6.神奇的小电动机【教材简析】本课是六年级上册《能量》单元的第6课。通过本单元前面5课的探究与学习，学生已经了解了各种能量表现形式、能量来源和能量转换，并且从具体事例中进一步认识了电能转换为磁能的装置——电磁铁，学生能制作电磁铁并研究电磁铁的性质和磁极。小电动机是磁铁和电磁铁性质在生活中的具体应用实例，本课学生将通过拆解真实的小电动机认识其内部结构，通过模型了解电动机的工作原理。小电动机的探索过程事实上就是学生感受奇妙的能量转换的过程，在这个过程中，学生对能量的认识又提升到了一个新的层次。本课聚焦部分在明确了本课的研究对象是“小电动机”之后，提出了“小电动机里面有什么？为什么通电后它就会转动呢？”的问题，充分调动了学生的前认知。探索部分由两个活动组成：第一个活动是观察小电动机的构造。指向从小电动机的结构特点，去解密小电动机为什么能转动。核心是想办法验证转子实际上是电磁铁，为研究小电动机的工作原理打下基础。第二个活动是研究小电动机工作的基本原理。这个活动分两个环节，首先引导学生从小电动机的构造猜测各部件之间的相互作用，然后通过实验装置检验推测。在研讨环节，“我们知道在哪些地方用到了小电动机？”这个问题将唤起学生的回忆，联想起生活中电动机的应用实例，从而发现电动机具有广泛的用途，给我们生活带来诸多方便，给社会带来深远影响。资料部分用文字的方式呈现了小电动机的工作原理。【学生分析】学生经常在电动玩具小车、电动牙刷、智能机器人等内部结构中看到小电动机。小电动机能够为这些设备的运转提供动力。高年级的学生知道只要给小电动机接通电流，小电动机就会转动，然后通过齿轮、皮带、曲轴等，带动设备运动。但是，他们可能未曾想过，小电动机里有什么？为什么通电后它就会转动呢？本课中，学生应用磁铁和电磁铁的性质研究最简单的直流小电动机，是一项富有挑战性的、趣味十足的科学探究活动。在活动中，电磁铁的知识得到应用，学生的探究能力得到锻炼，可谓一举两得。【教学目标】[科学概念目标] 电动机是利用电产生动力的机器，它的基本工作原理是用电产生磁，利用磁的相互作用推动转子转动。[科学探究目标]1.能够拆解并观察小电动机，了解小电动机的构造及基本原理。2.能够根据小电动机的构造推想通电后小电动机为什么会转动。3.能够按步骤做探究小电动机工作原理的实验。[科学态度目标]1.体会探究小电动机秘密的兴趣。2.乐于提出自己的想法，勇于用实验证明自己的观点。[科学、技术、社会与环境目标]体会科学技术的发展和应用影响着社会的发展。【教学重难点】根据小电动机的构造推想通电后小电动机为什么会转动，并在教师的指导下按步骤做探究小电动机工作原理的实验。【教学准备】[学生]玩具小电机、装沙子的小瓶子1个、一号电池、透明胶等。[教师]导线、圆形磁铁、电池盒、开关、铜质粗导线、大头针等。【教学过程】一、聚焦3
1.展现电动玩具车、电动直升机等模型（图片）。提问：这些玩具是靠什么驱动前进的？接上电池后，是谁驱动轮子运动的？2.谈话：在电动玩具车里都有小电动机，接通电流，它就会转动，驱动玩具车前进。小电动机里有什么？为什么通电后它就会转动呢？今天我们一起来研究神奇的小电动机。（板书课题：神奇的小电动机）[设计意图]从六年级学生熟悉且比较喜爱的电动玩具入手，聚焦小电动机。通过谈话，激发学生探究小电动机构造和工作原理的兴趣。二、探索（一）观察小电动机的构造活动一：做一做，让小电动机转起来1.明确任务：用2节电池、2根导线和1个电动机，让小电动机转起来。2.分发材料（电池、导线、小电动机），接通电流，让小电动机转起来。[设计意图]通过让小电动机转起来，再次激发学生探究小电动机的好奇心。活动二：说一说，通电后小电动机为什么会转动1.提问：通电后小电动机为什么会转动呢？2.小组讨论，互相交流。3.全班交流。[设计意图]通过小组讨论，互相交流，暴露学生的原始想法。不完整的解释、错误的解释，甚至是有矛盾的解释，可以让学生聚焦研究内容，激发学习兴趣。