《电工基础》理实一体化教案1

1临沂电力学校理实一体化教案任课老师程晟教研室主任编写日期2014年9月审批日期授课日期2014年9月班级13级机电班课程名称电工基础章节名称基尔霍夫定律课型理实一体化课时4教具学具电教设施pc机；课件；任务书教学目标知识教学点①理解支路、节点、回路、网孔的基本概念②掌握基尔霍夫定律的内容③了解基尔霍夫定律的适用场合能力培养点①能够通过简单电路和复杂电路的对比，提高观察和分析能力②能够通过仿真数据分析，认识到基尔霍夫定律，培养逻辑思维能力③能够运用基尔霍夫定律对电路进行计算，提高分析和解决问题的能力德育渗透点①能够透过实验现象归纳事物本质②培养学生对本专业的职业认同感③培养学生科学探索的兴趣、严谨扎实的工作作风和团结协作精神教学重难点重点①基尔霍夫定律的内容②基尔霍夫定律表达式难点①通过实验现象总结出定律内容②熟练列出基尔霍夫回路电压方程学法引导实验探究、课件讲解教学内容更新、补充、删节增加了简单电路和复杂电路的概念增加了一些具有针对性的小练习参考资料《实例讲解Multisim10电路仿真》，程勇，人民邮电出版社《电工技术基础与技能》，俞艳，人民邮电出版社《电工与电子技术》（少学时），林平勇，高等教育出版社课后分析学生在任务的驱动下，利用仿真电路自主探究电路规律，结合教师对相关知识点的讲授，达到对所学知识的掌握。这个思路带来了很好的教学效果，但增加的实验部分会使得教学时数稍显紧张，这一点还需日后改进。教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间2【一】组织教学【二】复习导入复习1、电阻串联、并联电路的特点？2、电压与电动势正方向的规定？3、欧姆定律的内容和表达式？导入多媒体显示下面两个电路：（a）（b）简单电路和复杂电路提问：利用什么方法可以求出（a）图中流过电阻R3的电流？请大家讨论学生根据已有的知识基础可能给出的方法：利用欧姆定律和电阻串并联特点可以求解。教师给以肯定和鼓励教师提问：利用欧姆定律和电阻串并联特点可以求出（b）图中流过电阻R3的电流吗？学生无法求解，教师引出简单电路和复杂电路的概念：前面我们学习了运用欧姆定律及电阻串并联能进行化简和计算的直流电路，这种电路成为简单电路；但有些电路是不能单纯运用欧姆定律及电阻串并联进行求解的，这种电路就称为复杂电路。【三】新课讲授基尔霍夫定律任务描述：本次课需要学生完成两个任务任务一：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路任务二：探究基尔霍夫电压定律并应用定律分析电路介绍基尔霍夫定律的发现背景和重大意义：19世纪40年代，电气技术发展十分迅速，电路变得愈来愈复杂。这种复杂电路不是串、并联电路的公式所能解决的，刚从德国哥尼斯堡回忆旧的知识回答问题思考讨论回答问题思考回答问题2555教与学互动设计3教师活动内容学生活动内容时间大学毕业，年仅21岁的基尔霍夫在他的第1篇论文中提出了适用于这种复杂电路计算的两个定律，即著名的基尔霍夫定律。该定律能够迅速地求解任何复杂电路，从而成功地解决了这个阻碍电气技术发展的难题。一、任务1：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路1任务描述探究基尔霍夫电流定律，并利用定律求解支路电流2任务分析（1）利用“multisim”软件构建仿真电路，测量支路电流数据，并对数据进行分析，导出结论，探究基尔霍夫电流定律；（2）利用基尔霍夫电流定律列表达式，求解支路电流。3相关知识3.1支路、节点、回路和网孔1、（1）基本概念①支路：就是电路中流过同一电流的分支路。动画演示图中的支路②节点：三条或三条以上支路的连接点。动画演示图中的节点③回路：就是电路中任一闭合的路径。动画演示图中的回路④网孔：中间无任何分支穿过的回路动画演示图中的网孔支路、节点、回路、网孔的演示要求学生在任务书上写下上图中的支路、节点、回路和网孔。（2）学生练习教师多媒体显示下图，并设疑：支路、节点、回路、网孔有哪些？