙所示，線圈靠慣性越過平衡位置后，ab邊受力方向豎直向上，cd邊受力方向豎直向下，方向相反，磁場力作用的結果使線圈又逆時針旋轉。（4）通電線圈最后靜止在平衡位置（圖丁）。一、磁場對通電導線的作用丙

丁平衡位置想一想：通電線圈在磁場中可以轉過一個角度，但不能持續(xù)轉動。如何使線圈持續(xù)地轉動下去？如果在線圈越過平衡位置后停止對線圈供電，由于慣性，線圈繼續(xù)轉動。轉動半周后再繼續(xù)供電，線圈不就可以持續(xù)轉下去了嗎？一、磁場對通電導線的作用4.演示實驗：讓線圈轉起來（1）實驗器材一、磁場對通電導線的作用（2）制作線圈將粗漆包線制成一個線圈，把一端的絕緣漆全部刮掉，另一端只刮半周。一、磁場對通電導線的作用（3）組裝器材如圖所示，將線圈的兩端放在羊眼釘上，在線圈的下方置于圓形強磁鐵，然后接在電源上，這樣就制成了一個小小的電動機。通電后，看看線圈能否轉動？一、磁場對通電導線的作用（4）模型電動機的轉動原理實驗中，將線圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，線圈就能持續(xù)地轉動起來。把一端線圈的絕緣漆只刮掉半周的目的是什么？一、磁場對通電導線的作用將線圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，從而保證給線圈適時供電或停電。這種設計，線圈每轉一周，只有半周獲得動力，在另半周線圈沒有電流通過，線圈不受力，但由于慣性繼續(xù)轉動，當轉過這半周后，又回到原來的狀態(tài)，線圈又受到向同方向轉動的力，線圈就可以持續(xù)轉動下去。一、磁場對通電導線的作用如果在線圈轉動的后半周，不是停止給線圈供電，而是設法改變后半周的電流方向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈不就能轉得更平穩(wěn)了嗎？電動機就是根據(jù)這個原理工作的。下面學習電動機的工作原理。前面的電動機模型中，能夠持續(xù)轉動，是因為在另半周線圈沒有電流通過，線圈不受力，靠慣性繼續(xù)轉動。二、電動機的基本構造1.電動機的組成直流電動機的組成電動機由兩部分組成：能夠轉動的線圈，也叫轉子；固定不動的磁體，也叫定子；電動機工作時，轉子在定子中飛快地轉動。定子（磁鐵）轉子（線圈）換向器電刷二、電動機的基本構造

2.換向器（1）線圈不能連續(xù)轉動的原因如圖所示，使線圈位于磁體兩磁極間的磁場中并靜止在圖中所示位置上，閉合開關，發(fā)現(xiàn)線圈并沒有運動。這是由于線圈上下兩個邊受力大小一樣、方向卻相反。這個位置是線圈的平衡位置。線圈不能連續(xù)轉動，是因為線圈越過了平衡位置以后，受到的力要阻礙它的轉動。二、電動機的基本構造（2）使線圈能連續(xù)轉動的方法如果在越過了平衡位置后停止對線圈供電，由于慣性，線圈不是就能連續(xù)轉下去了嗎？前面我們用刮去引線漆皮的辦法來控制電路的通斷，即一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮上半周或下半周，從而保證給線圈適時供電或停電。這種設計，線圈每轉一周，只有半周獲得動力，在另半周線圈將要受到阻礙它轉動的力時沒有電流通過，線圈不受力；當線圈靠慣性轉過這半周后，又回到原來的狀態(tài)，線圈又受到向同方向轉動的力，以保證線圈繼續(xù)轉動下去。二、電動機的基本構造如果在線圈轉動的后半周，不是停止給線圈供電，而是設法改變后半周電流的方向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈將會更平穩(wěn)、更有力地轉動下去。那么，如何使線圈在后半周也能獲得向同方向轉動的力呢？（3）換向器實際的電動機是通過換向器來實現(xiàn)這一目的的。①換向器的構造兩個銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環(huán)中間斷開，彼此絕緣。A和B是電刷，它們分別跟兩個半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。二、電動機的基本構造②換向器的作用當線圈轉過平衡位置時，自動改變線圈中的電流方向。如圖所示，無論線圈的哪個邊，只要它處于靠近磁體S極的一側，其中的電流都是從讀者這邊朝紙內的方向流去，這時它的受力方向總是相同的（向上），線圈就可以不停地轉動下去了。二、電動機的基本構造??通電線圈在磁場中，ab、cd兩邊電流方向相反，受力方向相反，順時針轉動。線圈轉到平衡位置，電刷接觸到換向器中間絕緣部分，不受力，利用慣性轉過平衡位置。?線圈越過平衡位置后，利用換向器改變了電流方向，受力方向改變，仍然順時針轉動。線圈利用慣性轉過平衡位置后，又改變了電流的方向和受力方向，繼續(xù)轉動。

