人教版（2024）新教材九年级物理全一册第二十章导学案：第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机（含答案）.docVIP

第5节跨学科实践：制作简易直流电动机（导学案）

【学习目标】

1.制作简易直流电动机，加深对直流电动机相关知识的认识。

2.设计简易直流电动机制作方案，基于电与磁的知识对方案的合理性进行分析。

3.在制作简易直流电动机活动中，能综合运用所学知识解决遇到的问题。

4.在实施过程、讨论交流、作品展示中，提升工程实践与合作学习的能力，增强对物理学与日常生活、工程实践间联系的认识，树立学以致用的思想。

【学习重点】制作简易直流电动机。

【学习难点】解决制作过程中的技术难题。

【课堂探究】制作简易直流电动机

1.项目提出

回忆前面学习过的直流电动机的工作原理。直流电动机中加装了，使线圈利用惯性转过平衡位置后，改变了的方向和受力方向，使线圈继续转动。

利用前面学习过的直流电动机的工作原理，你可以制作一台简易的直流电动机。

2.项目分析

我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，需要考虑以下问题。

（1）用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？

（2）哪部分作为转子？哪部分作为定子？

（3）如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？

【分析】

（1）用什么样的导线绕制线圈？绕制的匝数多少为宜？

可以选择直径约0.5mm的漆包线作为导线，原因是漆包线表面有绝缘漆，可避免线圈匝间短路。线圈匝数以5~10匝为宜，匝数过少磁场产生的作用力较小，匝数过多线圈会过重且电阻会增大。也可分组尝试绕制不同匝数（如5匝、10匝、20匝），通过对比简易电动机的转速找到最适合的匝数。

（2）哪部分作为转子？哪部分作为定子？

从方便制作的角度，定子通常为，可以用强磁体、一块蹄形磁体或两块条形磁体作定子。转子就是。设计时磁体固定于底座上，线圈放在支架（曲别针）上，确保转动时摩擦力较小。

（3）如何保证通电线圈在磁场中持续转动?

可以把导线的一端刮去绝缘漆，另一端刮去绝缘漆，来保证线圈持续转动。

3.项目实施

根据每个人的个性化设计可以制作出不同的直流电动机。下面是一个比较简单的电动机设计和制作方法，可以参考。

（1）实验器材：漆包线（刷有绝缘漆的铜导线）、强磁体、电池、羊眼钉、木块、小刀等。

（2）制作步骤

①把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形（或椭圆形）线圈，作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。

②把两枚曲别针做成U形支架。

③用连有开关的导线将电池的正负极和曲别针支架连接。

④将曲别针插入硬纸板底座，并将线圈两端的引线搭接在U形支架上。

⑤将强磁体放在线圈下面的硬纸板上。

⑥闭合开关，轻轻推动线圈，观察线圈能否连续转动。

（3）项目设计要解决的问题及操作方法示例

序号

要解决的问题

操作方法

需要的材料

1

制作

线圈

将漆包线绕成圆环状，紧密缠绕5~10匝，两端各留2cm引线

漆包线、

胶带

2

制作

换向器

用小刀刮去两端引线的漆皮，

一端全部刮掉，另一端只刮半周

小刀

3

搭建

支架

用曲别针弯折成两个U形支架，固定在硬纸板上，确保顶部支撑点水平对齐

曲別针，硬纸板、胶水

4

安装

磁体

将强磁体放置在线圈正下方

强磁体

5

安装

电源

将线圈引线架在支架上，与电池、开关连接，确保刮漆面接触良好

电池，开关

4.展示交流

（1）请大家展示自己制作的简易直流电动机，并说明是怎样实现让线圈连续转动的，看看谁的电动机设计得更巧妙。

（2）你的电动机线圈匝数是多少？转子在转动时，转轴受到的摩擦情况如何？

（3）观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？

附：简易直流电动机制作项目评价表示例

小组名称:________评价者:_________（自评/互评/师评）

评价

维度

评价指标

等级（优秀/良好/合格/待改进）

评语/

建议

科学

思维

①能精准分析电动机的工作原理，逻辑严谨

②在设计与制作中，能运用控制变量的方法思考问题，如探究线圈匝数与转速的关系

技术与

工程

①电动机结构设计合理，易于组装和调试，具备一定的稳定性和耐用性

②熟练掌握制作工具和材料的使用，操作规范，制作工艺精细

③能根据实际情况对设计进行优化、解决制作过程中遇到的问题

交流与

合作

①小组内沟通顺畅、互相分享想法和经验

②积极倾听他人意见，尊重不同观点，共同解决问题

③成员分工明确，各司其职，高效完成任务

创新

与

实践

①在电动机的设计和制作中，提出独特的创意和方法

②勇于尝试新的材料、结构或制作工艺，效果良好

③能将理论知识灵活应用于实践，制作出性能优良的电动机

【课堂练习】

1．小明周末在家发现了如图1所示的材料，当小明将强磁铁靠近铜丝时，观察到的现象是铜丝