20.5 跨学科实践：制作简易直流电动机 分层练习（含答案） 2025-2026学年物理人教版（2024）九年级全一册.docxVIP

第5节跨学科实践：制作简易直流电动机

项目提出

在现代社会，电动机是不可或缺的动力设备，广泛应用于工业、交通和家庭等领域。直流电动机因其结构简单、控制方便而被广泛应用。本项目旨在通过跨学科的学习与实践，帮助学生结合物理、工程设计和材料科学的知识，制作一个简易的直流电动机。通过本项目，学生将深入理解电动机的工作原理，培养动手能力和创新思维。

任务之一了解直流电动机的原理和构造

如图装置是电动机的工作模型，在工作过程中，换向器起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过平衡位置时，就自动改变线圈中的电流，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用，它工作时将电能转化为机械能。

任务之二自制电动机

1．如图所示是互助小组制作的一台简易电动机，用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴。用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端刮去半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下。接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。请问：

（1）刮漆皮的目的是使线圈能够__，且在刚转过平衡位置时，切断线圈中的电流，线圈由于惯性转过另半圈，保证了线圈持续的转动下去。线圈一端刮去半周漆皮的作用相当于______（填实际电动机某一部件的名称）。

（2）推一下线圈的原因：使线圈越过________。

（3）如果整个制作没有问题，但接上电源后线圈不动，这时应做哪些尝试？（写出两点即可）

①__________________；

②______________________________________。

（4）线圈不停转动的原因：线圈由于__转过另半圈，在刚转过平衡位置时，线圈中__的变化，从而导致受力方向变化，保证了线圈持续的转动下去。

（5）要使线圈的转动方向发生改变，请提出两个方案：

①______________;

②______________。

（6）线圈在转动过程中,能转化为__能。

2．小明在制作电动机模型时把一段粗漆包线绕成3cm×2cm矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出约3cm，用硬金属丝做两个支架，两个支架分别与电池的两极相连接。把线圈放在支架上

（1）在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮，为使线圈能够持续转动，刮线的要求是______。

A．两端全刮掉

B．一端全部刮掉，另一端只刮半周

（2）在线圈转动过程中经过如图2甲、乙所示两个位置，图的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于__不会静止；另一个图中线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力______________。如图2丙所示的线圈可以持续转动，是因为它加装了换向器，能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变__中的电流方向。

3．用一个铁钉、一节电池、一根电线和一个纽扣形强磁铁（磁性随温度升高而减弱），可组装成一个演示用的简易电动机，组装过程如图甲、乙、丙所示。

（1）乙图中，铁钉和磁铁连起来后就能竖直地吸在电池正极。铁钉与磁铁间的吸引力__（选填“大于”或“小于”）磁铁的重力。

（2）丙图中，用电线把电池的负极和磁铁连接起来，就有电流通过磁铁和铁钉，通电的铁钉由于受到了__的作用而开始旋转。

（3）这个简易电动机工作时，将电能转化为__能。

（4）演示时，若要改变铁钉的转动方向，可以改变__的方向；铁钉转动起来后，导线下端应间歇性地接触磁铁，这样做的好处是____（填选项）。

A.可以加快转动速度

B.防止铁钉被磁化

C.防止电流通过时产生过多热量

任务之三认识生活中的电动机

1.下列设备利用了通电导线在磁场中受力工作的是（）

A．司南B．电饭煲 C．手持电风扇D．微波炉

2．在大力倡导节能环保、践行低碳生活的新时代，新能源电动汽车越来越普及。其中新能源电动汽车中的电动机利用通电线圈在中受力转动，把能转化为机械能，从而驱动汽车行驶。

任务之四实践应用

1．如图所示为玩具小风扇里的小直流电动机。小明同学将电池接到该直流电动机两端，看到电动机转动起来，电动机的工作原理是____________________________；小明将电池反向接到电动机两端，看到电动机________（选填“原方向旋转”“不转动”或“反向旋转”）。

2．请完成小文对扬声器发音原理的探究过程。

（1）猜想：观察如图所示扬声器的构造，猜想它的发声原理是______________________________________。

（2）实验：

①将干电池接在线圈两端，观察到纸盆向前运动；将电池正、负极对调，观察到纸盆运动方向__。每次接电池时听见扬