活动三：拆一拆，观察小电动机的构造1.谈话：这个问题看起来有点困难，不过没关系，打开物体进行研究是科学探究的一种重要方法，等会我们拆开看看，里面到底有什么？2.明确注意事项。（1）观察小电动机由哪几部分组成，各部分又有哪些部件，推测它们的作用。（2）拆开时要记住各部分是怎么连接的，等一会儿还要装配还原。[设计意图]这是一种认识物体构造最直接的办法，通过拆开观察，引导学生联系之前已经掌握的知识，将转子电磁铁联系起来，初步形成磁与磁相互作用的认识。拆开时要记住各部分是怎么连接的，引导学生仔细观察各部件之间的联系，思考电是怎么流的。3.学生拆解小电动机，对照教科书第72页图，认识小电动机各部件的名称，推测它们的作用，并记录。各部件名称推测作用永久磁铁电刷换向器铁芯线圈4.汇报交流：小电动机由外壳、转子、后盖三部分组成，外壳上有一对永久磁铁，转子上有铁芯、线圈、换向器，后盖上有电刷。（二）探究小电动机的工作原理活动一：推测小电动机上各部件的作用1.谈话：任何物体的结构总是和它的功能相适应的，小电动机各个部件有什么作用呢？2.出示换向器图片，观察换向器上三个独立绝缘的弧形铜片。（1）换向器与线圈是如何连接的？（每个弧形铜片伸出一个金属片，导线架在金属片上）3
（2）换向器与电刷是如何连接的？（视频慢动作回放）（3）电流是怎样流动的？（动画辅助）3.提问：转子上有线圈绕在铁芯上，它是个电磁铁吗？想办法验证。4.教师演示：将导线连接到换向器任意两个铜片上，用回形针靠近转子，接通或断开电源，观察现象。5.小结：转子是电磁铁，通电后有磁性。6.提问：小电动机接通电源后，转子会转动，这与外壳上的永久磁铁有关系吗？它又起到什么作用？7.小结：可能是永久磁铁的磁力与电磁铁产生的磁力相互排斥或吸引，使小电动机转起来的。[设计意图]引导学生把小电动机各个部分作为一个整体联系在一起思考：这几部分是怎样相互作用的。想到力的作用，想到磁铁与电磁铁（转子）会相互吸引或排斥。学生会猜想到是磁铁与电磁铁的相互作用推动了转子转动。活动二：实验验证小电动机的工作原理1.明确要求：根据教科书73页要求，分步完成实验，观察并在活动手册上做好记录。2.领取材料（带电池盒的电池2节、初步制作完成的导线架、转子、2个永久磁铁），分组实验。3.交流汇报。（1）通过导线架给转子线圈通上电流，用一个磁铁靠近转子，转子转动了吗？（2）把磁铁拿开，转子还能转动吗？（3）用两个磁铁靠近转子，转子转动吗？有什么变化？（4）怎样改变转子的转动方向？4.提问：现在我们怎样向其他人解释小电动机为什么会转动？5.小结：用电产生磁，利用磁的相互作用推动转子转动。活动三：让小电动机持续转动的深层探索（可选）1.谈话：事实上，能让小电动机不停转动的原因，还跟换向器有关。出示换向器模型或图片，观察并实验把换向器插入电刷中，电刷与换向器三个弧形铜片的接触有什么变化。2.提问：三个弧形铜片的接触变化使线圈中的电流方向发生变化，电磁铁的磁极也会变化吗？3.利用换向器模型，解释电磁铁磁极变化带来的好处。三、拓展1.电动机不仅使用在很多玩具中，生活中很多地方也都离不了电动机，我们还知道在哪些地方用到了电动机？2.教师根据学生回答，出示电动机的应用场景。3.出示汽车中使用电动机的情况图片，感受电动机应用的广泛性。4.课外自制一个小电动机[设计意图]通过汽车中使用电动机的情况图片展示，使学生感受科学促进技术发展，技术促进社会发展。【活动手册使用说明】本课的活动手册在“实验验证小电动机的工作原理”时使用。教师可引导学生按教科书第73页步骤开展活动，并将接通电流后转子的转动情况记录下来，记录的内容可以是是否转动、转子的转动速度等。当然探索活动不局限于活动手册中的三项内容，还可以深入探究怎样改变转子的转动方向等问题。【教学后记】3
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