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《神奇的小电动机》教材分析与教学设计
温泉屯学区外虎沟小学王有春
一、教材分析：
（一）、背景和目标
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，是一项很有兴趣的科学探究活动。在活动中，电磁铁的知识可以得到应用，探究能力得到锻炼。研究内容也开始转到对电能的研究上。本课有两个活动。
1、观察小电动机里面有什么。这部分通过观察知道小电动机的主要构造，通过检测知道转子实际上是电磁铁，为研究小电动机转动的秘密打下基础。
2、研究小电动机转动的秘密。这部分先根据小电动机的构造推测通了电它为什么会转动，然后在教师指导下用实验检验推测。这是本课的重点，也是难点。科学概念：玩具小电动机的功能是把电变成了动力。过程与方法：
1、用分部分观察、整体观察的方法了解小电动机的构造。
2、根据小电动机的构造推想通了电它为什么会转动。
3、在教师指导下按步骤做探究小电动机工作原理的实验。情感、态度、价值观：让学生产生探究小电动机的兴趣。
（二）、教学准备
为小组准备：锁片已经撬开（容易拆开）的玩具小电动机、塑料杯或纸杯、橡皮筋、铜质单股粗导线做的V字形“电刷”、铁丝支架、电池、电池座、开关、导线、磁铁、大头针。
教师自己准备：有关玩具小电动机构造的图片或影像。
（三）、教材说明
本课第一幅插图是学生们熟悉的玩具小车，车盖已拿掉，可见电池和电动机。给这个小电动机通上电流，它就转动起来了。在这种情景中，教科书提出了“小电动机里面有什么，为什么通上电会转动”的问题。第一部分：小电动机里面有什么 观察研究分为三个步骤。
首先观察小电动机的三个部分，看看各有什么部件。教科书画出了这三个部分并标注了名称。外壳内有一对永久磁铁，转子上有铁芯、线圈、换向器，后盖上有电刷。其次，研究转子为什么是这样的构造，想办法检验一下转子是不是一个电磁铁。从换向器向线圈通电，可以看到转子铁芯能吸起大头针，转子就是三个电磁铁。最后，观察电流是沿着怎样的线路流过线圈的。实际观察可见电流流过的线路是：电池→后盖接线→电刷→换向器→线圈→换向器→电刷→后盖接线→电池。学生通过阅读资料可了解换向器的作用。
第二部分：研究小电动机转动的秘密 探究小电动机转动的秘密分为三个步骤。
第一，猜想。了解了小电动机的构造，很自然地就会猜想它为什么会转动起来。教科书引导学生把小电动机的三个部分联系在一起思考，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。第二，检验猜想。教科书分成四步用叙述和插图形式指导了检验的方法，学生照方法步骤做，到第三步已经能直观了解小电动机的工作原理了。第四步是拓展性的，按教科书指引去操作会不断有惊喜的发现。磁铁距线圈的远近、磁铁数量和电池数量可以改变转子转动的快慢；对着转子的磁铁的磁极性质，以及电池正负极的不同接法都可以改变转子转动的方向。这一步可以激起学生的极大兴趣。课堂时间不够，可以延伸到课外去继续研究。
第三，提出“我们怎样向其他人解释小电动机为什么会转动？”启发学生通过表述来整理自己刚获得的认识，因为这个认识可能还是模糊的。本课最后也给出了最简单的解释，以保证所有的学生在科学概念上都有明确的收获。
二、教学过程
本课总的教学思路是：观察、猜想、验证、表达。
先让小四驱车在桌上运动起来，一下子就会吸引学生。再拆开看里面有电池和电动机，再看看电动机的转动，引出问题：“小电动机里面有什么？为什么通上电会转动？”
1、小电动机里面有什么。（1）、小电动机外壳和后盖之间是用两个锁片扣住的，在上课前，先用工具把锁片撬直，拆开外壳和后盖后再轻松装回去。
（2）、让学生拆开小电动机前，先猜测里面应该有什么，激起观察的兴趣。告诉学生拆开小电动机只要轻轻拉开就行了，拆的时候要记住各部分是怎么连接的，等一会儿还要装配还原。
（3）、按教科书步骤一部分一部分观察。验证转子是否是电磁铁，最简单的方法是给转子通电，看它是否能吸起大头针。换向器的作用可以通过阅读课文中的小资料了解。
2、研究小电动机转动的秘密。
（1）、课前要为学生作好实验材料的准备，从教科书插图中已经可以清楚看到这些材料应当怎样制作。需要注意的是，“V”形叉子是关键的部件，它起的是电刷的作用，要用较粗的铜导线制作。张开的角度要先试验一下，避免把换向器卡死，线头要用砂纸磨光。最好把转子的换向器也磨光一下。
