資源簡介

(共36張PPT)
第六章 電 能
華師大版九年級上冊
第1節 電能的轉化（2）
－－－ 安培力、電動機
教學目標
科學觀念：了解直流電動機的工作原理；知道矩形通電線圈在
磁場中的轉動情況；知道換向器的作用及工作原理；
科學思維：在與小組成員合作完成實驗中、在班級討論交流中，
培養學生的交流與合作的意識和能力；
探究實踐：在引領學生認知的過程中，培養學生的實驗設計能
力、動手能力、觀察能力、分析推理能力和表達信息的能力。
態度責任：在探究過程中，進一步強化積極動手、認真觀察、
動腦思考的探究習慣。
新知導入
復習：
1、發電機的工作原理是什么？能量轉化情況如何？
2、什么是安培力？安培力方向、大小與分別什么因素有關？
電磁感應
機械能→電能
安培力：通電導體在磁場中受到的力。
安培力方向與磁場方向、電流方向等因素有關，安培力大小與磁場強弱、電流大小等因素有關。
3、說一說，如何判斷安培力方向與磁場方向、電流方向之間的關系？
左手定則：
伸開左手，使拇指與四指在同一個平面內并跟四指垂直，讓磁感線垂直穿入手心，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的就是通電導體所受安培力的方向。
活動
用左手定則試一試：
1）如圖將導體AB放入磁場中，閉合開關，導體AB中電流方向如何？將如何運動？
2）將一個通電的矩形線圈abcd放入磁場中，線圈的ab、cd邊將怎樣轉動？
導體中電流由A流向B，導體AB將向左運動。
ab邊的電流方向為由a向b，根據左手定則，ab邊豎直向上運動，而cd邊的電流方向為c流向d，cd這豎直向下運動，導致線圈abcda順時針轉動到豎直位置。此后，線圈上下兩邊受到平衡力作用，但由于慣性，線圈會擺動幾下，最后豎直位置靜止。
實驗：
觀察通電線圈在磁場中的轉動
1）圖6.1.5中有一個小型線圈，它能放在蹄形磁鐵兩極間的磁場中，若給線圈通以電流，觀察將有什么現象發生。
線圈轉過約90°角度后，擺幾下，最后在豎直位置停下。
（點擊圖片播放）
實驗
觀察通電線圈在磁場中的轉動
2）若改變通入線圈的電流方向，則又如何？
線圈沿原來的方向繼續轉動下去。
（點擊圖片播放）
實驗
觀察通電線圈在磁場中的轉動
3）觀察直流電動機模型（圖6.1.6）。通電后，電樞線圈向什么方向轉動？若改變通入電樞線圈的電流方向，其轉向有什么不同？
改變電流方向，線圈的轉動方向不變。
（點擊圖片播放）
討論交流
說一說：若要使圖甲中線圈abcd順利轉到圖乙位置，應該如何做？
根據左手定則可知，圖甲中線圈會按順時針方向
轉至豎直位置，然后擺動幾下而靜止在豎直位置；但
由于線圈有慣性而擺動，當線圈cd邊由最下方擺動偏
向左側時，若此時cd邊的電流方向是d流向c時，cd的
受力方向與原來水平位置時相反，即向豎直向上方向
運動，ab也同理，這樣線圈就能達到乙圖位置。
換向器、電刷
新知講解
一、直流電動機
1、直流電動機：
用直流電供電的電動機。
2、直流電動機的原理：
通電線圈在磁場里受力而轉動。
3、能量轉換：
電能→機械能
4、直流電動機的構造：
構造
定子
轉子
換向器：
磁體
線圈
兩個銅半環
電刷
銜接換向器
新知講解
二、直流電動機工作過程
1、平衡位置：
通電線圈的平面與磁感線垂直時，線圈受到磁場力為一對平衡力，此時線圈的位置為平衡位置。
受力位置 平衡位置
新知講解
2、換向器的作用
如圖，給圖甲中的通電時，線圈順時針方向偏轉，當線圈轉到平衡位置時，線圈依靠慣性會繼續偏轉過一個角度。
此時，如果馬上改變線圈中的電流方向，則線圈會保持轉動。
若每當線圈恰好轉過平衡位置時，就立即改變線圈中的電流方向，線圈就會持續不斷地轉動下去。
這時就需要一個特殊的裝置：換向器。
換向器的作用：當線圈剛偏過平衡位置時，立即改變線圈中的電流方向，使線圈持續轉動下去。
（甲） （乙） （丙）
