人教版九年级全一册20.4《电动机》教学设计
李雅琼++胡银泉
摘要：生活中的电动机基本上是封闭的，学生很少见得到其内部机构，就算见到，也不容易理解电动机的工作原理，尤其是電动机持续转动的原因换向器的作用.该部分围绕通电线圈持续转动需要解决的两个问题（引线的缠绕、平衡位置后的阻碍作用）展开.利用自制教具帮助学生直观理解，强化重点，突破难点，另增加趣味物理小实验，教学效果显著.
关键词：电动机；教学设计；换向器；自制教具
作者简介：李雅琼（1993-）女，广西南宁，在读硕士，学科教学（物理）；胡银泉（1962-）男，江西南昌，副教授，物理教学研究.一教材学情分析
《电动机》选自人教版物理九年级全一册的第二十章第四节，该课内容主要包括两部分：一是了解磁场对通电导体的作用.二是在学生经历模拟电动机的过程中，了解直流电动机的构造以及工作原理.本节课是在学生学习了磁场的基本性质以及电生磁的基础上，从磁体对通电导体的作用分析出导体运动方向与磁场方向和电流方向有关.通过对这两个因素的分析引出了怎么让线圈持续转动，进而提出这一理论在人类生活中的重要应用——电动机，并导出其工作原理，拓宽学生的知识面，与生活和生产紧密联系，充分体现了从生活走向物理，从物理走向社会的新的课程理念.同时本节内容也为后继课程磁生电作了铺垫，起着承上启下的作用.
在知识基础上，学生已经学习了电路的基础知识，磁场的基本性质，电流的磁效应.在认知层面上因为生活中的电动机基本上是封闭的，学生很难对其内部结构获得直观的感性认识，而初中学生思维虽然处在形象思维向抽象思维过渡阶段，但仍以形象思维为主.
二目标要求
1.知识与技能目标：通过实验，知道磁场对通电导体有力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关；通过实验观察，知道磁场能使通电线圈转动，了解换向器的工作原理；了解直流电动机的构造、工作原理及能量的转化.
2.过程与方法目标：经历探究过程，培养实验操作技能和实验操作兴趣.
3.情感态度与价值观：通过实验“让线圈转起来”，体验在克服种种困难成功解决物理问题时的喜悦.
三重难点
重点：通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与电流的方向、磁场的方向有关.
难点：电动机能够持续转动的原因及换向器的作用.
四教具与学具
多媒体投影仪，2个自制教具模型、磁铁、铜线、学生电源、电池、导体棒、纸质矩形框架等
五教学过程
（一）新课引入：
1.引入转动
师：PPT展示通电后就动的电器，借此引出电动机；
生：踊跃发言，列举生活中还有哪些带电动机的电器设备；
设计意图：培养学生联系生活的习惯.
2.简易电动机
师：展示由强磁铁，五号电池，铜线圈制作的“动心”简易电动机（如图1）.
生：观察并思考转动的原因.
设计意图：简单好玩的电动机模型可以激发学生的求知欲和好奇心.
3.回顾奥斯特实验
启发学生逆向思考，通电导线与磁之间也存在相互作用.
设计意图：类比旧知识，启发新知识，培养学生逆向思维能力.
（二）新课教学
1.磁场对通电导体的作用（如图2）
教师提供器材：磁铁、轻质金属棒（锡箔筒效果较好）、电源、开关等.
学生设计实验：闭合开关，金属棒会运动，证实通电导体在磁场中受到力的作用.
设计意图：激发学生探究意识，通过探究实验和总结实验结论，检验自己的判断.
师：通电导体在磁场中运动方向是固定的吗？若不固定，可能与什么因素有关？
生：控制变量法记录现象结果到表格（表1），归纳总结实验结论.
设计意图：了解科学探究的一般步骤，有利于科学的方法解决实际问题的意识.
表1通电导线在磁场中的受力情况
电流方向磁场方向受力情况123师：若不改变电流方向或磁场方向，通电导体在磁场中受力时只能朝着固定方向运动，然而现实中没那么大的磁铁，故而无实际应用.那么如何将通电导体在磁场中的受力运动利用到实际当中去呢？
生：像“动心”简易电动机一样转起来.