3.直流電動機的工作原理1234二、電動機的基本構造視頻欣賞——《電動機的轉動原理》（1）實際的電動機有多個線圈，每個線圈都接在一對換向片上，以保證每個線圈在轉動過程中受力的方向都能使它朝同一方向轉動。（2）電動機工作時，把電能轉化為機械能。4.實際的電動機換向器轉子直流電動機的結構二、電動機的基本構造（3）家用電器用到的電動機例如，電吹風、電風扇、洗衣機、剃須刀、空調等都用到了電動機。二、電動機的基本構造三、揚聲器是怎么發(fā)聲的學校的操場上掛著揚聲器（喇叭），收音機、電視機、音響中都有揚聲器，每天我們都能聽到揚聲器發(fā)出的悠揚聲音。揚聲器是怎樣發(fā)出聲音的呢？（1）作用它是把電信號轉變?yōu)槁曇粜盘柕难b置。（2）結構線圈、永久磁體、錐形紙盆。（3）原理揚聲器的線圈中通入攜帶聲音信息、時刻變化的電流，由于線圈中的電流方向是不斷的變化，線圈就不斷的來回振動，帶動紙盆也不斷地來回振動，于是揚聲器就發(fā)出了聲音。三、揚聲器是怎么發(fā)聲的知識點1

通電導體棒在磁場中運動1.在“安裝直流電動機模型”的實驗中：我們首先想到的是磁體間發(fā)生相互作用是因為一個磁體放在了另一個磁體的磁場中，那么通電導體周圍也存在磁場，磁體會對通電導體產生力的作用嗎？

通電

相反磁場方向

相反電流方向知識點2

通電線圈在磁場中轉動2.如圖，揚聲器線圈中通入攜帶聲音信息、時刻變化的電流，使得它在一個瞬間和下一個瞬間受到不同的力，于是帶動紙盆振動起來發(fā)出聲音。揚聲器原理與下列哪個裝置相同(

)AA.電動機

B.電鈴

C.電磁鐵

D.電磁繼電器3.

如圖所示，使線圈位于磁體兩磁極間的磁場中。（1）使線圈靜止在圖乙位置上，閉合開關，發(fā)現(xiàn)線圈并沒有運動，這是因為這個位置是線圈的平衡位置，此時線圈上下兩個邊所受的力大小______（填“相等”或“不相等”）。相等（2）使線圈靜止在圖甲位置上，閉合開關，線圈受力沿順時針方向轉動，并由于______而越過平衡位置，但不能繼續(xù)轉下去，最后要返回平衡位置。慣性（3）使線圈靜止在圖丙的位置上，這是線圈沖過平衡位置以后所到達的地方，閉合開關，線圈沿逆時針方向轉動。由此我們可以分析出線圈不能連續(xù)轉動的原因是_____________________________________________。

線圈越過平衡位置后，受到的力會阻礙它的轉動（4）生活中的電動機都能連續(xù)轉動且具有平穩(wěn)的動力，實際的電動機是通過___