第5节 跨学科实践：制作简易直流电动机
电动机是将电能转化为机械能的装置，不管是日常生活中的电动车、电风扇，还是新能源汽车，为它们提供动力的都是电动机。下面我们利用已学知识来做一个简易直流电动机。
活动1:认识原理
磁场对放入其中的通电导体有力的作用，直流电动机的工作原理:当电流通过线圈时，线圈在磁场中受到力的作用而转动。
活动2:设计简易直流电动机
|序号|关键问题|设计思路|
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|1|用什么做线圈|用铜质漆包线制作线圈
原因:①导电性优良;②漆包线表面有绝缘漆，可避免线圈匝间短路|
|2|线圈的匝数多少为宜|10匝左右|
|3|哪部分作为转子
哪部分作为定子||
|4|如何保证通电线圈能在磁场中持续转动|可以用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，来保证线圈持续转动|
活动3:制作简易直流电动机
|材料|1 m左右长的漆包线、电池盒、回形针、强磁体等|
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|工具|老虎钳、美工刀|
|制作步骤|1. 制作转子
把漆包线绕成约 3 cm×2 cm 的矩形线圈，作为转子；从线圈的两端各拉出约 2 cm 的漆包线作为转轴。
用美工刀刮去线圈两端引线的漆皮，把左端全部刮掉，右端只刮半周。
2. 制作支架

3. 把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁体作为定子。
4. 给线圈通电并用手轻轻推一下，线圈转动起来|
|图示||
活动4:迁移运用
某小组的两位同学自制的直流电动机模型如图甲、乙所示。

(1)如图甲所示，接通电源后无论怎样操作，线圈都只能自主转动半圈，不能持续转动，可能是因为在刮线圈的漆皮时，一端全刮了，另一端（填选项字母）。
A. 也全刮了
B. 只刮了半周
C. 没有刮
(2)改正错误后，接上电源，线圈不动，这时可以做的尝试有（填选项字母）。
A. 使线圈中的电流减小
B. 将线圈转动一定角度
C. 增大电源电压
D. 更换一块磁性更强的磁体
(3)如图乙所示，将细铜丝弯成一个线圈，与放置在干电池上下两端的圆柱形磁体（可导电）分别接触，这样线圈就可以绕电池持续转动。该模型不用换向装置的原因是两侧细铜丝（选填“串联”或“并联”），电流方向（选填“相同”或“不同”），这使线圈不会在转过半圈后受到它转动的力。

(1)A (2)BCD (3)并联 相同 阻碍

【分析】
本题围绕简易直流电动机的制作与原理展开，需结合直流电动机的工作原理、换向器的作用分析各问题：
1. 第(1)问：简易电动机通过刮漆皮实现简易换向，若线圈两端漆皮全刮，电流方向不变，线圈转过平衡位置后受力反向，无法持续转动，只能转半圈；
2. 第(2)问：线圈不动可能是处于平衡位置、电流过小或磁场过弱，需针对性调整；
3. 第(3)问：乙图模型中线圈两侧的电流特点决定了无需换向装置，需分析电流路径和受力方向。
【解析】
(1) 直流电动机的换向器作用是改变线圈电流方向，使线圈持续转动。本题中刮漆皮的操作是简易换向：一端全刮（通电半周），另一端只刮半周（断电半周），转过平衡位置时断电，靠惯性转动，再通电时受力方向正确。若另一端也全刮，线圈转过平衡位置后电流方向不变，受力方向不变，阻碍转动，只能转半圈，故选A。
(2) 线圈不动的原因：①处于平衡位置（受力平衡）；②电流过小；③磁场过弱。A选项减小电流会减小受力，无法转动，错误；B选项转动线圈使其离开平衡位置，受力不再平衡，可尝试，正确；C选项增大电源电压可增大电流，增大受力，正确；D选项更换强磁体可增大磁场，增大受力，正确，故选BCD。
(3) 乙图模型中，线圈两侧细铜丝并联，电流方向相同，两侧受力方向相同，不会在转过半圈后受到阻碍转动的力，因此无需换向装置，依次填并联、相同、阻碍。
【答案】
(1)A (2)BCD (3)并联 相同 阻碍
【知识点】
直流电动机工作原理、换向器的作用、磁场对通电导体的作用
【点评】
本题结合跨学科实践制作简易直流电动机，将理论知识与实践操作结合，考查电动机的核心原理及故障分析，注重知识的应用与理解，是初中物理的基础题型。
【难度系数】
0.6