师：除了可以是心形铜线圈，还可以是矩形铜线圈、铝制易拉罐做的金属圈，或者是不被磁铁吸引的金属圈放上面，都可以转起来，通过后面的学习由学生自己领悟原理.
设计意图：结合实际引导学生把通电导体从“做直线运动”向通电线圈“做圆周运动”更切合实际的角度进行思考.
2.让线圈转起来
2.1初遇障碍
师：若将线圈放在磁场里（如图3），根据通电导体在磁场中的受力原理，分析线圈每条边的受力情况是否可以让其产生转动效果？
生：分析线圈转动过程中在竖直位置前、竖直位置时（平衡位置）、竖直位置后的每条边相应受力情况并记录下来.
设计意图：强化本节课的重点通电导体在磁场中的受力原理并学会应用.
师：分析受力后，利用自制教具（如图4：线圈ab边以及该边受力方向用红色硬纸制作，cd边以及该边受力方向用蓝色硬纸制作）从图5位置开始慢动作模拟线圈转动来讲解.若想让线圈持续转动需要解决两个问题：平衡位置后线圈受到磁场的作用力阻碍线圈顺时针转动；线圈引线处的缠绕.
2.2解决障碍
2.2.1法一：换向器
生：学生两人一组让自制框架转起来（如图5）.
纸质框架每到一个位置就换一个人抓，换了一个人就换了一个方向的力，类比可知，持续转动需改变平衡位置后线圈边框的受力方向，而改变力的方向有两个方法：平衡位置时改变线圈中的电流方向；平衡位置时调换磁体两极.实验发现手动改变电流方向或磁体两极方法并不实际.
设计意图：从手动矩形框架出发，联想到电動机要持续转动需要不停改变力的方向，自然的过渡，同时也为接下来的换向器概念的提出打下了基础.
师：生活中采用换向器这个小机关来改变平衡位置后的电流方向，PPT展示带换向器的直流电动机仿真工作原理图（如图6）讲解换向器构造以及工作原理；
生：观察，思考换向器的工作原理；师：换向器解决了力的问题以及引线的缠绕；
设计意图：三维动态的效果胜于呆板的二维图片讲解，对换向器的原理有了更直观的了解，突破难点.
师：现场拆开一个小电动机，以其为例讲解电动机的基本构造及能量如何转化.
生：抽象的物理模型到形象的实物感受，认识实际生活中的电动机内部结构.
设计意图：抽象原理上升到实际生活的电动机，物理与实际联系起来，体会物理与生活是密不可分的.
2.2.2法二：小小电动机
师：提供器材铜线、强磁铁、电源、导线等，并提醒学生刮漆包线的方法（引线漆皮一端全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周），并巡回指导.
生：动手制作（如图7），思考交流讨论线圈转起来的原因及其工作原理、缺点不足.
设计意图：该小小电动机也解决了线圈持续转动的两个问题：平衡位置后断电则不受磁场的作用力，由于惯性持续转动下去；引线往两边伸出解决引线的缠绕.并且学生在制作过程中，可以深刻感受到成功的喜悦，同时学会分析失败的原因，领悟半圈动力思想的奇妙，达到直观理解工作原理的效果，使教学气氛达到高潮，不至于枯燥无味.
三学以致用
1.PPT展示讲解定子、转子
2.PPT展示扬声器内部结构，了解扬声器的工作原理也是利用了通电导线在磁场中受到力的作用.利用物理方法解决实际问题，加强理论练习实际.
四小结练习
对本节课进行简明扼要的小结以及布置课后作业，科学探究不仅仅是在课堂上的活动，鼓励学生课后继续探究.
参考文献：
[1]刘伟强.谈谈磁场对电流的作用实验的改进[J].物理教学探讨，2002，20（11）：20-21.
