第5節(jié)跨學科實踐：制作簡易直流電動機（導學案）

【學習目標】

1.制作簡易直流電動機，加深對直流電動機相關知識的認識。

2.設計簡易直流電動機制作方案，基于電與磁的知識對方案的合理性進行分析。

3.在制作簡易直流電動機活動中，能綜合運用所學知識解決遇到的問題。

4.在實施過程、討論交流、作品展示中，提升工程實踐與合作學習的能力，增強對物

理學與口常生活?、工程實踐間聯(lián)系的認識，樹立學以致用的思想。

【學習重點】制作簡易直流電動機。

【學習難點】解決制作過程中的技術難題。

【課堂探究】制作簡易直流電動機

1.項目提出

回憶前面學習過的直流電動機的工作原理。直流電動機中加裝了,使線圈利用

慣性轉過平衡位置后，改變了的方向和受力方向，使線圈繼續(xù)轉動。

利用前面學習過的直流電動機的工作原理，你可以制作一臺簡易的直流電動機。

2.項目分析

我們知道，電動機主要由線圈和磁體組成，要制作直流電動機，需要考慮以下問題。

（1）用什么樣的導線繞制線圈？繞制的匝數(shù)多少為宜？

（2）哪部分作為轉子？哪部分作為定子？

（3）如何保證通電線圈能在磁場中持續(xù)轉動？

【分析】

（1）用什么樣的導線繞制線圈？繞制的匝數(shù)多少為宜？

可以選擇直徑約0.5門m的漆包線作為導線，原因是漆包線表面有絕緣漆，可避免線圈

匝間短路。線圈或數(shù)以5~10匝為宜，匝數(shù)過少磁場產(chǎn)生的作用力較小，匝數(shù)過多線圈會過

重且電阻會增大。也可分組嘗試繞制不同匝數(shù)（如5匝、10匝、20匝），通過對比簡易電

動機的轉速找到最適合的用數(shù)。

（2）哪部分作為轉子？哪部分作為定子？

從方便制作的角度，定子通常為，可以用強磁體、一塊蹄形磁體或兩塊條形磁

體作定子。轉子就是o設計時磁體固定于底座上，線圈放在支架（曲別針）上，

確保轉動時摩擦力較小。

（3）如何保證通電線圈在磁場中持續(xù)轉動？

可以把導線的一端刮去絕緣漆，另一端刮去絕緣漆,來保證線圈持續(xù)轉動。

3.項目實施

根據(jù)每個人的個性化設計可以制作出不同的直流電動機。下面是一個比較簡單的電動機

設計和制作方法，可以參考。

（1）實驗器材.：漆包線（刷有絕緣漆的銅導線）、強磁體、電池、羊眼釘、木塊、小

刀等。

（2）制作步驟

①把一段粗漆包線繞成約3cmX2cm的矩形（或橢圓形）線圈，作為轉子。從線圈的

兩端各拉出約2cm的漆包線作為轉軸。用小刀刮去線圈兩端引線的漆皮，把左端全部刮掉，

右端只刮半周。

②把兩枚曲別針做成U形支架。

③用連有開關的導線將電池的正負極和曲別針支架連接。

④將曲別針插入硬紙板底座，并將線圈兩端的引線搭接在U形支見上。

⑤將強磁體放在線圈卜面的硬紙板上。

⑥閉合開關，輕輕推動線圈，觀察線圈能否連續(xù)轉動。

I\~

（3）項目設計要解決的問題及操作方法示例

要解決的

序號操作方法需要的材料

問題

制作將漆包線繞成圓環(huán)狀，緊密纏繞5~10匝，漆包線、

1

線圈兩端各留2cm引線膠帶

制作用小刀刮去兩端引線的漆皮，

2小刀

換向器一端全部刮掉，另一端只刮半周

搭建用曲別針彎折成兩個U形支架，固定在曲別針,硬紙板、

3

支架硬紙板上，確保頂部支撐點水平對齊膠水

安裝

4將強磁體放置在線圈正下方強磁體

磁體

安裝將線圈引級架在支架上，與電池、開關連

5電池，開關

電源接，確保刮漆面接觸良好

4.展示交流

（1）請大家展示自己制作的簡易直流電動機，并說明是怎樣實現(xiàn)讓線圈連續(xù)轉動的,

看看誰的電動機設計得更巧妙。

（2）你的電動機線圈匝數(shù)是多少？轉子在轉動時，轉軸受到的摩擦情況如何？

（3）觀察哪個電動機轉動得更快。它們可以帶動其他裝置旋轉嗎？

附：簡易直流電動機制作項目評價表示例

小組名稱:________評價者:__________（自評/互評/師評）

評價等級（優(yōu)秀/良好/評語/

評價指標

維度合格/待改進）建議

①能精準分析電動機的工作原理，邏輯嚴謹

科學

思維②在設計與制作中，能運用控制變量的方法

思考問題，如探究線圈匝數(shù)與轉速的關系

①電動機結構設計合理，易于組裝和調試，

具備一定的穩(wěn)定性和耐用性

技術

②熟練掌握制作工具和材料的使用，操作規(guī)

