物理九年級(jí)全一冊?人教版2024第4節(jié)

電動(dòng)機(jī)第二十章電與磁學(xué)習(xí)目標(biāo)01020304物理觀念①了解通電導(dǎo)線在磁場中會(huì)受到力的作用,并知道力的方向與哪些因素有關(guān)。②了解直流電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造、工作原理和涉及的能量轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)思維①經(jīng)歷研究通電導(dǎo)線在磁場中受力方向的過程，培養(yǎng)歸納推理能力。②能基于“平衡位置”與“慣性”現(xiàn)象提出“需改變電流方向才能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)”的假設(shè)，并通過換向器結(jié)構(gòu)分析驗(yàn)證假設(shè)，形成批判性思維。科學(xué)探究能設(shè)計(jì)并實(shí)施“探究通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)方案，規(guī)范操作并記錄現(xiàn)象，培養(yǎng)解決問題的能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任①能認(rèn)識(shí)到電動(dòng)機(jī)作為現(xiàn)代科技核心部件，在節(jié)能減排、智能制造等領(lǐng)域的重要價(jià)值。②能在小組合作中主動(dòng)承擔(dān)角色，尊重他人觀點(diǎn)，勇于表達(dá)質(zhì)疑，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)①掌握通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向與電流方向、磁場方向的關(guān)系，能用左手定則判斷受力方向。②理解換向器的作用及其實(shí)現(xiàn)電流方向自動(dòng)切換的原理，明確其在電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)中的關(guān)鍵地位。①從“線圈越過平衡位置后受力阻礙繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)”這一現(xiàn)象中，抽象出“必須改變電流方向”的解決方案，建立“動(dòng)態(tài)調(diào)控”思維。②理解換向器中兩個(gè)銅半環(huán)與電刷接觸時(shí)，如何確保線圈中電流方向始終使受力方向一致。課堂導(dǎo)入電動(dòng)玩具通電后動(dòng)起來，電風(fēng)扇通電后扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)車啟動(dòng)后便可行駛，充滿電的機(jī)器人能做家務(wù)……這些物體通電后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，是得益于其中一個(gè)重要的部件電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)通電后會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，你知道這是為什么嗎？磁體在磁場中會(huì)受到力的作用，磁體間通過磁場相互作用。探究新知那么通電導(dǎo)線是不是也會(huì)在磁場中受到力的作用呢？NS磁體周圍存在磁場通電導(dǎo)體周圍存在磁場接觸探究新知演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)】探究通電導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動(dòng)

1.如圖所示，把一根直導(dǎo)體ab放在磁場中的金屬軌道上，接通電路，觀察直導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)情況。結(jié)論一：通電導(dǎo)體在磁場中會(huì)受到力的作用。磁場對通電導(dǎo)線的作用探究新知通電導(dǎo)體在磁場中受力運(yùn)動(dòng)方向可能與哪些因素有關(guān)呢？探究新知

2.斷開開關(guān)，調(diào)整電路，把電源的正、負(fù)極對調(diào)后接入電路，使通過直導(dǎo)體ab的電流方向與原來的相反。接通電路，觀察直導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)情況。閉合開關(guān)，原來靜止在磁場中的導(dǎo)體發(fā)生運(yùn)動(dòng)。只改變電流方向，磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變。NSIFNSIF結(jié)論二：磁場方向一定時(shí)，改變電流方向，磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向改變。探究新知

3.保持通過直導(dǎo)體ab的電流方向不變，把蹄形磁體的兩個(gè)磁極對調(diào)，使磁場方向與原來相反，觀察直導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)情況。只改變磁場方向，磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變。SNIF閉合開關(guān)，原來靜止在磁場中的導(dǎo)體發(fā)生運(yùn)動(dòng)。NSIF結(jié)論三：電流方向一定時(shí)，改變磁場方向，磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向改變。探究新知

4.同時(shí)改變通過直導(dǎo)體ab的電流方向和磁場方向，接通電路，觀察直導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)情況。SNIFSNFI同時(shí)改變電流方向和磁場方向，磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向不變。閉合開關(guān)，原來靜止在磁場中的導(dǎo)體發(fā)生運(yùn)動(dòng)。結(jié)論四：電流方向和磁場方向同時(shí)改變時(shí)，磁場中導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向不變。探究新知①通電導(dǎo)線在磁場中________作用。②力的方向跟電流的方向、磁場的方向都有關(guān)系：當(dāng)電流的方向或者磁場的方向____時(shí)，通電導(dǎo)線受力的方向____。當(dāng)電流的方向和磁場的方向________時(shí)，通電導(dǎo)線受力的方向____?？偨Y(jié)歸納受到力的改變改變不變同時(shí)改變探究新知【學(xué)習(xí)任務(wù)一】通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用如圖所示小明用導(dǎo)線將電池、鐵釘和紐扣強(qiáng)磁鐵連接起來，這時(shí)鐵釘和下面的磁鐵一起旋轉(zhuǎn)起來，這表明（）A．磁能生電C．通電導(dǎo)體周圍存在磁場B．地球周圍存在磁場D．通電導(dǎo)體在磁場中受力D探究新知【變式訓(xùn)練】通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用如圖，在“探究讓通電導(dǎo)線在磁場中動(dòng)起來”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法不正確的是（