实验用的磁铁磁力强，效果好。如果实验室磁铁磁力小，可以用柜子门上磁力锁中的方块磁铁和环形磁铁。
（2）、在猜想小电动机为什么会转动之前，可以先让学生试着把小电动机装配还原，观察各部分是如何连接在一起的。装后盖时要轻轻转动转子，使换向器插入电刷中。（3）、提出问题：“小电动机为什么通上电就能不停地转动？”在这个过程中当学生需要时，要给予启发指导：小电动机转子转动，肯定受到了力的作用，它受到什么力的作用了呢？小电动机里面有磁铁又有电磁铁，距离那么近，通上电后，它们之间会怎样作用呢？
通过观察和思考，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。还可以问问学生，他们认为小电动机各部分发挥着什么作用，可以省掉什么吗？这样，学生会更好地理解我们在下一步检验猜想的实验时，为什么要做那些支架，使用磁铁等。（4）、检验猜想的实验，实际上就是让转子在可见的状态下转动，并且可以改变磁铁的远近、个数、南北极位置等因素。检验按照教科书上的操作方法和过程来做。指导学生调节支架，一是要使转子放水平，二是支架和“电刷”距离要合适，转子不被卡住，能灵活转动又不滑落。
如果通了电，磁铁靠近了转子，小电动机没有转动，可以让学生动一动转子。这实际上是帮助转子克服静摩擦力。如果转动比较困难，可以换用磁力大的磁铁或增加一节电池。教师准备一个带导线的小灯泡是很有用的，它可以很快检测出学生组装的电路有无故障，电流是否顺利到达了“V”形叉子处。
（5）、到了第三步，用一块磁铁使通电的转子转动起来后，建议中断一下操作，问一问，这个现象能说明什么？为什么不用磁铁靠近转子，转子就不动呢？（没有磁极间的吸引作用和排斥作用）我们使用的这块磁铁就相当于外壳里的磁铁。然后接着进行第四步。（6）、根据时间，第四步内容可以作弹性处理。但是，如果能多留一点时间让学生自主地继续探索，那是很有意义的。
用两块磁铁使转子转动的指导方法是，让两块磁铁自然吸在一起，然后拉开，相对着慢慢靠近转子，距离一样，转子会平衡地转动，靠得越近，转得越快。同时翻转两块磁铁的面（改变对着转子的南北极极性），转子一下子就反转了。
（7）、活动结束时，要求学生把材料归位。仔细地把小电动机装配还原，还要试一试通电是否能转动起来。
三、板书设计
神奇的小电机
外壳 转子 后盖（磁铁）（电磁铁 换向器）（电刷）
四、教学反思
本课是一项很有意思的活动，通过本课的学习，学生将对平时常见的电动机的工作原理有全新的认识。不过本课也存在两个困难，一是材料，学校没有那么多可供学生分组探究的电动机，让学生带来拆开也有困难；二是学生的知识储备两极分化，男生对电动机接触、了解多，女生几乎一无所知。这是需要教师在教学前有所准备的。
对于小电动机，生活中应用也不少，尤其是男孩子喜欢玩的玩具赛车里，甚至个别好动的男生还动手拆过。上课初，我出示一个电动机，学生都认识，让他们说说生活中哪些地方看到过，了解小电动机在生活中的广泛应用。再让拆过、了解电动机的同学介绍一下电动机的结构，不需要讲的很详细，也不管他讲的对与错，目的在于了解学生对小电动的了解有多少，也可以引起更多学生对小电动机更广泛的关注。在此基础上，我当场拆开一只小电动机，借助实物展台，一一介绍电动机的各部分以及各部分的组成，尤其要重点说清电刷和换向器部分。转子部分，线圈和铁芯，其实就是一个电磁铁，结合前几课知识，学生能够理解。讲清每一部分的组成，也是为了了解电动机的工作原理作铺垫。
本课的难点就是讲清小电动机转动的原理。这不是靠简单的讲述所能表述清楚的，一定要借助实物演示，边演示边讲解，才能使学生对电动机的工作原理有一个清楚的了解。由于没有足够的小电动机，再加上考虑学生课堂上操作有困难，我将此活动改为演示了。依照书中图示，用塑料杯、电线、橡皮筋完成了支架、电路的安装，然后将转子装上，然后将电动机上拆下来的磁铁靠进转子，观察转子的转动情况。在演示实验过程中，在小动机轴上装上个小小的螺旋桨，使效果更明显一些。在这个过程中，引导学生观察、分析、讨论：一块磁铁能否使转子转动？磁铁与转子距离对转子转动的速度有何影响？转子转动的方向和什么因素有关？通过几组对比实验，结合电磁铁的知识，结合电动机各部分的作用，使学生逐步认识到电动机转动，是因为转子通过后产生了磁性（电磁铁的性质），这个磁性与磁铁的磁性相互作用，推动了转子的转动。这样讲解之后，将电动机的工作过程有形化，学生也较好地理解了电动机的工作原理。