與

范，制作工藝精細

工程

③能根據(jù)實際情況對設計進行優(yōu)化、解決制

作過程中遇到的問題

①小組內(nèi)溝通順暢、互相分享想法和經(jīng)驗

父流

②積極傾聽他人意見，尊重不同觀點，共同解

與

決問題

合作

③成員分工明確，各司其職，高效完成任務

創(chuàng)新①在電動機的設計和制作中，提出獨特的創(chuàng)

與意和方法

實踐②勇于嘗試新的材料、結構或制作工藝，效果

良好

③能將理論知識靈活應用于實踐，制作出性能

優(yōu)良的電動機

【課堂練習】

1.小明周末在家發(fā)現(xiàn)了如圖1所示的材料，當小明將強磁鐵靠近鋼絲時，觀察到的現(xiàn)

象是銅絲（選填“被吸引”或“不被吸引”）。小明將幾種材料組合成了如圖2所示

的裝置，發(fā)現(xiàn)銅線圈快速地轉動起來，19世紀的科學家根據(jù)這個原理制成了（選填

“電動機”或“發(fā)電機”）；若調換強磁鐵的磁極，銅線圈轉動的方向與原來。

電池

圖-1圖?2

2.小明學習電動機原理后，制作小小電動機。把一段粗漆包線繞成約3cmx2cm的矩形

線圈，如圖甲所示，漆包線在線圈的兩端各伸出約3cm,然后，用小刀刮兩端引線的漆皮，

一端全部刮掉，另一端只刮半周。用硬金屬絲做兩個支架，固定在硬紙板上。兩個支架分別

與電池的兩極相連。把線圈放在支架上，線圈下放一塊磁鐵，如圖乙所示。給線圈通電并用

手輕推一下，線圈就會不停地轉下去，小小電動機就制作好了。

甲乙

若制作和電路無誤，接上電源后線圈不動，請寫出可能的原因和解決方法。

3.用一?個鐵釘、一節(jié)電池、一根電線和一個紐扣強磁鐵，可組裝成一個演示用的簡易

電動機，組裝過程如圖的甲、乙、丙所示。

鐵

A釘A

磁鐵

甲乙丙

（1）乙圖中，把鐵釘和磁鐵連起來后就能豎直地吸在電池的正極上，若磁鐵的N極朝

上，則磁化后的鐵釘?shù)募馊馂椋ㄌ睢癗”或"S”極）。

（2）丙圖中，用電線把電池的負極和磁鐵連接起來，就有電流通過磁鐵和鐵釘

（填“向上”或“向下”）。

（3）這個簡易電動機工作時，將電能轉化為能.

（4）丙圖中，若要改變鐵釘?shù)霓D動方向，可以改變方向。

4.如圖，創(chuàng)新小組自制小小電動機：用硬金屬絲制作兩支架〃八小固定在木板上；把

一段粗漆包線繞成矩形線圈abed,漆包線的兩端伸出作為引線，用小刀刮兩端引線的漆皮,

左端全部刮掉，右端只刮上半周或卜.半周，將引線放在支架上；用另一段漆包線繞在鐵芯上

制作電磁鐵，置于線圈之下。把線圈和電磁鐵按圖示接入電路，閉合開關，用手輕推一下,

線圈就會不停地轉下去。

（1）引線上的漆皮要刮掉，原因是漆皮屬于；

（2）線圈。反d與電滋鐵的連接方式是聯(lián)；電磁鐵上端的磁極是—極；

（3）線圈轉動一周時，只有半周獲得了動力，要靠轉過另半周；

（4）若把電池正負極對調，閉合開關，線圈的轉動方向將（改變/不變）。

5.如圖所示為小玲和小輝同學制作的一種直流電動機模型，他們用回形針做成兩個支

架，分別與電池的兩極相連；用漆包線繞一個矩形線圈，以線圈引線為軸，并用小刀刮去軸

的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，將線圈放在支架上，蹄形磁體放在線圈周圍.

