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学 科电工学课 题15基尔霍夫定律班 级机电57班人 数47课 时2学时课 型专家课周 次第九周授学时间4月23日星期三第5、6节教学目的及其目的l 知识目的: 1、理解支路、节点、回路、网孔等基本概念2、掌握基尔霍夫两定律所论述的内容3、应用基尔霍夫两定律进行计算l 情感目的:培养学生通过实验现象归纳事物本质、将感性结识提高为理论知识的能力l 技能目的:1、培养实际操作能力及独立思考、钻研、探究新知识的能力 2、培养创新意识,提高分析问题与解决问题的能力,举一反三,触类旁通教学重点l 基尔霍夫定律的内容及体现式l 运用基尔霍夫定律的解题环节及例题解说教学难点l 电流参照正方向的理解及电阻电压、电源电动势正负的拟定教学措施观测演示法、讲授法、启发讨论法、媒体应用法教 具及参照书1、完整的基尔霍夫定律实验板一块2、万用表三支3、多媒体课件4、电化教学设备5、连接导线若干6、电阻若干参照书:电工与电子基本(机工4版)教学过程1、组织教学2、复习提问3、新课引入4、新课讲授5、提问6、归纳总结 7、布置作业教材分析本节课采用实验演示教学法,导出基尔霍夫定律的具体内容及数学体现式,并具体解说在列节点电流方程和回路电压方程的方程式中,电流、电压、电动势字母前正负号的拟定,通过例题解说,使学生能较好的掌握课程的重点,引导学生释疑解难、突破难点,学好课程内容。教学过程教 学 内 容教学措施与教学手段【组织教学】IBIcIe(1分钟)1、师生互相问候; 2、清点人数,填写教学日记。【复习提问】(2分钟)1、电阻串联、并联电路的特点? 2、电压降与电动势正方向的规定?3、欧姆定律的内容及体现式?对课前预习内容的提问,协助学生复习电阻串、并联电路的特点及电压降与电动势正方向的规定。为本课题教学做好铺垫。【新课导入】(5分钟)前面我们学习了运用欧姆定律及电阻串、并联能进行化简、计算的直流电路。这种电路称为简朴电路;但有些电路是不能单纯用欧姆定律和电阻的串、并联关系求解的,这些电路称为复杂电路。下面以给出两个电路图为例,请学生分析两电路的不同之处,从而导入新课:图(1) 图(2)结论:图(1)有且仅有一条有源支路,可以用电阻的串并联关系进行化简,是简朴电路;解答简朴电路的措施是欧姆定律。图(2)有两条有源支路,不能用电阻的串并联关系进行化简,是复杂电路;解答复杂电路的措施是基尔霍夫定律。【新课讲授】(75分钟)1、进入多媒体课件,如下图为例解说几种基本概念,并通过动画效果加以理解: 通过有关知识的复习,将问题引入到本教学课题中。 注:在复习已有知识的基本上,引出简朴电路和复杂电路的概念,提出解决复杂电路的根据,从而激发学生学习基尔霍夫定律的欲望。板书课题:基尔霍夫定律教学过程教 学 内 容教学措施与教学手段得出: 支路:由一种或几种元件首尾相接构成的无分支电路。 (问:请同窗们仔细观测,流过同一支路的电流有何特点?)(生答略)师:图中共有5条支路,支路电流分别标于图中。 节点:三条或三条以上支路的连接点。(生答略)师:图中共有a、b、c三个节点。 回路:电路中任何一种闭合途径。(生答略)师:图中共有6个回路。 网孔:中间无任何支路穿过的回路。网孔是最简朴的回路,或是不可再分的回路。(请问上图电路中共有几种网孔呢?)(生答略)师:对,图中最简朴的回路aR1R2a,aR2R4ba,bR4R5b三个是网孔。动动脑筋请问下列电路有几条支路、几种节点、几种回路、几种网孔?(生答略) 师答:6条支路4个节点7个回路 3个网孔出示EWB仿真模型演示,理解电路构成,以此集中学生注意力。