Giáo án Vật lý lớp 9 - Bài 30: Động cơ điện một chiều

Giáo án hội giảng huyện Năm học 2006 – 2007 Giáo viên dạy: Trần Văn Biển Trường: THCS Trần Huy Liệu Tiết 30 – Bài 28 : động cơ đIện một chiều. I/ Mục tiêu: 1.Kiến thức: - Mô tả được các bộ phận chính , giải thích được hoạt động của động cơ điện một chiều . - Nêu được tác dụng của mỗi bộ phận chính trong động cơ. - Phát hiện sự biến đổi điện năng thành cơ năng trong khi động cơ điện hoạt động 2.Kỹ năng: - Vận dụng qui tắc bàn tay trái xác định chiều lực điện từ , biểu diễn lực điện từ . - Giải thích được nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều . - Vận dụng kiến thức đã học để giải thích một số hiện tượng đơn giản liên quan đến thực tế. 3.Thái độ: - Có thái độ, tình cảm và sự yêu thích môn học. Giáo dục lòng ham hiểu biết cho học sinh. II/ Chuẩn bị đồ dùng: 1.Giáo viên: * Vẽ phóng to hình 28.1; hình 28.2; máy chiếu, Amcap, máy vi tính * Mỗi nhóm : + Một mô hình động cơ điện một chiều, có thể hoạt động được với nguồn điện 9V. + Một nguồn điện 9V 2. Học sinh: - Học thuộc kiến thức cũ. - Tìm hiểu các loại động cơ trong thực tế II/ Tổ chức hoạt động của học sinh: Hoạt động của học sinh Trợ giúp của giáo viên Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ - Đặt vấn đề HS: Phát biểu quy tắc bàn tay trái: Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90 chỉ chiều của lực điện từ. HS: + Nhận xét bài làm của các nhóm. + Không có lực điện từ tác dụng lên cạnh BC vì cạnh BC đặt song song với các đường sức từ. HS : Xe đạp điện không có khói vì xe đạp điện chay bằng động cơ điện GV: Phát biểu quy tắc bàn tay trái ? GV: Phát phiếu kiểm tra bài cũ cho các nhóm. Biểu diễn lực điện từ tác dụng lên đoạn dây dẫn ABCD trong các trường hợp a, b, c dưới đây? ( GV phát phiếu học tập cho các nhóm ) GV: Giới thiệu đáp án và thu phiếu kiểm tra của các nhóm. GV: Nhận xét bài làm của các nhóm. Theo em cạnh BC của khung dây có lực điện từ tác dụng hay không ? Vì sao ? GV: Nhận xét câu trả lời của HS và cho điểm. ĐặT Vấn đề: GV: Thầy có một vật nhỏ nằm trong hộp, nếu bạn nào trả lời đúng câu hỏi sau thì phần thưởng trong hộp sẽ thuộc về bạn đó. Xe đạp điện chạy từ tây sang đông, hỏi khói của xe đạp bay theo hướng nào ? GVCác em quan sát thấy chiếc ô tô này chạy được cũng giống như chiếc xe đạp điện , nó chạy bằng động cơ địên một chiều đấy . Bài học hôm nay thầy trò chúng ta cùng nhau tìm hiểu về động cơ điện chiều. Hoạt động 2: Tìm hiểu nguyên tắc cấu tạo của động cơ điện một chiều I/ Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của động cơ điện một chiều. 