观察教师演示独立思考完成任务书上相应问题的回答11044教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间5图3电桥电路教师提请四位学生分别指出电路中的支路、节点、回路、网孔（3）思考讨论教师提问：回路和网孔是一回事吗？它俩有着怎样的关系？答：每两个相邻的网孔就可以构成一个回路；回路的个数一定是多于网孔的。3.2判断节点电流流入和流出的方法教师提问：电阻R1、R2、R3、R4的串并联关系？学生回答：R1、R2相并联，R3、R4相并联，两部分再串联教师提问：现在大家根据已掌握的电阻串并联电路的特点讨论分析电流I1、I2、I3、I4有什么关系？学生回答：I1+I2=I3+I4教师提问：I1、I2对于A点来讲有什么相似之处吗？学生回答：都是流进A点的电流教师提问：I3、I4对于A点来讲有什么相似之处吗？学生回答：都是流出A点的电流学生总结结论：对于A点来讲，流入电流之和等于流出电流之和教师提问：怎样判断某个电流对于某节点是流入还是流出呢？学生回答：箭头指进为流入，箭头背离为流出练习：分别指出下面两个电路中三个节点电流是流入还是流出流入电流有：I1、I3流出电流有：I2、I4、I5所以Ia+Ib+Ic+Id=0讨论回答问题完成任务书上相应问题的回答讨论回答问题观察电路独立思考回答问题讨论回答问题独立思考回答问题独立思考回答问题讨论回答问题独立思考完成任务书上相应内容的填写6582教与学互动设计I4I5I2I3I1A6教师活动内容学生活动内容时间。对于节点a来讲流入电流有：I1流出电流有：I2、I3对于节点b来讲流入电流有：I2流出电流有：I5、I6对于节点c来讲流入电流有：I3、I6流出电流有：I4对于节点d来讲流入电流有：I4、I5流出电流有：I14、任务实施步骤1：构建电路和测量电流要求学生根据任务书的引导构建仿真电路，测量电流，并将数据填入数据表基尔霍夫电流定律探究电路步骤2：数据分析和结论导出要求学生根据任务书的引导，分析流入电流数据和流出电流数据间的关系，很容易得到以下结论：流入电流数据之和等于流出电流数据之和。步骤3：讲授基尔霍夫电流定律的内容及推广应用（1）基尔霍夫电流定律的内容在任一瞬间流入任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。（2）基尔霍夫电流定律的推广应用：闭合面如图对虚线所包围的闭合面可视为一个结点，而面外五条支路的电流关系可应用KCL得：i2=10+7+(-12)-4=1A（3）练习：如图所示电路，已知Ia=1mA，Ib=10mA，IC=2mA，求电流Id？独立思考完成任务书上相应内容的填写完成任务书任务一步骤1完成任务书任务一步骤2听讲51055I1I2I3••7A4Ai110A-12Ai27教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间8【解】根据基尔霍夫电流定律的推广应用，流入图示的闭合回路的电流代数和为零，即Id=－(Ia+Ib+Ic)=－(1+10+2)=－13mA步骤4：应用基尔霍夫电流定律分析电路要求学生应用定律求解支路电流大小（1）计算电路中I的大小解：假设取流过5Ω电阻电流I，的参考方向与电压相同，则对节点a来讲流入的电流为2A、-3A、I，，流出的电流为-4A、I，所以2A+-3A+I，=-4A+I而I，=10/5=2A，所以I，=5A（2）如图所示电桥电路，已知I1=25mA，I3=16mA，I4=12A，针对I2、I5、I6，进行理论分析计算。解：在节点a上：I1=I2+I3，则I2=I1I3=2516=9mA在节点d上：I1=I4+I5，则I5=I1I4=2512=13mA在节点b上：I2=I6+I5，则I6=I2I5=913=4mA提问：电流I2与I5均为正数，说明什么？学生回答：表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同提问：I6为负数，说明什么？