得出结论:同一支路中电流到处相等。注:名词解释采用问答形式,以增强学生学习的积极性,促使教学效果在教师与学生互动中得到较好的体现。教学程序教 学 内 容教学措施与教学手段2、请学生观测实验现象,从实验中得出基尔霍夫第一定律的系列知识: 教师按照左图接通电源,请同窗们仔细观测各电流表的读数,11A,22A,3A测量成果表白:123,对节点a而言,1和2为流入节点的电流,3为流出节点的电流,由此可得: 内容:在任一瞬间,对电路中的任一节点,流进某一节点的电流之和恒等于流出该节点的电流之和。 公式: 定律讨论的对象:节点电流(故基尔霍夫第一定律又称为节点电流定律)例1请指出左图电路中有几条支路,并用基尔霍夫第一定律列出下节点电流方程。(教师在肯定学生回答后,将式子移项,并板书为:I1 +I3 -I2 -I4 -I5 =0 上式表白:若规定流入节点的电流觉得“”,流出节点的电流为“”,则节点电流定律又可论述为:在任一瞬间通过电路中任一节点,流入(或流出)该节点电流的代数和恒等于零。即可得节点电流定律的第二种表述: 即:3、基尔霍夫第一定律的应用:【例2】如图所示电路,已知I1 = 1A,I2 = 2A,I3 = 5A,I4= 3A试求I5。 解:根据图中各电流方向,列出节点电流方程为:1+32+4+5则:51+3-4-21+5+3-2=7A实验中强调电流表连接的对的性和对各支路电流的观测实验分析(讨论)注:由实验导出基尔霍夫第一定律的内容,说服力强板书内容及公式学生答:电路中有五条支路,节点电流方程为:板书公式教学程序教 学 内 容教学措施与教学手段成果得出I5的值是正的,表达I5的实际方向与标定的参照方向相似,是由节点A流出的。参照方向:任意假定的方向。若计算成果为正值,表白该矢量的实际方向与参照方向相似;计算成果为负值,表白该矢量的实际方向与参照方向相反。4、基尔霍夫第一定律的推广:节点电流不仅合用于节点,还可推广于任意假设的封闭面来说,它仍然成立。下图电路中闭合面所包围的是一种三角形电路,有三个节点。电流定律的推广应用应用基尔霍夫第一定律可以列出: IA= IAB - ICAIB= IBC- IABIC= ICA - IBC上面三式相加可得: IA +IB +IC=0 或 即:流入此闭合曲面的电流恒等于流出该曲面的电流。5、基尔霍夫第二定律(回路电压定律) 进入实验环节,探讨基尔霍夫第二定律的有关知识:内容:在任一瞬间,对任一闭合回路,沿回路绕行方向上各段电压代数和恒等于零。公式:定律讨论的对象:回路上的电压(故基尔霍夫第二定律又称为回路电压定律) 通过实验揭示了任意回路中各路电压的互相关系板书公式教学程序教 学 内 容教学措施与教学手段通过对下列问题的解说,归纳出运用SU = 0 列回路电压方程的措施【讨论】请用基尔霍夫第二定律列出下图回路电压方程。列回路电压方程的措施:(a)任意选定未知电流的参照方向(如上图所示);(b)任意选定回路的绕行方向;(c)拟定电阻电压正负(若绕行方向与电流参照方向相似,电阻电压取正值;反之取负值);(d)拟定电源电动势正负(若绕行方向与电动势方向相反,电动势取正值;反之取负值)。综上所述,按标注方向循环一周,根据电压与电流的参照方向可得: Uca+Uad+Udb+Ubc=0即: GB1-I1R1+I2R2-GB2 =0或: GB1-GB2=I1R1-I2R2由此,得出基尔霍夫第二定律的另一种体现形式: 亦即:上式表白:在任一回路循环方向中,回路中各电动势的代数和恒等于各电阻上电压降的代数和。6、基尔霍夫第二定律的推广应用: 基尔霍夫第二定律也可以推广应用于不完全由实际元件构成的假想回路。