線圈

（1）按他們這種方法刮漆，線圈（填“能”或“不能”）持續(xù)轉動.線圈轉

過平衡位置時會（填“自動改變線圈中的電流方向”或“切斷線圈中的電

流”）。

（2）可以通過改變方向，改變線圈的轉動方向。（填一種方法）

（3）如果電池、開關、導線的連接和性能良好，閉合開關后，發(fā)現(xiàn)線圈只抖動了一下,

并不轉動，原因可能是,這時可做的有效嘗試是。

【課后反思】

本節(jié)課學習中，你有哪些收獲，還有哪些問題？

參考答案與試題解析

第5節(jié)跨學科實踐：制作簡易直流電動機（導學案）

【學習目標】

1.制作簡易直流電動機，加深對貪流電動機相關知識的認識。

2.設計簡易直流電動機制作方案，基于電與磁的知識對方案的合理性進行分析。

3.在制作簡易直流電動機活動中，能綜合運用所學知識解決遇到的問題。

4.在實施過程、討論交流、作品展示中，提升工程實踐與合作學習的能力，增強對物

理學與日常生活、工程實踐間聯(lián)系的認識，樹立學以致用的思想。

【學習重點】制作簡易直流電動機。

【學習難點】解決制作過程中的技術難題。

【課堂探究】制作簡易直流電動機

1.項目提出

回憶前面學習過的直流電動機的工作原理。直流電動機中加裝了換向器，使線圈利用慣

性轉過平衡位置后，改變了電流的方向和受力方向,使線圈繼續(xù)轉動。

利用前面學習過的直流電動機的工作原理，你可以制作一臺簡易的直流電動機。

2.項目分析

我們知道，電動機主要由線圈和磁體組成，要制作直流電動機，需要考慮以下問翹。

（1）用什么樣的導線繞制線圈？繞制的匝數(shù)多少為宜？

（2）哪部分作為轉子？哪部分作為定子？

（3）如何保證通電線圈能在磁場中持續(xù)轉動？

【分析】

（1）用什么樣的導線繞制線圈？繞制的匝數(shù)多少為宜？

可以選擇直徑約（）.5門m的漆包線作為導線，原因是漆包線表面有絕緣漆，可避免線圈

匝間短路。線圈匝數(shù)以5~10匝為宜，匝數(shù)過少磁場產(chǎn)生的作用力較小，匝數(shù)過多線圈會過

重且電阻會增大。也可分組嘗試繞制不同匝數(shù)（如5匝、10匝、20匝），通過對比簡易電

動機的轉速找到最適合的血數(shù)。

（2）哪部分作為轉子？哪部分作為定子？

從方便制作的角度，定子通常為磁體,可以用強磁體、一塊蹄形磁體或兩塊條形磁體作

定子。轉子就是通電線圈。設計時磁體固定于底座上，線圈放在支架（曲別針）上，確保轉

動時摩擦力較小。

（3）如何保證通電線圈在磁場中持續(xù)轉動？

可以把導線的一端刮去全都絕緣漆，另一端刮去半周絕緣漆,來保證線圈持續(xù)轉動。

3.項目實施

根據(jù)每個人的個性化設計可以制作出不同的直流電動機。下面是一個比較簡單的電動機

設計和制作方法，可以參考。

（1）實驗器材：漆包線（刷有絕緣漆的銅導線）、強磁體、電池、羊眼釘、木塊、小

刀等。

（2）制作步驟

①把一段粗漆包線繞成約3cmX2cm的矩形（或橢圓形）線圈，作為轉子。從線圈的

兩端各拉出約2cm的漆包線作為轉軸。用小刀刮去線圈兩端引線的漆皮，把左端全部刮掉,

右端只刮半周。

②把兩枚曲別針做成U形支架。

③用連有開關的導線將電池的正負極和曲別針支架連接。

④將曲別針插入硬紙板底座，并將線圈兩端的引線搭接在U形支架上。

⑤將強磁體放在線圈下面的硬紙板上。

⑥閉合開關，輕輕推動線圈，觀察線圈能否連續(xù)轉動。

（3）項目設計要解決的問題及操作方法示例

要解決的

序號操作方法需要的材料

問題

制作將漆包線繞成圓環(huán)狀，緊密纏繞5-10匝，漆包線、

1

線圈兩端各留2cm引線膠帶

制作用小刀刮去兩端引線的漆皮，

2小刀

換向器一端全部刮掉，另一端只刮半周

搭建用曲別針彎折成兩個U形支架，固定在曲別針，硬紙板、

3

支架硬紙板上，確保頂部支撐點水平對齊膠水

安裝

4將強磁體放置在線圈正下方強磁體

磁體

安裝將線圈引線架在支架上，與電池、開關連

5電池，開關

電源接，確保刮漆面接觸良好

4.展示交流

（1）請大家展示自己制作的簡易直流電動機，并說明是怎樣實現(xiàn)讓線圈連續(xù)轉動的,

看看誰的電動機設計得更巧妙。

