人教版九年級(jí)全一冊(cè)20.4《電動(dòng)機(jī)》教學(xué)設(shè)計(jì)

李雅瓊++胡銀泉

摘要：生活中的電動(dòng)機(jī)基本上是封閉的，學(xué)生很少見得到其內(nèi)部機(jī)構(gòu)，就算見到，也不容易理解電動(dòng)機(jī)的工作原理，尤其是電動(dòng)機(jī)持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因換向器的作用.該部分圍繞通電線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)需要解決的兩個(gè)問題（引線的纏繞、平衡位置后的阻礙作用）展開.利用自制教具幫助學(xué)生直觀理解，強(qiáng)化重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，另增加趣味物理小實(shí)驗(yàn)，教學(xué)效果顯著.

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)；教學(xué)設(shè)計(jì)；換向器；自制教具

作者簡(jiǎn)介：李雅瓊（1993-）女，廣西南寧，在讀碩士，學(xué)科教學(xué)（物理）；胡銀泉（1962-）男，江西南昌，副教授，物理教學(xué)研究.一教材學(xué)情分析

《電動(dòng)機(jī)》選自人教版物理九年級(jí)全一冊(cè)的第二十章第四節(jié)，該課內(nèi)容主要包括兩部分：一是了解磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用.二是在學(xué)生經(jīng)歷模擬電動(dòng)機(jī)的過程中，了解直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造以及工作原理.本節(jié)課是在學(xué)生學(xué)習(xí)了磁場(chǎng)的基本性質(zhì)以及電生磁的基礎(chǔ)上，從磁體對(duì)通電導(dǎo)體的作用分析出導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向和電流方向有關(guān).通過對(duì)這兩個(gè)因素的分析引出了怎么讓線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而提出這一理論在人類生活中的重要應(yīng)用——電動(dòng)機(jī)，并導(dǎo)出其工作原理，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，與生活和生產(chǎn)緊密聯(lián)系，充分體現(xiàn)了從生活走向物理，從物理走向社會(huì)的新的課程理念.同時(shí)本節(jié)內(nèi)容也為后繼課程磁生電作了鋪墊，起著承上啟下的作用.

在知識(shí)基礎(chǔ)上，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電路的基礎(chǔ)知識(shí)，磁場(chǎng)的基本性質(zhì)，電流的磁效應(yīng).在認(rèn)知層面上因?yàn)樯钪械碾妱?dòng)機(jī)基本上是封閉的，學(xué)生很難對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)，而初中學(xué)生思維雖然處在形象思維向抽象思維過渡階段，但仍以形象思維為主.

二目標(biāo)要求

1.知識(shí)與技能目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)，知道磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，知道力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)；通過實(shí)驗(yàn)觀察，知道磁場(chǎng)能使通電線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，了解換向器的工作原理；了解直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、工作原理及能量的轉(zhuǎn)化.

2.過程與方法目標(biāo)：經(jīng)歷探究過程，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作技能和實(shí)驗(yàn)操作興趣.

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)驗(yàn)“讓線圈轉(zhuǎn)起來”，體驗(yàn)在克服種種困難成功解決物理問題時(shí)的喜悅.

三重難點(diǎn)

重點(diǎn)：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用，受力方向與電流的方向、磁場(chǎng)的方向有關(guān).

難點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因及換向器的作用.

四教具與學(xué)具

多媒體投影儀，2個(gè)自制教具模型、磁鐵、銅線、學(xué)生電源、電池、導(dǎo)體棒、紙質(zhì)矩形框架等

五教學(xué)過程

（一）新課引入：

1.引入轉(zhuǎn)動(dòng)

師：PPT展示通電后就動(dòng)的電器，借此引出電動(dòng)機(jī)；

生：踴躍發(fā)言，列舉生活中還有哪些帶電動(dòng)機(jī)的電器設(shè)備；

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系生活的習(xí)慣.

2.簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)

師：展示由強(qiáng)磁鐵，五號(hào)電池，銅線圈制作的“動(dòng)心”簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)（如圖1）.

生：觀察并思考轉(zhuǎn)動(dòng)的原因.

設(shè)計(jì)意圖：簡(jiǎn)單好玩的電動(dòng)機(jī)模型可以激發(fā)學(xué)生的求知欲和好奇心.

3.回顧奧斯特實(shí)驗(yàn)

啟發(fā)學(xué)生逆向思考，通電導(dǎo)線與磁之間也存在相互作用.

設(shè)計(jì)意圖：類比舊知識(shí)，啟發(fā)新知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生逆向思維能力.

（二）新課教學(xué)

1.磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用（如圖2）

教師提供器材：磁鐵、輕質(zhì)金屬棒（錫箔筒效果較好）、電源、開關(guān)等.

學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：閉合開關(guān)，金屬棒會(huì)運(yùn)動(dòng)，證實(shí)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用.

設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生探究意識(shí)，通過探究實(shí)驗(yàn)和總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，檢驗(yàn)自己的判斷.

師：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)方向是固定的嗎？若不固定，可能與什么因素有關(guān)？

生：控制變量法記錄現(xiàn)象結(jié)果到表格（表1），歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論.

設(shè)計(jì)意圖：了解科學(xué)探究的一般步驟，有利于科學(xué)的方法解決實(shí)際問題的意識(shí).