[2]杨英君.空心通电导体的制作与应用[J].物理教学探讨，2009，27（9）：60-61.·说课与实践·
摘要：生活中的电动机基本上是封闭的，学生很少见得到其内部机构，就算见到，也不容易理解电动机的工作原理，尤其是電动机持续转动的原因换向器的作用.该部分围绕通电线圈持续转动需要解决的两个问题（引线的缠绕、平衡位置后的阻碍作用）展开.利用自制教具帮助学生直观理解，强化重点，突破难点，另增加趣味物理小实验，教学效果显著.
关键词：电动机；教学设计；换向器；自制教具
作者简介：李雅琼（1993-）女，广西南宁，在读硕士，学科教学（物理）；胡银泉（1962-）男，江西南昌，副教授，物理教学研究.一教材学情分析
《电动机》选自人教版物理九年级全一册的第二十章第四节，该课内容主要包括两部分：一是了解磁场对通电导体的作用.二是在学生经历模拟电动机的过程中，了解直流电动机的构造以及工作原理.本节课是在学生学习了磁场的基本性质以及电生磁的基础上，从磁体对通电导体的作用分析出导体运动方向与磁场方向和电流方向有关.通过对这两个因素的分析引出了怎么让线圈持续转动，进而提出这一理论在人类生活中的重要应用——电动机，并导出其工作原理，拓宽学生的知识面，与生活和生产紧密联系，充分体现了从生活走向物理，从物理走向社会的新的课程理念.同时本节内容也为后继课程磁生电作了铺垫，起着承上启下的作用.
在知识基础上，学生已经学习了电路的基础知识，磁场的基本性质，电流的磁效应.在认知层面上因为生活中的电动机基本上是封闭的，学生很难对其内部结构获得直观的感性认识，而初中学生思维虽然处在形象思维向抽象思维过渡阶段，但仍以形象思维为主.
二目标要求
1.知识与技能目标：通过实验，知道磁场对通电导体有力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关；通过实验观察，知道磁场能使通电线圈转动，了解换向器的工作原理；了解直流电动机的构造、工作原理及能量的转化.
2.过程与方法目标：经历探究过程，培养实验操作技能和实验操作兴趣.
3.情感态度与价值观：通过实验“让线圈转起来”，体验在克服种种困难成功解决物理问题时的喜悦.
三重难点
重点：通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与电流的方向、磁场的方向有关.
难点：电动机能够持续转动的原因及换向器的作用.
四教具与学具
多媒体投影仪，2个自制教具模型、磁铁、铜线、学生电源、电池、导体棒、纸质矩形框架等
五教学过程
（一）新课引入：
1.引入转动
师：PPT展示通电后就动的电器，借此引出电动机；
生：踊跃发言，列举生活中还有哪些带电动机的电器设备；
设计意图：培养学生联系生活的习惯.
2.简易电动机
师：展示由强磁铁，五号电池，铜线圈制作的“动心”简易电动机（如图1）.
生：观察并思考转动的原因.
设计意图：简单好玩的电动机模型可以激发学生的求知欲和好奇心.
3.回顾奥斯特实验
启发学生逆向思考，通电导线与磁之间也存在相互作用.
设计意图：类比旧知识，启发新知识，培养学生逆向思维能力.
（二）新课教学
1.磁场对通电导体的作用（如图2）
教师提供器材：磁铁、轻质金属棒（锡箔筒效果较好）、电源、开关等.
学生设计实验：闭合开关，金属棒会运动，证实通电导体在磁场中受到力的作用.
设计意图：激发学生探究意识，通过探究实验和总结实验结论，检验自己的判断.
师：通电导体在磁场中运动方向是固定的吗？若不固定，可能与什么因素有关？
生：控制变量法记录现象结果到表格（表1），归纳总结实验结论.
设计意图：了解科学探究的一般步骤，有利于科学的方法解决实际问题的意识.
表1通电导线在磁场中的受力情况
电流方向磁场方向受力情况123师：若不改变电流方向或磁场方向，通电导体在磁场中受力时只能朝着固定方向运动，然而现实中没那么大的磁铁，故而无实际应用.那么如何将通电导体在磁场中的受力运动利用到实际当中去呢？
生：像“动心”简易电动机一样转起来.
