資源簡介

《簡易電動機》學習手冊
學習目標
本項目基于真實情景展開，你將像工程師一樣，和你的伙伴一起設計并制作一款具有競爭力（研發成本低、能夠連續且穩定轉動）的電動機。你需要把所學的知識應用于實踐，并發揮創造性，設計解決方案，保證任務順利完成。
科學
知道通電導體在磁場中受到力的作用，且其方向與電流方向和磁場方向有關；
知道換向器在電動機中的用途。
技術
學會選擇合適的材料，根據設計方案制作一款符合要求的電動機；
能夠將制作的電動機用于實際生活。
工程
理解有效的設計可以降低產品的時間成本和材料成本，從而提高產品的競爭力；
形成“明確問題-討論方案-制作模型-測試模型-改進設計”的工程思維。
藝術
通過繪；制模型圖等方法表現所見所聞、所感所想，激發豐富的想象力和創造力
學習對稱與均衡的組合原理，進行簡單的設計和裝飾。
數學
學會運用控制變量法收集數據、分析數據，進而得出規律；
學會運用統計的方法對成本進行計算。
學習流程
在學習本項目的過程中，需要經歷以下過程：
提出問題
本項目的任務是設計、制作一個可以穩定轉動的電動機
準備階段
了解電動機的原理，收集電動機的設計資料，準備材料
設計制作
小組合作，動手設計制作一個可以穩定轉動的電動機
展示評價
向同學和老師展示你的電動機，分析你的經驗和掌握的技能
拓展提升
優化電動機的設計方案，將其用于日常生活
一、提出問題
（一）導入
1821年英國著名的物理學家法拉第制成了第一個實驗電動機的模型，到1889年俄國工程師杜列夫-杜波洛沃爾斯基發明第一臺能夠實用的三相交流電動機，經過60多年時間的研究與發展，終于使電動機得以在工業生產和日常生活中得以廣泛應用。。
從電動機的發展簡史中我們可以看到科學要轉化為技術，轉化為生產力，并不是那么輕而易舉、一蹴而就的，需要付出時間、付出人力、物力和財力。難怪有人感慨的說：“現在世界上不缺科學人才，不缺科學思想和科學理論，最缺的就是將科學思想和科學理論轉化為技術與生產力的人。”我們缺乏創新型的技術人才。
我們都在課本上見到過電動機的模型圖，但和我們生活中見到的電動機不太相同，同學們能否像工程師一樣，動手自制一款電動機呢？
（二）明確問題
現在，你就是一個小工程師，你需要和你的團隊一起設計并制作一款能夠連續穩定轉動的電動機。為了完成這個任務，你需要做好以下準備：
掌握電動機的基本原理。
初步認識材料，了解電動機的設計方案。
知道電動機連續轉動的關鍵結構。
根據設計圖，選擇合適的材料，制作電動機。
（三）評價標準
評價是為了發現存在的問題，以明確努力的方向。
在本項目的學習中，你將從電動機的設計示意圖是否準確、清晰，模型是否與設計示意圖吻合，研發成本是否合理，電動機轉動速度和穩定性是否滿足要求等方面評價自己的作品。
另外，你還需要請老師和同學評價你在小組分工合作中的表現。
二、準備階段
活動1：認識電動機的基本原理
通電導線在磁場中受到力
⑴
如圖把導線ＡＢ放在磁場里，接通電源，讓電流通過導線ＡＢ，看到______________________現象。
⑵
把電源的正負極對調后接入電路，使通過導線ＡＢ的電流方向與原來相反，看到_________________現象。
⑶
保持導線AB中的電流方向不變，但把蹄形磁體上下磁極調換一下，使磁場方向與原來相反，看到__________________現象。
結論：通電導線在磁場中受到的作用，力的方向跟的方向、的方向都有關系，當的方向或的方向變得相反時，通電導線受力方向也變得。
討論探究：如果把一個通有電流的線框放到磁場中，它會怎樣運動？
結論：線圈在磁場中_______________________________________；
思考：如何讓線圈在磁場中可以持續轉動？
結論：線圈轉過平衡位置后及時改變線圈中的電流方向，從而改變線圈的受力方向，就可以使線圈持續轉動下去。
認識換向器：
(1）A、B是電刷，作用：與半環接觸，使電源和線圈組成閉合。
(2）E、F是兩個銅制半環，作用：當線圈剛轉過平衡位置時，能改變線圈中的電流方向，使線圈持續轉動
活動2：設計簡易電動機并繪制設計示意圖
通過前面的學習，相信你已經基本了解電動機的基本原理以及換向器在直流電動機中的用途。下面讓我們查閱一些電動機的樣式，自主設計一款能夠連續轉動的電動機，在方框中畫出設計示意圖，并標明電動機的主要組成部分。
三、設計制作
1.明確問題
作為一名小小工程師，你需要和同伴一起合作，設計制作一款能夠連續轉動的電動機，并通過穩定性測試（重復多次，能夠穩定轉動）
2.討論方案
頭腦風暴，綜合考慮電動機轉動過程中的影響因素，優化設計方案。
3.制作模型
根據設計圖，利用選擇的材料，制作一個電動機，并計算制作成本，
4.測試模型
接通電源，觀察電動機能否連續穩定轉動，反復進行多次實驗。
5.改進設計方案
將你制作的電動機和其他小組的電動機進行比較。它們有哪些相同之處？有哪些不同之處？分析對方電動機模型的設計方案，并提出改進建議，然后根據其他小組的建議改進你的設計。
設計過程：
四、展示評價
（一）制定評價標準
同學們一起來制定展示環節的評價標準，將你覺得重要的評價標準，記錄在表格中。
總結性評價（小組互評）
標準
1分
2分
3分
組別
一
二
三
四
五
六
小組得分
（二）展示與交流
向全班同學介紹你的設計、制作的電動機模型。首先，你要講明你設計的電動機模型有哪些優點。其次，為大家講解你的設計思路和改進過程。最后，講一講你在設計、制作電動機模型過程中遇到了哪些困難，你是如何解決的。在下面的方框中寫下你的發言要點。
五、拓展提升
日常生活中，在許多地方可以看到電動機的身影，比較一下你設計的電動機與生活中的電動機有何區別。優化改進你的電動機設計方案，試著將你的電動機改裝成一個有實際用途的電子產品。

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