第2课时
[导入新课]
复习提问：
①磁场对通电导线有什么作用？通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向有关。
②通电线圈在磁场中会怎样？通电线圈在磁场中会发生转动。
上节课我们制作了一个小电动机，模拟了电动机转动时的情况。这节课我们看看真正的电动机是怎样工作的。
[推进新课]
二、电动机的基本构造


1．电动机的构造
展示：直流电动机模型如右图，让学生观察其结构。
得出：电动机是由能转动的线圈和固定不动的磁体组成的。我们把它们叫做转子和定子。
2．电动机的原理[来源:学科网]
探究实验：利用自制的小小电动机重做让线圈转动的实验，然后将线圈两端引线的漆皮全部刮掉，接通电源，观察现象。
现象：线圈在磁场里发生转动，但转动不能持续下去，转90°角摆几下就停了。
提出问
题：为什么会出现这种情况呢？难道是我们上节课的结论有错误？
演示实验：如下图，分三步做实验，让学生观察。


(1)使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，观察。
现象：发现线圈没有运动。
分析得出：这是由于线圈ab、cd两个边受力大小一样、方向相反的原因，这个位置是线圈的平衡位置。
(2)使线圈静止在图甲位置上，闭合开关观察。
现象：线圈受力沿顺时针方向转动，但越过平衡位置后，不能继续转下去。
分析得出：线圈受力发生转动。[来源:学*科*网]
引导提问：
当越过平衡位置后，为什么不能继续转下去，最后要返
回平衡位置呢？
(3)使线圈静止在图丙这个位置上，闭合开关，观察。
现象：线圈向逆时针方向转动。
分析得出：线
圈在这个位置所受力是阻碍它沿顺时针方向转动的，这也就使线圈返回平衡位置。
结论：线圈通电，在磁场中受力发生转动，当转过平衡位置时，由于惯性继续转动，但这时线圈受到使它反向转动的力而回摆，所以摆几下就停了。
(教学说明：提出问题后，引导学生观察演示实验，可采取边演示边引导的方法。在演示的同时要用多媒体将上图展示给学生，以帮助学生分析。)
3．换向器
提出问题：①想一想，在我们制作的小小电动机探究实验中，引线一端刮去半周有什么作用？②线圈为什么能连续转动呢？
思考得出：①刮去的通电，没刮去的绝缘，不通电。
②因为小小电动机两根引线，一根刮去半周，一根刮去一周，当接在电路中时，只有刮去半周的部分与支架接触才通电。通电时，线圈就受力发生转动，当线圈转到不通电部分时由于惯性会继续转动，这样小小电动机就转了起来。
提出问题：在“小小电动机”中我们只利用了一半的电力，也就是线圈每转一周，只有半周获得动力，能否改进一下，使能量更好地利用起来呢？
讨论
得出：可设法改变后半周电流的方向或调换磁感线方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈将会更平稳、更有力地转动下去。


多媒体展示：实际的直流电动机是通过换向器来实现这项功能，构造如右图。由两个彼此绝缘的半环组成，两个半环分别与线圈的两端接通。当线圈转动通过平衡位置后，半环从与一个电刷接触，改变为与另一电刷接触，从而改变线圈中电流的方向和磁场力方向，使线圈得以转动。
总结：换向器的作用：改变线圈的电流方向，使线圈得以持续转动。
知识拓展：
简介实际电动机的线圈是由多个线圈组成的，如图。


即学即练(课件展示问题)
(1)直流电动机的工作原理是(　　)
A．电磁感应现象
B．线圈在磁场中转动产生电流
C．通电导线周围有磁场 D．通电线圈在磁场中受力而转动
(2)一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源后电机不转，用手拨动一下转子后，线圈转子就正常转动起来，则它开始时不转的原因可能是(　　)
A．线圈内部断路 B．电刷与换向器接触不良
C．磁铁的磁性不强，或线圈中的电流不够大 D．线圈正好处于平衡位置
(3)要改变直流电动机的转向，可采取的办法是(　　)
A．增强磁极的磁性 B．增加电源电压
C．增加线圈中的电流 D．改变线圈中的电流方向或对调磁铁的磁极
(4)有关直流电动机的换向器的作用，以下说法正确的是(　　)
A．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变电流方向
B．当线圈平面与磁感线垂直时，自动改变电流方向
C．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变磁感线的方向
D
．当线圈平面与磁感线平行时，自动改变线圈转动方向
答案：(1)D　(2)D　(3)D　(4)B
三、生活中的电动机
指导阅读课本中——生活中的电动机，解决以下问题：
(1)电动机的作用是什么？(可从能量的角度来考虑)
(2)根据它使用电的不同类型可以分为几类，并列举生活中有哪些地方用到电动机。
(3)电动机同热机相比，有哪些优点？[来源:学&科&网Z&X&X&K]
结论：电动机工作实质是电能转化为机械能；根据它使用不同类型的电可以分为直流电动机和交流电动机。一些功率大点的家用电器一般都是交流电动机，如：电扇、洗衣机等；而一些功率小的电器一般使用直流电动机，如：电动玩具、录音机等；电动机的优点有：构造简单、控制方便、体积小
、效率高、功率可大可小、无污染。[来源:Zxxk.Com]
即学即练
下列各种家用电器中没有用到电动机的是(　　)
A．电风扇 B．电熨斗 C．录音机 D．洗衣机
答案：B
拓展深化：
电动机的分类：
1．按工作电源分类：可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。
2．按结构及工作原理分类：可分为异步电动机和同步电动机。
3．按起动与运行方式分类：可分为电容起动式电动机、电容盍式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。
4．按用途分类：可分为驱动用电动机和控制用电动机。
5．按转子的结构分类：可分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。
6．按运转速度分类：可分为高
速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。
[布置作业]
“动手动脑学物理”的1、2题。
板书设计