师：除了可以是心形铜线圈，还可以是矩形铜线圈、铝制易拉罐做的金属圈，或者是不被磁铁吸引的金属圈放上面，都可以转起来，通过后面的学习由学生自己领悟原理.
设计意图：结合实际引导学生把通电导体从“做直线运动”向通电线圈“做圆周运动”更切合实际的角度进行思考.
2.让线圈转起来
2.1初遇障碍
师：若将线圈放在磁场里（如图3），根据通电导体在磁场中的受力原理，分析线圈每条边的受力情况是否可以让其产生转动效果？
生：分析线圈转动过程中在竖直位置前、竖直位置时（平衡位置）、竖直位置后的每条边相应受力情况并记录下来.
设计意图：强化本节课的重点通电导体在磁场中的受力原理并学会应用.
师：分析受力后，利用自制教具（如图4：线圈ab边以及该边受力方向用红色硬纸制作，cd边以及该边受力方向用蓝色硬纸制作）从图5位置开始慢动作模拟线圈转动来讲解.若想让线圈持续转动需要解决两个问题：平衡位置后线圈受到磁场的作用力阻碍线圈顺时针转动；线圈引线处的缠绕.
2.2解决障碍
2.2.1法一：换向器
生：学生两人一组让自制框架转起来（如图5）.
纸质框架每到一个位置就换一个人抓，换了一个人就换了一个方向的力，类比可知，持续转动需改变平衡位置后线圈边框的受力方向，而改变力的方向有两个方法：平衡位置时改变线圈中的电流方向；平衡位置时调换磁体两极.实验发现手动改变电流方向或磁体两极方法并不实际.
设计意图：从手动矩形框架出发，联想到电動机要持续转动需要不停改变力的方向，自然的过渡，同时也为接下来的换向器概念的提出打下了基础.
师：生活中采用换向器这个小机关来改变平衡位置后的电流方向，PPT展示带换向器的直流电动机仿真工作原理图（如图6）讲解换向器构造以及工作原理；
生：观察，思考换向器的工作原理；师：换向器解决了力的问题以及引线的缠绕；
设计意图：三维动态的效果胜于呆板的二维图片讲解，对换向器的原理有了更直观的了解，突破难点.
师：现场拆开一个小电动机，以其为例讲解电动机的基本构造及能量如何转化.
生：抽象的物理模型到形象的实物感受，认识实际生活中的电动机内部结构.
设计意图：抽象原理上升到实际生活的电动机，物理与实际联系起来，体会物理与生活是密不可分的.
2.2.2法二：小小电动机
师：提供器材铜线、强磁铁、电源、导线等，并提醒学生刮漆包线的方法（引线漆皮一端全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周），并巡回指导.
生：动手制作（如图7），思考交流讨论线圈转起来的原因及其工作原理、缺点不足.
设计意图：该小小电动机也解决了线圈持续转动的两个问题：平衡位置后断电则不受磁场的作用力，由于惯性持续转动下去；引线往两边伸出解决引线的缠绕.并且学生在制作过程中，可以深刻感受到成功的喜悦，同时学会分析失败的原因，领悟半圈动力思想的奇妙，达到直观理解工作原理的效果，使教学气氛达到高潮，不至于枯燥无味.
三学以致用
1.PPT展示讲解定子、转子
2.PPT展示扬声器内部结构，了解扬声器的工作原理也是利用了通电导线在磁场中受到力的作用.利用物理方法解决实际问题，加强理论练习实际.
四小结练习
对本节课进行简明扼要的小结以及布置课后作业，科学探究不仅仅是在课堂上的活动，鼓励学生课后继续探究.
参考文献：
[1]刘伟强.谈谈磁场对电流的作用实验的改进[J].物理教学探讨，2002，20（11）：20-21.
[2]杨英君.空心通电导体的制作与应用[J].物理教学探讨，2009，27（9）：60-61.·说课与实践·