）A.ab處應(yīng)該接入電源B.根據(jù)該原理可以制成電動(dòng)機(jī)C.同時(shí)改變磁場方向和電流方向，導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)方向要改變D.導(dǎo)體棒在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān)C探究新知【學(xué)習(xí)任務(wù)二】影響通電導(dǎo)線在磁場中所受磁場力方向的因素如圖所示電路中,導(dǎo)體棒ab放在蹄形磁體的磁場里,小磁針放在螺線管正下方。閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)，小磁針的N極向下偏轉(zhuǎn),則下列說法正確的是（）A.c、d分別是電源的負(fù)極、正極B.僅對調(diào)電源正負(fù)極,閉合開關(guān),則導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng),小磁針N極向上偏轉(zhuǎn)C.對調(diào)電源正負(fù)極和蹄形磁體N、S極，閉合開關(guān)，則導(dǎo)體棒ab向左運(yùn)動(dòng)D.對調(diào)電源正負(fù)極和蹄形磁體N、S極，閉合開關(guān)，則小磁針N極仍然向下偏轉(zhuǎn)B探究新知實(shí)驗(yàn)中的直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)一段距離就會(huì)離開磁場，很難持續(xù)地運(yùn)動(dòng)。如果把一個(gè)通電的線圈放到磁場中，它會(huì)持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)嗎？探究新知演示實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)】通電線圈在磁場中轉(zhuǎn)動(dòng)

