直流电动机
(一)教学目的1.知道直流电动机的原理和主要构造。
2.知道换向器在直流电动机中的作用。
3.了解直流电动机的优点及其应用。
4.培养学生把物理理论应用于实际的能力。
(二)教具
如课本图12—10的挂图和模型,两个箭头标志(可用饮料盒铝片制作),自制直流电动机模型(参见图12—2),直流电动机原理挂图一幅,小型直流电动机一台,学生电源一台。
(三)教学过程
1.复习
提问:上节课我们做实验给磁场中的导体通电,发现了什么?(学生回答:通电导体在磁场中受力)。
提问:这个力的方向与哪两个因素有关?(学生回答之后,教师强调:改变电流方向,或改变磁感线方向,导体受力方向就随着改变)
提问:出示如课本12—10甲的挂图和模型,根据上面的结论,通电线圈在磁场中是怎样受力的?(学生回答:ab边受力向上,cd边受力向下)
提问:在这两个力的作用下,线圈怎样运动?(学生回答:线圈会转动)
提问:这个现象中能量是怎样转化的?(学生回答:电能转化为机械能)
2.引入新课
教师陈述:电动机就是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的,它将电能转化成机械能。下面我们来研究电动机是如何利用上述现象制成的,当然,我们先讨论最简单的一种电动机—直流电动机。给出直流电动机定义,并板书:
〈第五节直流电动机〉
3.进行新课
(1)使磁场中的通电线圈能连续转动的办法
很多同学可能马上想到通电线圈在磁场中不能连续转动(转到平衡位置要停下来),而实际的电动机要连续转动。怎样解决这个问题呢?(此处可告诉学生把理论用于实际需要再付出很多劳动,还可简介各国对理论应用于实际的重视,以培养学生对应用科学的兴趣)要解决这个问题,我们还得进行深入研究。
提问:在上节课的演示实验中,线圈转到平衡位置时是立即停止吗?为什么它不立即停止?(学生答:由于惯性线圈会稍转过平衡位置)
提问:转过平衡位置后,为什么它又转回来呢?(利用模型分析:转过平衡位置后,ab边受力仍朝上,cd边受力仍朝下,正是这一对力使线圈转回来的)
提问:要使线圈不转回来,应该在线圈刚转过平衡位置时就改变线圈的受力方向,即使线圈刚转过平衡位置就使ab边受力变为向下,cd边受力变为向上。怎样才能使线圈受力方向发生这样的改变呢?
引导学生回忆影响受力方向的两个因素,从而得出:应该在此时改变电流方向,或者改变磁感线方向。进一步引导学生分析:改变磁感线方向就是要及时交换磁极,显然这不容易做到;实际的直流电动机是靠及时改变电流方向来改变受力方向的。
板书:〈1.使磁场中的通电线圈连续转动,就要每当线圈刚转过平衡位置,就改变一次电流方向。〉
(2)换向器
提问:怎样才能使线圈刚转过平衡位置时就及时改变电流方向呢?
让学生想办法并开展讨论,教师下去了解学生的情况并鼓励和指导。
教师出示:两个半圆铝环和电刷,指出:靠这两样东西就可以解决问题。待学生思考片刻,教师出示已准备的与课本图12—12相似的模型,说明铝环与线圈的连接情况和铝环与电刷的配合过程。
引出换向器的概念并板书:
〈2.换向器的作用:当线圈刚转过平衡位置时,换向器能自动改变线圈中电流的方向,从而改变线圈受力方向,使线圈连续转动。〉
让学生仔细观察课本图12—12,进一步弄清楚线圈转动过程,重点是甲图和丙图,回答教师填空式的提问:
甲图:电流方向是a→b→c→d,受力方向是ab边受力向上,cd边受力向下,转动方向是顺时针。
丙图:电流方向是d→c→b→a,受力方向是ab边受力向下,cd边受力向上,转动方向是顺时针。
(3)直流电动机的构造
出示:直流电动机,介绍主要构造:磁极、线圈、换向器、电刷。
板书:〈3.直流电动机的构造〉
演示:给直流电动机通电转动,提高学生兴趣(若时间不允许,可省些演示)。告诉学生:下节课同学们将自己装一台小直流电动机,进一步弄清楚它的有关知识。
让学生阅读课文最后两个自然段,了解直流电动机的优点和应用。
4.小结(略)
5.作业:(不要求笔做)
(1)预习下节内容。
(2)比较直流电动机和交流发电机,从原理、构造和能量转化等方面说出它们的区别。
(四)说明
1.本节采用程序性的提问和讨论,启发学生弄清线圈受力情况和转回来的原因,以及解决问题的办法,可以培养学生的思维和创造能力。
2.换向器是教学的难点,制作放大的直观模型很有必要。靠这一节课教学,一部分学生可能还没有完全弄清楚,下节课学生将进一步认识它。
3.通过前面几节的学习,学生识图能力应该有所提高,本节电动机原理图要尽量让学生自己看图理解。
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