（2）你的電動機線圈匝數(shù)是多少？轉子在轉動時，轉軸受到的摩擦情況如何？

<3）觀察哪個電動機轉動得更快。它們可以帶動其他裝置旋轉嗎？

附：簡易直流電動機制作項目評價表示例

小組名稱:________評價者:__________（自評/互評/師評）

評價等級（優(yōu)秀/良好/評語/

評價指標

維度合格/待改進）建議

①能精準分析電動機的工作原理，邏輯嚴謹

科學

思維②在設計與制作中，能運用控制變量的方法

思考問題，如探究線圈匝數(shù)與轉速的關系

①電動機結構設計合理，易于組裝和調試，

具備一定的穩(wěn)定性和耐用性

技術

②熟練掌握制作工具和材料的使用，操作規(guī)

與

范，制作工藝精細

工程

③能根據(jù)實際情況對設計進行優(yōu)化、解決制

作過程中遇到的問題

①小組內(nèi)溝通順暢、互相分享想法和經(jīng)驗

交流

②積極傾聽他人意見，尊重不同觀點，共同解

與

決問題

合作

③成員分工明確，各司其職，高效完成任務

①在電動機的設計和制作中，提出獨特的創(chuàng)

意和方法

創(chuàng)新

②勇于嘗試新的材料、結構或制作工藝，效果

與

良好

實踐

③能將理論知識靈活應用于實踐，制作出性能

優(yōu)良的電動機

【課堂練習】

1.小明周末在家發(fā)現(xiàn)了如圖I所示的材料，當小明將強磁鐵靠近銅絲時，觀察到的現(xiàn)

象是銅絲______（選填“被吸引”或“不被吸引”）。小明將幾種材料組合成了如圖2所示

的裝置，發(fā)現(xiàn)銅線圈快速地轉動起來，19世紀的科學家根據(jù)這個原理制成了（選填

“電動機”或“發(fā)電機”）；若調換強磁鐵的磁極，銅線圈轉動的方向與原來。

電池

.

【詳解】磁鐵可以吸引含有鐵、鉆、銀的物體，當小明將強磁鐵靠近銅絲時，觀察到的

現(xiàn)象是銅絲不被吸引。

小明將幾種材料組合成了如圖2所示的裝置，發(fā)現(xiàn)銅線圈快速地轉動起來，此時通電的

銅線在磁場中受力的作用工作，19世紀的科學家根據(jù)這個原理制成了電動機，而發(fā)電機的

工作原理是閉合電路中的部分導體切割磁感線產(chǎn)生感應電流。

若調換強磁鐵的磁極，銅線圈受到的磁力方向改變，銅線圈轉動的方向與原來相反。

2.小明學習電動機原理后，制作小小電動機。把一段粗漆包線繞成約3cmx2cm的矩形

線圈，如圖甲所示，漆包線在線圈的兩端各伸出約3cm,然后，用小刀刮兩端引線的漆皮，

一端全部刮掉，另一端只刮半周。用硬金屬絲做兩個支架，固定在硬紙板上。兩個支架分別

與電池的兩極相連。把線圈放在支架上，線圈下放一塊磁鐵，如圖乙所示。給線圈通電并用

手輕推一下，線圈就會不停地轉下去，小小電動機就制作好了。

甲乙

若制作和電路無誤，接上電源后線圈不動，請寫出可能的原因和解決方法。

【答案】見解析。

【解析】電動機不轉動的原因有可能：

(1)線圈剛好處于平衡位置；(2)有可能是因為線圈受力太小，而造成線圈受力太小

的原因可能是線圈中電流太小或磁體磁性較弱，所以應試著增大電源電壓或換一塊磁性更強

的磁體。

3.用一個鐵釘、一節(jié)電池、一根電線和一個紐扣強磁鐵，可組裝成一個演示用的簡易

電動機，組裝過程如圖的甲、乙、丙所示。

鐵釘

A

磁鐵

丙

乙

甲

極朝

的N

磁鐵

，若

正極上

電池的

地吸在

能豎直

來后就

鐵連起

釘和磁

，把鐵

乙圖中

（1）

。

極）

"S”

N”或

填“

為（

尖湍

釘?shù)?/p>

的鐵

化后

則磁

上，

鐵釘

鐵和

過磁

流通

有電

來，就

連接起

和磁鐵

的負極

把電池

用電線

圖中，

（2）丙

”）。

“向下

”或

“向上

（填

能。

化為

電能轉

時，將

機工作

易電動

這個簡

（3）

。

方向

變

以改

向，可

轉動方

鐵釘?shù)?/p>

要改變

中，若

丙圖

（4）

）電流

；（4

）機械

：（3

）向下

；（2

1）N

】（

【答案

磁鐵

，若

正極上

電池的