直流电动机

第十三章磁场C直流电动机·十三-1·第十三章C直流电动机执教：上海市进才中学张烨【教学目标】1、知识目标：⑴知道简单直流电动机的基本原理，会用左手定则判断单线圈电动机的转动方向。⑵知道换向器的作用。⑶理解电动机的效率。2、能力目标：通过讨论能设计测定直流电动机的输出功率和输入功率的实验，并通过实验测定电动机的效率。3、情意目标：从实验出发学习了解电动机的工作原理，学生通过实验激发起自己的学习主动性。【重点难点】重点：简单直流电动机的工作原理及测定电动机效率的方法。难点：换向器的作用；对电动机输入功率和输出功率的理解以及效率的测定方法。【任务分析】1、学生起点⑴学生已经知道通电导线在磁场中会受到磁场力的作用，并能通过左手定则判断磁场力的方向。⑵学生已经基本学会安培表、伏特表、滑动变阻器和停表的使用方法。2、学习类型直流电动机的原理属于程序性知识。讨论设计直流电动机效率是程序性知识的应用，学生实验是技能训练。3、教学策略在教师的引导下，由学生分析直流电动机的原理，在讨论中完善实验设计思想，发挥学生的创造性思维。用现代化教学技术提升经典实验的科技含量，展示瞬变物理过程，研究直流电动机能量转化基本规律。【教学仪器】1、演示用直流电动机原理模型，实物投影。2、测定电动机效率实验：直流电动机、学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、铁架台、停表、细线、刻度尺、钩码和导线若干。3、DIS实验设备：计算机、投影仪、数据采集器、电压传感器、电流传感器、光电门传感器。【教学过程】情景引入：提问：我们来看这个由线圈和磁铁组成的装置，现在把线圈接上电源，观察线圈会发生怎样运动？转动。该装置就是我们今天要研究的直流电动机（DCMotor）的模型。第十三章磁场C直流电动机·十三-2·进入正题：提问：直流电动机之所以会转动的原因是什么？一、直流电动机的工作原理作用在电动机线圈上的电磁力是电动机转动的原因。『自主活动』（多媒体演示：通电导线在磁场中的受力方向）1．请你画出如课本P83图a中，线圈内的电流方向，AB、CD边所受到磁场力的方向，指出此时线圈怎样运动。2．当线圈转过90º后，AB、CD边受到电磁力的方向是怎样的？线圈怎样运动？3．那么要让线圈持续转动，能采取什么方法？4．电动机会不会停止在换向器绝缘处与电刷接触的位置不再转动？刚才我们了解了电动机的工作原理，它作为常见的动力装置，我们每天接触的家用电器中，80％左右由电动机做动力。比如：电扇、Walkman、洗衣机、微波炉等等……1．根据你的生活经验，在使用电扇后，去摸电扇的电动机会有什么感觉？2．电动机为什么会发热？3．那么你使用电扇后是要电动机越热好呢？还是越凉越好？4．为什么要越凉越好？5．请同学从能量转换的角度来说明，电风扇为什么不要求它发热，要越凉越好呢？电能→输出机械能＋内能IUt＝Fs＋Q由于作用时间相等：等式两边同除以时间t总功率（P＝IU）＝机械功率（P＝W/t＝Fs∕t＝Fv）＋单位时间内产生的内能那么我们引入一个电动机的效率问题：二、电动机的效率％％＝％％＝输入的电功率输出的机械功率入出100IUvF100IU100IU100tsFtWPP下面我们怎样亲自设计一个实验来测定直流电动机的效率。三、设计实验测定直流电动机的效率。1．依据效率公式，我们要测定哪些量？2．如何测电功率？3．如何连接？4．根据我们提供的器材，如何测机械功率P出？5．位移s如何测定？6．时间t如何测定？7．力F呢？8．钩码的重力一定等于电动机对钩码的拉力吗？9．如何知道钩码的运动是匀速的？『学生实验：测定直流电动机的效率』将实验结果填入表中：第十三章磁场C直流电动机·十三-3·姓名次数12F∕Ns∕mt∕sI∕AU∕VP输出＝Wt＝F×st∕wP输入＝IU∕wη＝P输出P输入×100％∕%结论：实验表明不同的电动机工作时的效率是不一定相同的。即使是同一个电动机在不同的输出功率时，它的效率也是不同的。四、用DIS实验手段测定直流电动机工作效率用DIS实验手段测定直流电动机工作效率时，使用电压、电流传感器可直接测出通过电动机的电流和电动机两端的电压，从而计算出电流电压随时间的变化关系。在测输出功率时可不必测时间，用光电门直接测出重物作匀速运动的速度v。然后用P出＝Fv求出输出功率。从而较精确地测出电动机的工作效率。提问：除了现在的实验方法外，根据我们以前学过的传感器，还有没有其它的方法来测定电动机的功率？五、布置作业教学流程观察直流电动机的模型直流电动机的工作原理讨论通电线圈在磁场中的运动提出问题从能量转换角度引出电动机的效率探究如何测定直流电动机的效率从生活实际中提出电动机能量的转换情况讨论并设计测量直流电动机效率的实验学生实验测定直流电动机的效率交流实验结果DIS演示实验分别研究电流电压和时间的关系DIS演示实验测定直流电动机的效率讨论新的实验方法布置作业