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直流电动机的效率教学设计

2.学情分析
学生对电机转动时的电热计算往往存在公式选择的错误,从根本上讲是对电机效率的认识模糊造成的。
3.教学目标(含重难点)
知识技能目标:知道电机转与不转造成的电流大小变化,知道电流大小变化带来的电热变化,能区分有用功和额外功,能正确计算电机的效率。
过程方法目标:引导学生在生活中发现记录问题,进行合作探究,解决问题的研究方法。
思路分析:当电动机转子不转时、电动机无机械能输出,故电能全部转化成内能,相当于纯电阻电路,欧姆定律成立。当电动机转动时一部分电能转化成机械能输出,但因线圈有电阻,故又在该电阻上产生内能,输入的电功率P电=P热+P机。解决用电器的问题首先分析是纯电阻还是非纯电阻。
纯电阻电路: , , 。(此时,欧姆定律适用。)
情感态度价值观:体能在科学探究中发现问题、解决问题的乐趣,在分析解决问题的过程中,体能到科学的价值和魅力。
二、教学环境选择
□简易多媒体教室√□交互式电子白板□网络教室√□移动学习环境√
三、教学过程设计
教学环节
活动设计
信息技术使用说明
引入
视频:小灯泡为什么会变暗?
学生用手机录制视频
探究新知
1、提出问题:为什么当直流电动机转动时,电灯会变暗?电流会变小?
此时有 。
PPT动画:利用左手定则和右手定则分析电机线圈上的各种变化
投Байду номын сангаас展示
课堂小结
这节课我们有什么收获?
电机转动时,电灯变暗的原因是线圈两端产生了反运动势。电机转动越快,反电动势越大,电流越小。电机转动时,UI是总电功率,I2R才是电热功率,也是电机转动时的额外电功率。那么,IE反自然就是电机的有用电功率——机械功率。
非纯电阻电路: , , 。(此时,欧姆定律不适用。)
解题过程:接U=0.2V电压,电机不转,电流I=0.4A。
根据欧姆定律,线圈电阻: 。
当接U=2.0V电压时,电流I”=1.0A。故输入电功率: 。
热功率: 。
故输出功率即机械功率: 。
所以电动机的机械效率: 。
如果正常工作时,转子被卡住,则电能全部转化成内能故其发热功率。
机械效率η=P有/P总=(UI-I2R)/UI
解决用电器的问题首先分析是纯电阻还是非纯电阻
四、教学评价设计
1.评价方式与工具
□课堂提问√□书面练习√□制作作品□测验□其它
2.评价量表内容(测试题、作业描述、评价表等)
一台直流电动机的转子上,线圈的电阻是0.5欧姆,加在电动机两端的电压是220v,当电动机正常工作时,通过线圈的电流是20A求:(1)在1h内电动机共消耗多少电能?(2)线圈发出多少热量?(3)电动机做了多少机械功?(4)电动机转动时的机械效率多大?
7、提问:由于电机工作时总是要发热的,所以它也有工作效率问题。我们该如何计算电机的转动效率呢?
8、公式得出:η=P有/P总=(UI-I2R)/UI。
9、小试牛刀:有一个直流电动机,把它接入0.2V电压的电路时,电机不转,测得流过电动机的电流是0.4A;若把电动机接入2.0V电压的电路中,电动机正常工作,工作电流是1.0A,求电动机正常工作时的输出功率多大?电动机的机械效率多大?如果在发动机正常工作时,转子突然被卡住,电动机的发热功率是多大?
六、备注
技术环境下课堂教学管理思路、可能存在的教学意外及相应的应急预案等
备注:本模板仅供参考,参训教师可根据实际情况,自行修改创新。
教学设计模板
课题摘要
学科
科学
学段
初中
年级

单元
第六单元
教材版本
华师大版
课程名称
直流电动机的效率
一、学习内容分析
1.教材分析
课标明确提出,能区别机械功率和机械效率。认识新能源的开发微利用的重要意义,树立节能和提高能源效率的意识。效率问题在实际生活生产中是具有重大现实意义的。但是近年宁波中考对机械效率已经不作要求,那么落实效率方面的考查任务自然就落到了“电热器”“电动机”“太阳能热水器”等载体上。
4、得出结论:电机转动时,电灯变暗的原因是线圈两端产生了反运动势。电机转动越快,反电动势越大,电流越小。
5、提问:我们在研究电机时,知道电机线圈是会发热的。你希望发热功率大点好还是小点好?你怎么计算电机的发热功率?
6、引导分析:由I=(U-E反)/R可得:U=IR+E反,请大家在等式两边同时乘以I,可以得到UI=I2R+IE反。说明电机转动时,UI是总电功率,I2R才是电热功率,也是电机转动时的额外电功率。那么,IE反自然就是电机的有用电功率——机械功率。
2、讨论分析:(1)请分析在图示位置上,电机线圈的转动方向。(2)请分析在线圈转动时,内部产生的感应电流方向。(3)这部分电流在线圈中会起什么作用?
3、老师点拨:既然产生感应电流,说明线圈两端存在感应电压。这个电压相对于原来的电源电压来说,方向是相反的,我们称它为反电动势。我们用符号:E反表示。那么,线圈中的电流大小即为:I=(U-E反)/R。现在你知道,电流变化的原因了吧?
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