在科技与生活深度融合的今天,电动机的身影早已融入人类文明的每个角落。从呼啸而过的电动车到徐徐转动的电风扇,从精密复杂的工业机器人到家用电器中的微型电机,电磁感应的奥秘正通过一个个转动的线圈悄然改变着世界。这节自制小马达的实践课,不仅是一次对法拉第电磁感应定律的生动诠释,更是一场科学素养的启蒙之旅。通过亲手绕制线圈、搭建电路、调试马达,同学们将在指尖跳动的电流中感受磁场与导体的奇妙博弈,在成功点亮小马达的瞬间体会“大胆假设、严谨求证”的科学方法论。这场融合理论推导与工程实践的探索,将唤醒学生对物理世界的深层认知,培养学生敢于质疑、乐于创新的科学品格,为终身学习埋下探索的种子。
教学目标:
1.了解电动机的基本工作原理(电磁感应、磁场与电流的相互作用)。
2.学会利用简单材料制作简易小马达。
3.通过动手实践,掌握线圈绕制、电路连接等基础技能。
4.激发学生对物理现象的兴趣,培养科学探究精神。
5.体验团队合作与创新设计的乐趣。
教学重点与难点:
重点:电动机的工作原理(电能→磁能→动能)。
难点:线圈绕制与电刷接触的调试技巧。
教学准备:
1.材料清单(每组学生):
5号电池(1节)、钕磁铁(强磁铁,1-2块)、漆包线(直径0.3-0.5mm,约30cm)
回形针(2个)、图钉(2枚)、木板或硬纸板(底座)、砂纸或美工刀(刮除漆皮)
2.工具:剪刀、尖嘴钳、胶带、导线(带鳄鱼夹)。
教学过程:
一、导入
提问互动:
“为什么电风扇会转动?电动机是如何工作的?”
“如果只用电池、磁铁和铜线,能否让线圈自己转起来?”
播放动画:展示电动机内部磁场与电流的相互作用。
明确任务:自制一个能持续旋转的简易小马达。
二、原理讲解
电磁铁原理:电流通过线圈产生磁场。
磁场相互作用:线圈磁场与固定磁铁磁场相互排斥/吸引,推动线圈转动。
换向器作用:通过电刷改变电流方向,使线圈持续旋转。
板书关键公式:左手定则(判断磁场中电流受力方向)。
三、示范制作步骤
步骤1:制作线圈
用漆包线绕笔杆10-15圈,留出5cm线头。
用砂纸刮掉线头两端的漆皮(注意:一端刮全周,另一端只刮半周,作为简易换向器)。
步骤2:制作支架
将回形针掰直,用图钉固定在底座两侧作为电刷支架。
调整高度,确保线圈能自由旋转且电刷接触良好。
步骤3:组装与调试
将线圈放在支架上,下方放置磁铁。
用导线连接电池与电刷支架,观察线圈是否转动。
调试技巧:调整线圈平衡、磁铁位置、电刷接触压力。
四、学生实践与指导
分组合作,教师巡视指导,重点关注:
线圈是否对称平衡?
电刷接触是否稳定?
磁铁位置是否靠近线圈?
常见问题解决:
线圈不转:检查电路是否导通,漆皮是否刮净。
转动不连续:调整电刷接触点或刮漆方式。
五、展示与总结
小组展示:每组演示马达运转,分享调试经验。
原理回顾:结合实验现象总结电动机工作三要素(磁场、电流、换向)。
拓展思考:
“如何让马达转得更快?”
“能否用其他材料(如吸管、瓶盖)改进设计?”
安全注意事项:
1.使用工具时避免划伤。
2.电池不可短路,避免过热。
3.磁铁远离电子设备。
课后作业:
1.撰写实验报告(原理、步骤、问题与改进)。
2.设计一个“会跳舞的马达小人”(在马达轴上粘贴装饰物)。
六、教学评价
作品完成度:线圈转动是否稳定。
课堂参与度:是否积极调试并解决问题。
创新性:是否尝试改进设计(如多线圈、不同形状)。
自制小马达实践活动通过科学探究与工程实践的结合,有效促进了学生科学素养的综合性发展。当学生亲手制作的小马达成功运转时,电磁能量转化的物理原理得以直观验证,这一过程既是抽象理论向实践成果的迁移,也是系统性科学思维的具象化培养。学生在线圈绕制、电路调试与结构优化中,逐步掌握观察分析、假设验证、迭代改进的科学研究方法论,同时通过焊接、组装等操作提升了动手实践能力与工程思维。活动中对转速调控的反复尝试、对故障问题的归因分析,进一步强化了学生抗挫折能力与批判性思维。通过将电磁感应原理与生活场景关联,引导学生形成“发现问题—建立模型—实践验证”的探究意识。
撰稿:姬娜
编辑:潘舒璠
审核:魏艳红