《电动机原理和电磁感应现象改进演示器》中学物理创意教学实验设计
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《电动机原理和电磁感应现象改进演示器》中学物理创意教学实验设计
作品全称 电动机原理和电磁感应现象改进演示器
学校名称 联系电话
姓 名 性 别 年龄 初、高中组 初中
(一) 设计原理(含原理图和实物图、主要解决的问题)
1.课本原型实验
(1) 图1是课本中演示“磁场对通电导线的作用”的实验,现象比较直观,但要让学生理解电动机的原理,还需要将装置进行进一步改进。
(2) 图2是课本中探究“什么情况下磁可以生电”的实验,课本的原型实验操作简单,但产生的感应电流太小,现象不够明显。
(3) 以上两个实验涉及到的内容都比较抽象,最好能用直观的实验来给学生演示。而原型实验都有实验现象的短暂性,不能将现象持续直观的展现在学生面前。并且个别实验在操作时,随机性大,不利于引导学生客观的得出结论。
2.实验原理:
(1)电动机机的原理
原理:通电线圈在磁场中受力而转动。
可以观察到的现象:给线圈通电并用手轻推一下,线圈就会不停地转下去。 附加说明:把一段粗漆包线绕成3cm*2cm的矩形线圈,漆包线的两端各伸出约3cm,
然后用小刀刮两端引线的漆皮,左端全部刮掉,右端只刮上半周或下半周
(由于通的是直流电,可以用这种方法控制电路的通断,这样可以让线圈
连续转动)。
(2)电磁感应原理。
原理:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流。
可以观察到的现象:让线圈左右切割磁感线,灵敏电流计指针偏转,改变切割方
向,电流方向也会变化。
附加说明:怎样才能使回路中生电流?可以进行各种尝试,例如:让线圈在磁场
中静止,换用不同强度的磁体;使线圈在磁场中沿不同方向运动。
3.主要解决的问题
电动机在实际生活中的应用十分广泛,但它的原理实际上比较抽象,初中学生要想真正的理解,还存在一定的困难。利用自制的直流电动机,可以让学生直观的看到通电线圈在磁场中受力而转动的现象,从而将抽象的问题具体化,实验效果明显,又可以激发学生自制学具的兴趣。同时还可以利用自制的线圈演示电磁感应现象,比课本上的单根导线切割磁场产生的感应电流要明显,易于学生观察和理解,为后面进一步的学习发电机的结构和原理打下基础。
(二)实验方法(或实验过程)
1.实验器材:
蹄形磁铁1个、开关1个、自制线圈和金属支架底座各1个、电池组3节、导
线若干、电路板1个,灵敏电流计1个,
2.实验装置(如下图)
3.实验过程
(1)电动机机的原理
①如图3所示:将电路连成闭合回路,把线圈放在金属支架上,置于蹄形磁铁的
正上方。闭合开关,轻轻用手拨动线圈,观察发现,线圈不停地在转动。
结论:通电线圈在磁场中受力而转动。
(2)电磁感应原理
①如图4所示:用导线将悬挂的线圈与灵敏电流计组成闭合回路,尝试让线圈在蹄
形磁铁的磁场中沿不同方向运动,发现当线圈左右切割磁感线运动时,灵敏电流计
的指针会发生偏转,而且切割方向不同时,指针的偏转方向也不同。
结论:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生感应电
流。
(三)实验效果
使用自制的电动机演示,效果明显,易于学生理解课本中的抽象的问题“线圈为什么能不停地转动?”,也能为学习实际生活中的电动机打下一定的基础。将这个实验中的线圈再应用到电磁感应原理的演示上,使产生的感应电流更明显,有利于学生进一步理解磁能够生电。两个实验的共同特点是:所学内容抽象,但实验现象明显,尤其将抽象的问题实验化,让学生既很容易观察到实验效果明显,实验现象直观,又从中学会了将器材综合合理的使用。学生和教师都易于操作,便于学生理解抽象的知识点。实验现象直观清晰,操作简易可行,性能稳定,安全可靠。 自治区评委会
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