如下图所示: 通过对问题的讨论,活跃课堂氛围,调动主观能动性,扩展思维,得出答案假定沿cadbc绕行注:各电阻上电压和各电动势前正负号拟定是教学的重点和难点,这里专门进行强调。以协助学生理解。教学程序教 学 内 容教学措施与教学手段 由上图可得:= UA - UB - UAB = 0 或: UAB = UA - UB7、运用回路电压定律解题的环节:、先标定各支路电流的参照方向和回路的绕行方向,原则上可任意标定:一般取电动势或较大的电动势的方向作为支路电流的参照方向和回路的绕行方向。、根据回路电压定律列出回路电压方程式。、求解方程,并根据计算成果拟定电压和电流的实际方向【例3】如图所示是两个电源并联对负载供电的电路。 I1 = 4A,I3 = -1 A,R1 = 12 W,R2 = 3 W,R3 = 6 W。求各支路电流 I2和电源电动势E1、E2。解:据节点电流定律可得I3 = I1 + I2可求出 I2 = I3 I1 = -5A在回路E2- R3- R2- E2中,据回路电压定律可得E2 = I2R2+ I3R3着重规定学生掌握解题环节,为解答习题作好准备 注:通过例题解说强调解题环节,使学生掌握用基尔霍夫第二定律解题的环节和措施。教学程序教 学 内 容教学措施与教学手段可求出 E2 = I2R2+ I3R3= 53 + (-1) 6 = 9V在回路E1- R1- R3- E1中,据回路电压定律可得E1= I1R1 + I2R2 可求出 E1 = I1R1 + I2R2 = 43+(-5)3= - 3V【提问】(2分钟)、论述基尔霍夫第一定律的内容,并写出体现式?、论述基尔霍夫第二定律的内容,并写出体现式?【归纳总结】(4分钟)(一)本课题学习,重点掌握如下内容:1、理解支路、节点、回路和网孔的定义2、掌握基尔霍夫定律的内容及数学体现式3、理解基尔霍夫定律的推广应用4、掌握运用基尔霍夫定律列方程时,电流参照正方向的理解及电阻电压、电源电动势正负的拟定(二)用基尔霍夫定律的解题环节:、先标定各支路电流的参照方向和回路的绕行方向,原则上可任意标定:一般取电动势或较大的电动势的方向作为支路电流的参照方向和回路的绕行方向。、根据回路电压定律列出回路电压方程式。、求解方程,并根据计算成果拟定电压和电流的实际方向先让学生参与总结,然后采用启发式协助学生参与总结课堂小结的内容是本节课的重点内容,应进一步巩固强化,使学生牢固掌握。教学程序教 学 内 容教学措施与教学手段(三)通过本节课的学习,我们必须掌握基尔霍夫电流定律的内容及应用,同步要特别注旨在列电流、电压方程时,必须先拟定参照方向,否则讨论电流正负是毫无意义的。在下一节课我们将学习基尔霍夫定律的应用支路电流法。【布置作业】(1分钟) 教材P24 24、26 教 后 记1、由于本教案在教学过程中,运用实验的方式导入新课,使本来抽象的知识变得直观、简朴和形象,对这部分知识难点的突破起到了较好的协助作用。2、授课过程中既可以进行课堂演示实验,也可结合多媒体课件实现仿真虚拟实验,虚拟实验与真实实验相结合、相比较,产生某些认知冲突,避免了学生对虚拟实验中纯抱负化状态的片面理解。3、把实验引入理论课中,虽然丰富了理论课的内容,使理论知识更直观形象,但一定限度上使得教学进度减慢,一节课的内容也许需要花一节半课,甚至更多的时间去学习和探讨。4、教学过程中的例题、解说、提问、课堂小结,又进一步巩固和强化了教学的重点、难点,有助于学生全面理解和掌握基尔霍夫定律的内容,学生普遍反映,对本次课程的知识要点能深刻理解、领略,概念印象深,记得住,记得牢,学习效果好。
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