新知講解
（甲） （乙） （丙）
3、電刷的作用
如圖，電路中通電線圈在磁場中持續轉動，則會出現導線纏繞的問題。為了解決這個問題，我們需要一個特殊裝置，使導線與線圈間靈活連接，這個裝置就是電刷。
電刷的作用：可以使導線中能及時通、斷電，又避免導線纏繞在一起。
新知講解
4、換向器、電刷與線圈間的合理連接：
換向器由固定在電樞線圈轉軸上的兩個彼此絕緣的半圓金屬環所組成，這兩個半圓金屬環分別與電樞線圈的兩端相連接，電流通過與換向器接觸的兩個電刷流入電樞線圈。
如圖中，電流方向：B→E→a→b→c→
d→F→A,線圈順時針方向偏轉，轉過90°到達平衡位置時，A、B正對E、F的空隙處，線圈沒電。線圈偏轉過平衡位置時，B與F接觸，A與E接觸，電流方向變為：B→F→d→c→b
→a→E→A,線圈中電流改變了，線圈持續轉動下去，導線也不會纏繞。
E、F為換向器的兩個半環；A、B為電刷。
新知講解
5、直流電動機工作過程簡介：
（a）
（a）電流從線圈a端流入，
線圈沿順時針方向轉動。
（b）
（b）線圈轉到平衡位置，無電流
流入線圈，但由于慣性繼續轉動。
新知講解
（c）電流從線圈d端流入，
線圈沿順時針方向轉動。
（c）
（d）線圈又轉動平衡位置，無電
流流入線圈，但由于慣性繼續轉動。
（d）
直流電動機工作示意圖：
新知講解
6、直流電動機的應用：
1）直流電動機的優點：
與內燃機等相比，直流電動機具有以下優點：①結構簡單， 啟動快，倒轉、變速方便的特點：②高效率、低噪聲、無尾氣排放。
2）直流電動機的應用：
直流電動機是把電能轉化為機械能的裝置，廣泛應用于交通運輸工具，如作為電氣列車、地鐵 等輕軌列車以及無軌電車、電動汽車、電動自行車等車輛的動力設備。
討論交流
1、若把直流電動機模型上的兩個接線柱用導線連接在靈 敏電流計上組成閉合電路（圖 6.1.11），則 ：
（1）用手指轉動電動機的電樞線圈時，猜想會有什么現象產生。
（2）這時的電動機已轉換成什么角色？從能的轉化觀點來看，它實現著怎樣的能量轉化過程？
（3）若使電樞線圈向一個方向連續轉 動，靈敏電流計指
針的偏轉方向將發生怎樣的變化？
靈敏電流計的指針會發生偏轉。
變成發電機，機械能轉化為電能。
靈敏電流計的指針方向與原來相反。
討論交流
2、圖6.1.12所示的是自行車上的“摩電燈”，依靠自行車車輪的轉動帶動“摩電燈”上端的轉輪轉動，就能使車頭上的照明燈發光。
你能猜想出“摩電燈”內部的結構嗎？
它是一個電動機還是一個發電機？
主要部件為磁鐵和線圈。
發電機。
電動機與發電相主要部件相同，都為磁鐵和線圈。
新知講解
直流電動機 交流發電機
構 造 相同 主要部件都是磁體和線圈
不 同 需要換向器（兩個銅半環）通過電刷連接電路，外電路上有電源。
用兩個銅環和電刷連接電路，外電路上無電源。
原 理 相同 均受磁場方向影響
不同 磁場對通電導體（線圈）的作用 電磁感應現象
能量轉化 電能轉化為機械能 機械能轉化為電能
7、電動機與發電機比較：
課外活動：
課外活動指導（教材第117頁活動）：
組裝直流電動機模型
1、參照圖6.1.6，先安裝轉子，把轉子兩端套在兩個支架的插孔中，把支架用螺絲固定在底座上。
2、然后安裝兩個電刷，用螺絲把它們固定在底座上時，要使它們與換向器有良好接觸，但不要壓得太緊，以免造成轉子轉動不靈活，同時把連接導線的接線柱裝好。
3、最后安裝定子，用螺絲把它固定在底座上時，
要注意用手把轉子轉動一下，看看電樞線圈與定
子間的相對位置是否恰當。
組裝
4、檢查一下電動機模型整體安裝是否符合要求，是否有部件遺漏，螺絲是否都擰緊了，然后調節轉子位置，使兩個電刷恰好分別與換向器的兩個半圓金屬環相接觸。
5、按電路圖（圖6.1.9），把直流電動機模型、滑動變阻器、開關和電源用導線連接起來。閉合開關，用手幫助轉動一下轉子，觀察轉子是否會連續轉動。