1.如圖所示，把使線圈位于磁體兩個(gè)磁極間的磁場中。接通電源，讓電流通過，觀察它的運(yùn)動(dòng)，并分析線框的受力情況。探究新知通電線圈在磁場中可以轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，但不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈的平面與磁場垂直時(shí)，通電線圈受平衡力作用，達(dá)到平衡位置，此時(shí)由于慣性，線圈還會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈靠慣性越過平衡位置后，線圈所受的力阻礙它沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果使線圈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。如何才能使得線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)呢？甲乙丙通電線圈在磁場中兩邊受力，但方向相反，發(fā)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。探究新知2.當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，立即改變電流的方向，觀察線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)情況。丁乙線圈受力沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并由于慣性而越過平衡位置時(shí)，因電流方向改變，線圈靠受到的力仍使它順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。探究新知通過實(shí)驗(yàn)可知，線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，是因?yàn)榫€圈越過了平衡位置以后，受到的力阻礙它的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果在線圈越過了平衡位置后，設(shè)法改變線圈中電流的方向，線圈將會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)......如果電流的方向和磁場的方向都變得相反，通電導(dǎo)線受力的方向會(huì)怎樣？探究新知換向器圖中兩個(gè)銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)半環(huán)中間斷開，彼此絕緣。A和B是電刷，它們分別跟兩個(gè)半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。無論線圈的哪個(gè)邊處于靠近磁體N極的一側(cè)，其中的電流都沿圖中箭頭所示的方向，這時(shí)它的受力方向總是相同的，線圈就可以不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去了。實(shí)際的電動(dòng)機(jī)可以通過換向器來實(shí)現(xiàn)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過換向器可以改變線圈中的電流方向，每半周改變一次。換向器電刷探究新知換向器的作用通電線圈受磁場力作用，開始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。通電線圈剛過平衡位置，換向器自動(dòng)改變線圈中的電流方向。通電線圈轉(zhuǎn)過平衡位置后，在磁場力的作用下繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。探究新知電動(dòng)機(jī)1.電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造電動(dòng)機(jī)主要由線圈和磁體兩部分組成。能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的部分（線圈）叫作轉(zhuǎn)子；固定不動(dòng)的部分（磁體）叫作定子。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，轉(zhuǎn)子在定子中轉(zhuǎn)動(dòng)。定子（磁體）轉(zhuǎn)子（線圈）換向器電刷探究新知2.電動(dòng)機(jī)的工作原理電動(dòng)機(jī)線圈的兩端各連著的換向器，隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)。電源的正、負(fù)極分別通過電刷與換向器接觸，使電源和線圈形成閉合電路。線圈處于此位置時(shí)，電流從半環(huán)2流向半環(huán)1，線圈AB邊受力向上，和CD邊受力向下，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。甲線圈又轉(zhuǎn)至平衡位置時(shí)，與圖乙情況相似，線圈由于慣性會(huì)越過平衡位置。丙線圈越過平衡位置后，線圈中的電流從半環(huán)1流向半環(huán)2，線圈AB邊受力向下，CD邊受力向上，線圈仍然順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。丁線圈轉(zhuǎn)至平衡位置時(shí)，兩電刷與半環(huán)無接觸，線圈中無電流所以不受力，線圈由于慣性會(huì)越過平衡位置。乙通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)探究新知實(shí)際的電動(dòng)機(jī)都有多個(gè)線圈，每個(gè)線圈都接在一對換向片上，以保證每個(gè)線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中受力的方向都能使它朝同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。一種直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子探究新知【學(xué)習(xí)任務(wù)三】換向器的構(gòu)造及作用下列關(guān)于磁現(xiàn)象的說法不正確的是（）A.最早發(fā)現(xiàn)磁偏角的是我國宋代學(xué)者沈括B.揚(yáng)聲器是利用磁場對通電導(dǎo)線的作用來工作的C.最早發(fā)現(xiàn)磁能生電的科學(xué)家是奧斯特D.直流電動(dòng)機(jī)是通過換向器來實(shí)現(xiàn)線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的C探究新知【學(xué)習(xí)任務(wù)四】直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用關(guān)于磁與電，下列說法中正確的是（）A.磁場看不見、摸不著，它是人們假想的模型B.同名磁極相互吸引，異名磁極相互排斥C.奧斯特實(shí)驗(yàn)說明電流周圍存在著磁場D.只有改變磁場方向才能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向C探究新知【變式訓(xùn)練】直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用圖示為直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個(gè)銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路，在圖示位置,電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，則（）D探究新知科學(xué)世界揚(yáng)聲器是怎樣發(fā)聲的學(xué)校的操場上掛著揚(yáng)聲器（喇叭），收音機(jī)、電視機(jī)、音響中都有揚(yáng)聲器。每天我們都能聽到揚(yáng)聲器發(fā)出的悠揚(yáng)聲音，那么揚(yáng)聲器是怎樣發(fā)出聲音的呢？揚(yáng)聲器構(gòu)造示意圖揚(yáng)聲器是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)的一種裝置。它主要由固定的永磁體、線圈和錐形紙盆構(gòu)成。探究新知當(dāng)線圈中通有電流時(shí)，線圈受到永磁體的作用而運(yùn)動(dòng)；當(dāng)線圈中的電流反向時(shí)，線圈向相反方向運(yùn)動(dòng)。由于通過線圈的電流是交變電流，它的方向不斷變化，線圈就不斷地來回振動(dòng)，帶動(dòng)紙盆也來回振動(dòng)，于是揚(yáng)聲器就發(fā)出聲音。利用上述揚(yáng)聲器原理，可以制成頭戴式耳機(jī)和小巧的入耳式耳機(jī)。課堂小結(jié)電動(dòng)機(jī)磁場對通電導(dǎo)體的作用通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用影響力的方向電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造換向器作用：線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)，自動(dòng)改變線圈中電流的方向原理：通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)電流的方向磁場的方向基本組成：換向器、轉(zhuǎn)子、定子1.下列用電器使用了電動(dòng)機(jī)的是（）A.電風(fēng)扇 B.電水壺 C.臺(tái)燈 D.手電筒課堂練習(xí)A2.如圖所示是實(shí)驗(yàn)室電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，處在磁場中的線圈有電流通過時(shí)，線圈會(huì)帶動(dòng)指針一起偏轉(zhuǎn)。線圈中電流越大，指針偏轉(zhuǎn)角度就越大。關(guān)于該現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A.該電流表是利用電磁感應(yīng)原理工作的B.線圈中有電流通過時(shí)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能C.改變線圈中的電流方向,指針的偏轉(zhuǎn)方向不會(huì)改變D.線圈中電流越大，其所受磁場力就越大D3.如圖，移動(dòng)變阻器R1的滑片向____移,導(dǎo)線AB受力擺動(dòng)就增大，說明磁場對通電導(dǎo)體的作用力大小與___________有關(guān)；移動(dòng)變阻器R2的滑片向____移，導(dǎo)線AB受力擺動(dòng)也增大。課堂練習(xí)右磁場的強(qiáng)弱左4.如圖所示圓環(huán)形絕緣凹槽內(nèi)裝滿水銀，水銀的內(nèi)外側(cè)用導(dǎo)線接入電路，圓心處放置一塊圓柱形磁鐵，閉合開關(guān)后，