表1通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力情況

電流方向磁場(chǎng)方向受力情況123師：若不改變電流方向或磁場(chǎng)方向，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力時(shí)只能朝著固定方向運(yùn)動(dòng)，然而現(xiàn)實(shí)中沒那么大的磁鐵，故而無實(shí)際應(yīng)用.那么如何將通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力運(yùn)動(dòng)利用到實(shí)際當(dāng)中去呢？

生：像“動(dòng)心”簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)一樣轉(zhuǎn)起來.

師：除了可以是心形銅線圈，還可以是矩形銅線圈、鋁制易拉罐做的金屬圈，或者是不被磁鐵吸引的金屬圈放上面，都可以轉(zhuǎn)起來，通過后面的學(xué)習(xí)由學(xué)生自己領(lǐng)悟原理.

設(shè)計(jì)意圖：結(jié)合實(shí)際引導(dǎo)學(xué)生把通電導(dǎo)體從“做直線運(yùn)動(dòng)”向通電線圈“做圓周運(yùn)動(dòng)”更切合實(shí)際的角度進(jìn)行思考.

2.讓線圈轉(zhuǎn)起來

2.1初遇障礙

師：若將線圈放在磁場(chǎng)里（如圖3），根據(jù)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力原理，分析線圈每條邊的受力情況是否可以讓其產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效果？

生：分析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)過程中在豎直位置前、豎直位置時(shí)（平衡位置）、豎直位置后的每條邊相應(yīng)受力情況并記錄下來.

設(shè)計(jì)意圖：強(qiáng)化本節(jié)課的重點(diǎn)通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力原理并學(xué)會(huì)應(yīng)用.

師：分析受力后，利用自制教具（如圖4：線圈ab邊以及該邊受力方向用紅色硬紙制作，cd邊以及該邊受力方向用藍(lán)色硬紙制作）從圖5位置開始慢動(dòng)作模擬線圈轉(zhuǎn)動(dòng)來講解.若想讓線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)需要解決兩個(gè)問題：平衡位置后線圈受到磁場(chǎng)的作用力阻礙線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；線圈引線處的纏繞.

2.2解決障礙

2.2.1法一：換向器

生：學(xué)生兩人一組讓自制框架轉(zhuǎn)起來（如圖5）.

紙質(zhì)框架每到一個(gè)位置就換一個(gè)人抓，換了一個(gè)人就換了一個(gè)方向的力，類比可知，持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)需改變平衡位置后線圈邊框的受力方向，而改變力的方向有兩個(gè)方法：平衡位置時(shí)改變線圈中的電流方向；平衡位置時(shí)調(diào)換磁體兩極.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)手動(dòng)改變電流方向或磁體兩極方法并不實(shí)際.

設(shè)計(jì)意圖：從手動(dòng)矩形框架出發(fā)，聯(lián)想到電動(dòng)機(jī)要持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)需要不停改變力的方向，自然的過渡，同時(shí)也為接下來的換向器概念的提出打下了基礎(chǔ).

師：生活中采用換向器這個(gè)小機(jī)關(guān)來改變平衡位置后的電流方向，PPT展示帶換向器的直流電動(dòng)機(jī)仿真工作原理圖（如圖6）講解換向器構(gòu)造以及工作原理；

生：觀察，思考換向器的工作原理；師：換向器解決了力的問題以及引線的纏繞；

設(shè)計(jì)意圖：三維動(dòng)態(tài)的效果勝于呆板的二維圖片講解，對(duì)換向器的原理有了更直觀的了解，突破難點(diǎn).

師：現(xiàn)場(chǎng)拆開一個(gè)小電動(dòng)機(jī)，以其為例講解電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造及能量如何轉(zhuǎn)化.

生：抽象的物理模型到形象的實(shí)物感受，認(rèn)識(shí)實(shí)際生活中的電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu).

設(shè)計(jì)意圖：抽象原理上升到實(shí)際生活的電動(dòng)機(jī)，物理與實(shí)際聯(lián)系起來，體會(huì)物理與生活是密不可分的.

2.2.2法二：小小電動(dòng)機(jī)

師：提供器材銅線、強(qiáng)磁鐵、電源、導(dǎo)線等，并提醒學(xué)生刮漆包線的方法（引線漆皮一端全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周），并巡回指導(dǎo).

生：動(dòng)手制作（如圖7），思考交流討論線圈轉(zhuǎn)起來的原因及其工作原理、缺點(diǎn)不足.

設(shè)計(jì)意圖：該小小電動(dòng)機(jī)也解決了線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)問題：平衡位置后斷電則不受磁場(chǎng)的作用力，由于慣性持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去；引線往兩邊伸出解決引線的纏繞.并且學(xué)生在制作過程中，可以深刻感受到成功的喜悅，同時(shí)學(xué)會(huì)分析失敗的原因，領(lǐng)悟半圈動(dòng)力思想的奇妙，達(dá)到直觀理解工作原理的效果，使教學(xué)氣氛達(dá)到高潮，不至于枯燥無味.

三學(xué)以致用

1.PPT展示講解定子、轉(zhuǎn)子

2.PPT展示揚(yáng)聲器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解揚(yáng)聲器的工作原理也是利用了通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用.利用物理方法解決實(shí)際問題，加強(qiáng)理論練習(xí)實(shí)際.

四小結(jié)練習(xí)

對(duì)本節(jié)課進(jìn)行簡(jiǎn)明扼要的小結(jié)以及布置課后作業(yè)，科學(xué)探究不僅僅是在課堂上的活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生課后繼續(xù)探究.

參考文獻(xiàn)：

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