若不轉動，立即斷開開關，檢查電路連接情況以及電刷與換向器的接觸是否良好，再進行試驗。
實驗
6、如果改變流入電樞線圈的電流方向，重復試驗，觀察轉子的轉向有什么不同。
7、如果把定子上方磁鐵的磁極位置對調，重復試驗，觀察轉子的轉向會有什么不同。
8、在電動機模型轉動的情況下，如果適當改變滑動變阻器滑片的位置，觀察電動機的轉速有什么變化。這一變化說明了什么？
方向與原來相反
方向與原來相反
改變滑片位置，若電流增大，則轉速加快，若電流減小，則轉速減慢。
說明電動機轉速快慢可由電流大小控制。
課堂練習
1、關于直流電動機，下列說法正確的是（　　）
A．電動機工作過程中，消耗的電能全部轉化為機械能
B．電動機工作過程中，線圈中也產生感應電流
C．改變電流大小可以改變線圈轉動的方向
D．同時改變電流方向和磁場方向可以改變線圈轉動方向
B
課堂練習
2、 如圖所示的四個裝置可以用來研究有關物理現象或說明有關原理，下列表述正確的是（　　）
A. 可用來研究電磁感應現象
B. 可用來說明電動機原理
C. 可用來說明發電機原理
D. 可用來研究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數的關系
D
課堂練習
3、如圖為實驗室常用電流表的內部結構圖。多匝金屬線圈懸置在磁體的兩極間，線圈與一根指針相連。當線圈中有電流通過時，它受力轉動帶動指針偏轉，便可顯示出電流的大小。下列與此工作原理相同的電器設備是（　　）
A. 電烙鐵 B. 電鈴
C. 發電機 D. 電動機
D
課堂練習
4、如圖所示，通電導線放置在磁場中，不能受到磁場作用力的是（ ）
B
課堂練習
5、如圖所示為“裝配直流電動機模型”實驗的電路圖。實驗時，閉合開關S線圈轉動，再將滑動變阻器滑片P向右移動，電動機轉速將變________；若開關S閉合后線圈不轉，則他應該檢查：
① ；
② 。
慢
線圈中是否有斷路；
電刷與換向器的摩擦是否太大及軸與軸架的摩擦是否太大等
課堂練習
6、小強同學將一個電風扇與小燈泡按如圖的電路連接并進行實驗，用手快速撥動風扇葉片，這時發現小燈泡發光，電風扇居然變成了“發電機”。關于該實驗，下列說法正確的是（　　）
A．電風扇發電的原理是通電導線在磁場中受到力的作用
B．電風扇發電的原理是電磁感應
C．電風扇發電過程是把電能轉化為機械能
D．小燈泡發光是把光能轉化為電能
B
課堂練習
7、冬冬學習了磁的相關知識，回到家里，他取下臺燈燈罩，把一個 U 形磁鐵放到正在發光的白熾燈泡外面（如圖所示），他驚訝地發現了燈絲在晃動；移去磁鐵后，燈絲不再晃動，由此冬冬猜想到：燈絲的晃動可能是因為燈絲是鐵磁性物質，所以被磁鐵吸引所致。
你認為冬冬的觀點是否正確 ？
請說明理由 。
不正確
發光的燈泡中有電流通過，電流處于磁場中，要受到力的作用，會引起燈絲的運動；家庭中用電器通過的是交流電，也就是電流的方向發生周期性的改變，所以燈絲受到的力的方向再改變，于是會引起燈絲在晃動。
課堂總結
直流電動機：
1、制作原理：利用通電線圈在磁場里轉動的原理；
2、能量轉換：電能轉化為機械能；
3、換向器：自動改變線圈內的電流方向，使線圈持續轉動。
4、構造：磁體（定子）、線圈（轉子）、換向器、電刷
板書設計
直流電動機：
1、制作原理：利用通電線圈在磁場里轉動的原理；
2、能量轉換：電能轉化為機械能；
3、換向器：自動改變線圈內的電流方向，使線圈持續轉動。
4、構造：磁體（定子）、線圈（轉子）、換向器、電刷
作業布置
1、復習本課時主要內容；
2、完成作業本中相應練習；
3、完成學案中“課后鞏固”；
4、復習“電解水的相關內容，”預習“電流的熱效應、化學效應”相應內容。
謝謝
21世紀教育網（www.21cnjy.com)
中小學教育資源網站
兼職招聘：
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