活动与探究
课题：检查直流电动机不能运转的故障
内容：某个直流电动机模型不能转动，发生故障的原因可能是磁铁没有磁性，或者是换向器和电刷接触不良。实验说明你如何对这些地方进行检查。
目的：进一步了电动机的工作原理，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。
材
料：有问题的电动机模型、铁块、电源、小灯泡、导线、开关。
方案：小组先相互讨论，再通过实验找出办
法。
(1)用一根无磁性的铁块接触磁铁，观察铁块是否被吸引，吸引则说明磁铁有磁性，否则无磁性。
(2)对换向器和电刷接触不良可采用如下检查方法：①把电刷和换向器压得紧些，看电动机是否可以转动起来；②在电源和电刷之间串联一个小灯泡，转动线圈，如果灯泡时亮时灭，则说明接触不良，如果亮度稳定，则说明接触良好。
结论：直流电动机不能转动的原因是磁铁没有磁性(或直流电动机不能转动的原因是换向器和电刷接触不良)。
设计反思
本节内容与生活联系非常紧密，所以在设计中将物理
知识融于实验是本节的一大特色。从与生产、生活密切相关的现象入手，采用了逆向思维的方式引起学生的认知冲突，将学生对电流受磁场作用的探究兴趣激起来，一步步达成目标，然后再探讨电动机的原理，体现了“从生活走向物理”，这样使学生更易于接受。安排学生探究模拟电
动机的实验对于学生了解电动机的基本构造有很大的帮助，使学生更好地理解电动机的原理和换向器的作用；最后由学生讨论生活中有哪些地方用到电动机，真正体现“从物理走向生活”的新理念。
参考资料
一、电动机简介
电动机是将电能转换为机械能的机器。用电池或电源给电动机通电就会使轴开始旋转。有的电动机由直流电源(如电池)供电，有的电动机由交流电源供电。虽然电动机有多种设计方法，但原理是相同的。
有两个物理原理为电动机的运转奠定了基础。第一个原理是电磁感应定律，它是由英国科学家和发明家迈克尔·
法拉第于1831年发现的。其内容是：如果导体穿过磁场，或改变穿过静止导电闭合回路的磁场强度，导体内将产生感应电流。第二个原理与此相对，指的是电磁的反作用，它是法国物理学家安德尔·玛利亚·安培于1820年观察到的。
所以，如果将带电导体(如一段铜线)放置在磁场中，它将受到力的作用。将导体缠绕许多圈，每一圈都位置适当且导体内有电流通过，这时，产生的力会使线圈旋转。
线圈旋转时，电动机的轴也将随之旋转。
电动机由两个基本单元组成：一个是磁场，即缠绕着线圈的电磁铁；另一个是电枢，它是支持切割磁场并在电动机内输送励磁电流的导体的机构。
发电机，它们与电动机相反，是将动能转换为电能。
二、新型电磁能武器——电磁炮
根据磁场对电流产生力的原理，人们研制出了一种新型的电磁能武器——电磁炮。它的基本原理如图所示，把待发射的炮弹放置在处于强磁场中的两条平行导轨上，使炮弹通过强脉冲电流，该电流在磁场中受到强大的推力，这个推动力使炮弹的速度很快增大，然后以某一速度发射出去。[来源:学§科§网Z§X§X§K]


利用这个原理，我们还可发射导弹，称电磁导弹。利用这种电磁推进力，在航天技术中可以发射太空密封舱，比如发射火星探测器。如要在低空轨道里用电磁导弹发射重约500 kg的火星探测器，需要约600万安培的脉冲电流和约75 m长的轨道或发射架。比起用一般火箭来发射导弹，其所需费用少得多。