1.Các bộ phận chính của động cơ điện một chiều Cá nhân làm việc với SGK, kết hợp với nghiên cứu hình vẽ 28.1 và mô hình suy nghĩ trả lời câu hỏi của giáo viên HS: Động cơ điện một chiều có cấu tạo gồm : + Khung dây dẫn. +Nam châm . + Bộ góp điện: Cả lớp lắng nghe và nhận xét câu trả lời của bạn HS ghi vào vở + Khung dây dẫn . +Nam châm. +Bộ góp điện. GV: Hình vẽ 28.1 là hình ảnh về mô hình của động cơ điện một chiều. Các em hãy quan sát hình vẽ kết hợp với nghiên cứu phần 1 trong SGK/trang 76. Để thuận tiện cho việc quan sát thầy phát cho mỗi nhóm 1 mô hình động cơ điện 1 chiều. Các em hãy tìm hiểu xem động cơ điện có cấu tạo gồm những bộ phận nào. GV: Hãy nêu tên các bộ phận chính của động cơ điện một chiều ? GV: Giới thiệu lại cho HS về các bộ phận: Nam châm là nam châm vĩnh cửu có tác dụng tạo ra từ trường; khung dây dẫn ABCD có tác dụng cho dòng điện chạy qua; bộ góp điện là hai thanh quét C1; C2 đựoc tỳ sát lên hai vành bán khuyên có tác dụng để tự động đổi chiều dòng điện trong khung dây, làm cho khung dây quay liên tục. ( GV: ghi tóm tắt trên bảng cấu tạo của động cơ điện ) GV: Trên đây là mô hình cấu tạo đơn giản nhất của động cơ điện một chiều. Vậy động cơ điện một chiều hoạt động như thế nào? Chúng ta nghiên cứu phần 2. Hoạt động3: Nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều. 2/ Hoạt động của động cơ điện một chiều. HS: Nghiên cứu nội dung phần 2 trong SGK/76 HS: Vận dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều của cặp lực điện từ tác dụng lên hai cạnh AB; CD của khung dây. HS : + Lên bảng thực hiện + Cả lớp theo dõi và nhận xét và vẽ vào vở. O F N S F HS: +Lắp mô hình động cơ vào mạch điện. + Đóng công tắc và quan sát hiện tượng xảy ra đối với cuộn dây trong mô hình. HS: Quan sát xem khung dây ABCD có quay không HS: Các nhóm tiến hành làm thí nghiệm kiểm tra dự đoán , quan sát và nêu kết quả thí nghiệm, so sánh với dự đoán ban đầu. HS: Trả lời và ghi nội dung nhận xét vào vở: + Khung dây ABCD đặt trong từ trường khi có dòng điện chạy qua thì khung dây quay dựa trên tác dụng của từ trường HS: Trao đổi để rút ra kết luận về cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của động cơ điện một chiều – ghi vở nội dung kết luận. 3.Kết luận: * Động cơ điện một chiều có hai bộ phận chính là : + Nam châm tạo ra từ trường (bộ phận đứng yên ) gọi là stato + Khung dây dẫn có dòng điện chạy qua (bộ phận quay) gọi là rôto. * Khi đặt khung dây dẫn ABCD trong từ trường và cho dòng điện chạy qua khung thì dưới tác dụng của lực điện từ, khung dây sẽ quay. GV: Hướng dẫn HS cách vẽ mô hình động cơ điện 1 chiều đơn giản. O N S O GV: Ta thấy khung dây ABCD được đặt trong từ trường của nam châm. Vận dụng quy tắc bàn tay trái , xác định cặp lực điện từ tác dụng lên hai cạnh AB; CD của khung dây? GV: Gọi 1 HS lên bảng biểu diễn cặp lực điện từ. GV: Căn cứ vào mô hình các em hãy dự đoán xem có hiện tượng gì xảy ra đối với khung dây ABCD? ( Cho HS các nhóm thảo luận nhóm để đưa ra dự đoán ) GV: ( Gợi ý ): Các em xét xem cặp lực F, Fvừa vẽ được có tác dụng gì đối khung dây ABCD ? GV : Các nhóm đều dự đoán là khung dây sẽ quay quanh trục OO. Để khẳng định điều dự đoán có đúng không chúng ta tiến hành làm thí nghiệm kiểm tra lại dự đoán đó. GV: Để làm thí nghiệm này dụng cụ thí nghiệm ta cần chuẩn bị gồm 1 nguồn điện một chiều, 1 mô hình động cơ điện một chiều, khóa K và