学生回答：表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反独立思考应用基尔霍夫电流定律的推广应用分析电路独立思考应用基尔霍夫电流定律的推广应用分析电路求解支路电流独立思考应用基尔霍夫电流定律的推广应用分析电路求解支路电流548教与学互动设计I-10V+5Ω-4A-3A2Aa9教师活动内容学生活动内容时间二、任务2：探究基尔霍夫电压定律并应用定律分析电路1任务描述探究基尔霍夫电压定律，并利用定律求解支路电压或电流2任务分析（1）利用“multisim”软件构建仿真电路，测量支路电压数据，并对数据进行分析，导出结论，探究基尔霍夫电压定律；（2）利用基尔霍夫电压定律列表达式，求解支路电压或电流，并利用仿真软件验证理论分析结果。3任务实施步骤1：构建电路和测量电压要求学生根据任务书引导构建电路，测量各元件端电压，并将数据填入数据表基尔霍夫电压定律探究电路步骤2：数据分析要求学生根据任务书引导分析数据，得到各回路的电压方程步骤3：结论导出学生总结各回路电压方程，用自己的语言可以得到类似的结论：回路中各段支路电压相加减总为零步骤4：思考与讨论教师提问：为什么各段支路电压有加有减？让学生猜测并讨论。学生根据已经掌握的知识，容易猜到应该与“参考方向”有关系。教师引导：如果给回路设定顺时针的绕行方向作为参考方向，要求学生分析回路电压方程中，各元件端电压正负与绕行方向的关系。学生根据分析可以发现：当支路电压与回路的绕行方向相同时就取正，相反时就取负。步骤5：讲授基尔霍夫电压定律的内容在任一瞬间沿任一回路绕行一周，回路中所有支路电压的代数和恒等于零完成任务二步骤1完成任务二步骤2完成任务二步骤3完成任务二步骤4完成任务二步骤5101058210教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间步骤6：练习列回路电压方程U1+U2-U3-U4=0+I1R1-E1+I2R2+E2-I3R3=0步骤7：应用基尔霍夫电压定律求解支路电流并利用软件验证计算结果如图所示电路，已知A22i，针对支路电流1i和3i分别进行理论计算和仿真验证8Ω+8V–+10V–4Ω2Ωi1i2i3IIIa（1）理论计算解：由KVL列方程回路I08-481i可得Ai211回路II010443i可得Ai23-3（2）仿真验证R18ΩR24ΩR32ΩV18VV210VU1DC1e-009W0.500A+-15U2DC1e-009W-1.500A+-67U3DC1e-009W2.000A+-820仿真验证电路步骤8：总结基尔霍夫电压定律解题步骤①选择一个回路的绕行方向（顺时针方向或逆时针方向均可）作参考②电阻元件的端电压为±RI，当电流I的参考方向与回路绕行方向一致时，完成任务二步骤6完成任务二步骤7完成任务二步骤8101010611选取“+”号；反之，选取“”号；电源电动势为E，当电源电动势的标定教与学互动设计教师活动内容学生活动内容时间方向与回路绕行方向一致时，选取“+”号，反之应选取“”号。③列ΣU＝0表达式。三、任务展示每组选一名学生展示自己构建的三个仿真电路并运行程序，教师通过凌波多媒体进行屏幕发布四、任务评价学生完成自评互评表【四】课堂小结师：同学们，本次课中你学到了什么?解决了哪些问题?学生发言时，教师实时的进行引导和总结师：你认为最难以解决的问题是什么？学生发言时，教师提醒解决问题的“关键”在哪儿师：你比较佩服谁？你与他差距在哪儿？学生发言时，教师鼓励学生继续在相互协作中取长补短师：你想对老师说点什么？有什么意见？学生发言时，教师及时记录，以便改进师：你有哪些收获?有哪些进步？学生发言时，教师结合学生专业给予学生赞赏完成自评互评表讨论并发言讨论并发言发言讨论并发言发言51512【五】布置作业多媒体布置作业：1、试用基尔霍夫定律，列出下图所示电路中的各结点和回路的电流方程式、电压方程式。2、如图所示电路中,Us1=130V、R1=1Ω为直流发电机的模型,电阻负载R3=24Ω,Us2=117V、R2=0.6Ω为蓄电池组的模型。试求各支路电流。3、预习下次课内容3任务书本次课需要完成的任务任务一：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路任务二：探究基尔霍夫电压定律并应用定律分析电路任务一：探究基尔霍夫电流定律并应用定律分析电路1、相关知识（1）支路、节点、回路和网孔分别指出上图所示两个电路的支路、节点、回路和网孔1