自制教具探究电动机中的反电动势.pdf

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1、第35卷第2期物理教师Vo1．35No．22014年PHYSICSTEACHER(2O14)自制教具探究电动机中的反电动势*黄晓标黄春如(1．江西省教育厅教学教材研究室，江西南昌330046；2．樟树第三中学，江西樟树331200)“法拉第电磁感应定律”一节的教学内容中，包含“反相连．电动势”概念的教学，而反电动势是电机通电旋转时伴随①闭合开关S．可观察到小电机旋转且转速由慢到产生的，是一动态变化中的物理量，学生普遍感觉它比较快，小灯泡亮度由强变弱，最后微亮；抽象，是一个较难理解的概念．特别是其中的“反”字的物②当电机转速稳定后，用手摩擦电机转轮，使电机转理意义，如不进行比较透彻的分析，学生

2、便容易模糊．再加速由快变慢，可观察到小灯泡亮度由弱变强．当电机停转上一般学生对纯电阻电路的欧姆定律，一u／R的印象比较时，灯泡亮度最强．深，因此，在他们理解掌握含有反电动势的电路的规律时，(2)按图l连接电路，断开开关S，将插头与插孔B如不进行一些直观的实验，往往会产生障碍．为了突破这相连．一难点，我们利用废旧器材，设计了一个启发性的实验并①闭合开关S，用手将带回弹拨开关s与C端相连，制作成教具应用于教学中，试图通过教具所呈现的实验现使电源E接入电路中，可观察到小灯泡L微亮．调节可调象和对现象结果的分析，在学生头脑中建立起清晰的反电电阻R，使灯泡L微亮程度与电动机达最高转速时的微动势概念．亮

3、程度接近，此时接人电路中的E。、R等效于高速转动时1电路原理及实物连线图的电动机M的作用；图1为自制教具的电路原②开关S仍闭合，用手将带回弹拨开关s。与D端相理图，图2为自制教具的实物连，使电阻R接人电路中，调节Rz使小灯泡亮度与电机连线图．M停转时亮度相同，此时接人电路中的R等效于电动机2制作工具与材料M停止转动时电机线圈的电阻．小电钻，电烙铁，废旧手4现象分析与反电动势概念的建立机电池E(额定电压3．7V)，在图1电路中，当玩具电机接入电路并稳定工作时，单刀开关S，实验室用带灯座图l串联在电路中的灯泡L所显示的现象，与将电机替换为反的小灯泡L(标称值为“3．8V，0．3A”)，S。采用插

4、头与插向串联的E、尺接入电路时灯泡L所显示的现象相同．可孔A、B连接的方式(插头与插孔可从废旧电路板中获取)，见，电机正常工作并以恒定速度旋转时，其两端产生了相M为废旧儿童摇控玩具小车中的直流电机，Sz为双向带当于E。效果的电动势作用于电路，这个电动势的方向由回拨动开关，为2节废旧玩具摇控小车中的充电电池、于与供电电源E。的方向相反，故称为反电动势．当用手摩每节额定电压1．2V，R、R为3296型精密可调电阻，擦转轮，使电机转速减小时，灯泡亮度逐渐加强，可见反电20cm×30cm有机玻璃板一块，502胶水，导线若干．动势随电机转速的变化而变化，转速减小反电动势减小，灯泡的亮度增强．当电机停转

5、时，电机的反电动势消失，电机的作用就等同于一定值电阻．实验中，用欧姆表“R×1”挡测量小电机的静态电阻，电阻尺-、lR。由于选用精密可调电阻，先将Rz的阻值调整为测量值，后通过接通电路观察灯泡亮度进一步微调，确保前后的效果一致(Ez的内阻与R阻值之和为电机静态电阻)．教学中，先让学生找出图1电路中的公共部分，然后对比不同实验过程而有相同实验现象时所对应的元件，如电机正常旋转时灯泡L的亮度与电源Ez接人电路时相同，可见正常旋转的电机，其作用相当于一反向接人电路中的电源．当电机在外力作用下停止转动，灯泡的亮度与图2接入电阻R时的亮度一样，可见停止转动的电机，其作用3实验过程与现象观察相当于一接入

6、电路的纯电阻．(1)按图1连接电路，断开开关S，将插头与插孔A在上述演示实验的基础上，再根据课本思考与讨论中*本文为中国教育学会物理教学专业委员会2Ol3—2016年全国物理教育科研重点立项课题“低成本物理实验研究及教具制作”的研究成果之一Vo1．35NO．2物理教师第35卷第2期(2014)PHYSICSr]rEA(HER2014年空气浮力的演示实验孙艺袁海泉解问鼎(苏州大学物理科学与技术学院，江苏苏州215006)可乐和薄茼糖都是常见的食物，当它们混合在一起浮力为F—pgV-~．0．021N．时，可以瞬间产生大量气体．用气球密封可乐瓶可以收集所以，本实验的关键有两点，首先，要使用大气球，

7、尽气体，在不改变整体质量的情况下增大气球的体积，从而量保证可乐里的气体不要外溢；其次，降低支点摩擦因增加气球受到的空气浮力．于是笔者想到通过杠杆演示膨数，可以从更换支点材料、加润滑油方面人手．另外，教师胀的气球受到的浮力作用，但由于普通的杠杆受到摩擦力也可以从减少右盘力臂的角度进行新的尝试．的影响较大，因此可以选用物理天平来演示，通过指针的4注意事项偏转显示可乐瓶对托盘压力的变化．(1)气球在使用之前应吹气测