hệ thống dây dẫn. Chúng ta tiến hành làm thí nghiệm theo các bước sau đây: + Lắp động cơ điện theo sơ đồ hình vẽ ( Cực dương của nguồn điện mắc với cực dương của động cơ điện, cực âm mắc với cực âm, không được lắp trực tiếp vào mạch điện mà phải mắc qua khóa K ) GV: Mục đích của thí nghiệm này chúng ta cần quan tâm đến yếu tố nào? GV: Yêu cầu HS làm thí nghiệm kiểm tra theo nhóm và gọi các nhóm báo cáo kết quả thí nghiệm của nhóm mình. GV quan sát các nhóm làm việc và hướng dẫn nhắc nhở các nhóm. GV: Qua kết quả thí nghiệm hãy cho biết khung dây ABCD quay dựa trên tác dụng nào? GV: Nhận xét rút kinh nghiệm quá trình làm thí nghiệm của các nhóm : Hầu hết các nhóm đều đã thành công trong việc làm thí nghiệm kiểm tra, các nhóm đều thu được kết quả là : Khung dây ABCD đặt trong từ trường khi có dòng điện chạy qua thì khung dây quay dựa trên tác dụng của từ trường. Đây chính là nguyên tắc hoạt động chính của động cơ điện , người ta đã dựa vào nguyên tắc này để chế tạo động cơ điện kỹ thuật trong đời sống. GV: Trở lại với phần kiểm tra bài cũ thì trường hợp b khung dây có quay hay không? Trong thực tế thì lúc này cặp lực F1; F2 chỉ có tác dụng làm biến dạng khung dây chứ không làm khung dây quay được. Nhưng nhờ bộ góp điện và quán tính đã giúp khung dây đổi chiều dòng điện do đó khung dây có thể quay liên tục trong từ trường của nam châm . GV: Các em vừa được nghiên cứu mô hình và quan sát hoạt động của động cơ điện. Vậy hãy nhắc lại động cơ điện một chiều có những bộ phận chính là gì? Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc nào ? GV: Chốt lại – cho HS nêu lại kết luận Hoạt động 4:Tìm hiểu động cơ điện trong kỹ thuật II/ Động cơ điện một chiều trong kỹ thuật 1/ Cấu tạo của động cơ điện một chiều trong kỹ thuật HS : Hoạt động cá nhân quan sát H28.2 để chỉ ra được 2 bộ phận chính của động cơ điện trong kỹ thuật trả lời HS: Bộ phận tạo ra từ trường là :Nam châm điện Bộ phận quay : Gồm nhiều cuộn dây đặt lệch nhau và song song với trục HS: + Nam châm vĩnh cửu Nam châm điện + Một khung dây các cuộn dây HS: Nêu kết luận trong SGK và ghi vào vở 2/ Kết luận + Trong động cơ điện kỹ thuật, bộ phận tạo ra từ trường là nam châm điện. + Bộ phận quay của động cơ điện kỹ thuật không đơn giản là một khung dây mà gồm nhiều cuộn dây đặt lệch nhau và song song với trục của một khối trụ làm bằng các lá thép kỹ thuật điện GV: Chúng ta biết động cơ điện một chiều có nguyên tắc hoạt động chính là nhờ sự tác dụng của từ trường lên khung dây dẫn có dòng điện đặt trong nó.Nhưng trong thực tế và trong kỹ thuật động cơ điện một chiều có cấu tạo khác xa so với động cơ điện trong mô hình. Bây giờ chúng ta cùng tìm hiểu về động cơ điện một chiều trong kỹ thuật GV: Giáo viên cho HS quan sát hình 28.2 GV: Nêu tên các bộ phận chính của động cơ điện một chiều trong kĩ thuật ? GV: ( GT thêm về cấu tạo của hai bộ phận) ở lớp 8 chúng ta đã biết cấu tạo chính của roto và stato trong động cơ điện. GV: Nêu sự khác nhau của 2 bộ phận chính giữa động cơ điện một chiều trong kỹ thuật so với mô hình động cơ điện một chiều ? GV: ( Gợi ý ): Động cơ một chiều trong kỹ thuật , bộ phận tạo ra từ trường có phải là nam châm vĩnh cửu không ? Bộ phận quay của động cơ có đơn giản chỉ là một khung dây hay không ? GV: Giới rthiệu cho học sinh thấy sự khác nhau này GV: Chốt lại và nêu kết luận Gọi học sinh đọc kết luận sgk. GV: Bên cạnh đó bộ góp điện của động cơ điện kỹ thuật không đơn giản là hai vành bán khuyên mà gồm nhiều vành khuyên cụ thể là bao nhiêu cuộn dây sẽ ứng với bấy nhiêu vành khuyên. GV: Giới thiệu cho hs: Ngoài động cơ điện một chiều còn có động cơ điện xoay chiều là loại động cơ thường dùng trong đời sống và trong kỹ thuật. Người ta còn dựa vào hiện tượng lực điện từ tác dụng lên khung dây có dòng điện chạy qua để chế tạo điện kế, đó là bộ phận chính của các dụng cụ đo điện như: ămpe kế, vôn kế. Về nhà các em tìm hiểu thêm ở phần “ Có thể em chưa biết”. Hoạt động 5:Phát hiện sự biến đổi năng lượng trong động cơ iIện III/ Sự biến đổi năng lượng trong động cơ điện HS: Cá nhân suy nghĩ, nêu nhận xét về sự chuyển hóa năng lượng trong động cơ. HS: Ghi bảng Khi động cơ điện một chiều hoạt động, điện năng được chuyển hóa thành cơ năng. HS: Đọc phần ghi nhớ trong SGK * Ghi nhớ : (SGK/78 ) GV: Khi có dòng điện chạy qua động cơ, động cơ điện quay. Vậy năng lượng mà động cơ sử dụng là năng lượng nào? GV: Vậy điện năng đã được chuyển hóa sang dạng năng lượng nào ? GV: Rút ra nhận xét GV: Qua bài này chúng ta cần ghi nhớ điều gì ? Nhận xét – rút ra ghi nhớ Hoạt động 6 :Vận dụng – Củng cố – Hướng dẫn về nhà. * Vận dụng – Củng cố HS: Lên bảng thực hiện – cả lớp hoạt động nhóm để tìm ra kết quả đúng O F N S F O HS: Xác định được cặp lực tác dụng lên khung dây ABCD HS: Trả lời * C5: Quay ngược chiều kim đồng hồ HS: Đọc câu hỏi – lớp suy nghĩ trả lời *C6: Vì nam châm vĩnh cửu không tạo ra từ trường mạnh như nam châm điện. *C7: HS lấy VD HS: Đọc ND bài toán – Suy nghĩ trả lời * BàI 28.3/36 (SBT): Đáp án D HS: Suy nghĩ thả lời * Hướng dẫn về nhà: - Học thuộc nội dung phần ghi nhớ trong SGK - Làm bàI tập 28.1; 28.2/36 (SGK) - Kẻ sẵn mẫu báo cáo thực hành (Trang 81 – SGK ) và trả lời các câu hỏi C1; C2; C3 vào vở. GV: Nêu câu hỏi C5. Hãy cho biết khung dây ABCD được đặt trong từ trường củă nam châm quay theo chiều nào ? O N S O GV: Để biết được khung dây ABCD quay theo chiều nào ta cần xác định được những yếu tố nào? GV: Nhận xét kết quả bài làm của HS GV: Khi chế tạo các động cơ có công suất lớn người ta lại không dùng nam châm vĩnh cửu để tạo ra từ trường ? GV: Các em hãy lấy vd về ứng dụng của động cơ điện trong đới sống mà em biết? GV: Trong các động cơ đó thì đâu là động cơ điện một chiều? (GVgợi ý để HS trả lời ) GV: Giới thiệu nội dung bài 28.3/36 ( SBT) và cho lớp HĐ cá nhân để trả lời câu hỏi GV: Giới thiệu mô hình “ bánh xe Bác – lô”. Giải thích vì sao bánh xe có thể quay quanh trục khi có dòng điện chạy qua? GV: Nêu phần hướng dẫn về nhà