基尔霍夫定律教学设计.docx
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基尔霍夫定律教学设计.docx
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基尔霍夫定律教学设计
基尔霍夫定律教学设计
学校
xxx职业技术学校
设计与执教教师
xxxxxx
授课班级
10电子技术应用1班
授课类型
新授课
授课时间
2课时(90分钟)
一、教材及教学内容分析
1.使用教材:
《电工电子技术与技能》杜德昌主编高等教育出版社2010年7月第一版
2.教学内容:
(1)支路、节点、回路和网孔的概念;
(2)基尔霍夫电流定律(KCL);
(3)基尔霍夫电压定律(KVL);
(4)基尔霍夫定律的应用。
3.教学内容分析及处理:
本章节的主要内容是学习基尔霍夫定律及应用。
基尔霍夫定律是电路的基本定律,它阐明了电路中各部分电流和各部分电压之间的相互关系,是计算复杂电路的基础,
4.地位与作用:
基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)是分析复杂电路最基本的定律,
二、教学对象分析
1.知识技能:
学生已学习电工基础相关知识技能,具有一定的模仿能力和动手能力。
但将课本知识转化为实际技能还有一定难度,在实训中有一定的盲目性。
需加强培养学生理论联系实际分析和解决实际问题的综合应用能力。
2.学习能力:
学生理论学习能力、抽象思维能力不强,素质参差不齐。
要努力营造教学情景,通过任务驱动,让学生能边动手,边学习理论知识,将理论知识融于实践,实现理实一体化项目教学。
从而引导学生掌握归纳总结分析问题的基本方法。
3.学习态度:
大部分学生对专业课的学习积极性较高,学习气氛较活跃。
但还有少数学生不太喜欢理论知识的学习,不懂得理论与实践的关系。
三、教学情况分析
1、学习目标:
完成本学习任务后,学生应当能
(1)理解支路、节点、回路、网孔等基本概念;
(2)掌握基尔霍夫定律的内容、表达式;
(3)应用基尔霍夫定律列节点电流方程和回路电压方程;
(4)运用基尔霍夫定律和支路电流法分析及计算复杂直流电路。
2.教学重点:
(1)基尔霍夫定律的内容及表达式;
(2)支路电流法分析及计算复杂直流电路。
3.教学难点:
(1)基尔霍夫电压定律列回路电压方程;
(2)支路电流法分析及计算复杂直流电路。
四、教法、学法
1、教法:
启发式教学法、问题探索法、任务引领法。
图片展示法
2、学法:
自主探究法、师生合作学习法。
自主探究法、讨论学习法
3、教学用具:
多媒体教学设备、教学课件等。
五、行为导向教学实施过程
教学实施阶段
教学内容
教师
活动
学生
活动
教学意图
复习
旧知
复习提问:
1、全电路欧姆定律的内容及表达式是什么?
2、电阻串联、并联电路有何特点?
☺提问,引导学生复习旧知识。
☺思考
☺回答问题
☺温故知新,承上启下。
任务导入,明确学习目标
提出问题:
是否所有的电路都可以用我们所学的欧姆定律、串并联电路的关系来分析和计算呢?
你能求出电路中电流I1、I2、I3的大小吗?
(显然,我们前面学过的知识无法解决复杂电路的分析计算问题,那么我们就要寻找可以分析和解决复杂电路的方法,这就是这次课我们要探究的内容——基尔霍夫定律。
)
☺设问
☺点出本次学习任务课题
☺思考
☺明确目标
☺激发兴趣,引出课题。
任务实施
(授新课)
(70分钟)
一、描述电路结构的术语
复杂电路:
不能简单地用电阻串并联的计算方法化简的电路。
支路:
电路中的各个分支称为支路。
(即由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路)(如图1.1.28中,US1和R1、US2和R2、R3分别组成三条支路)
思考:
同一支路中的电流有什么关系?
节点:
三条或三条以上支路的连接点称为节点。
(如图1.1.28电路中,a、c都是节点)
图1.1.28
回路:
电路中的任意一个闭合路径。
(如图1.1.28中,aR3cba、abcda、aR3cda三条回路)
网孔:
内部不含支路的回路。
(如图1.1.28中,aR3cba、和abcda是网孔,而回路aR3cda不是网孔)
想一想?
回路和网孔有何区别?
☺传授新知
☺提问
☺学生发现新知识,探究。
☺思考并回答问题
☺循序渐进,展开教学内容,调动学习积极性,培养自主探究、自主学习的能力。
二、基尔霍夫电流定律(KCL):
实验一:
(EWB仿真演示)
1、按图连接电路,在三个支路中各串入一个电流表。
2、读出3只电流表的读数,记入下表中。
(注意电流的方向)
US1
US2
I1
I2
I3
I1、I2、I3之间的关系
想一想?
通过实验分析流经同一节点的电流之间有何关系?
基尔霍夫电流定律(KCL)内容
电路中任意一个节点上,流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。
即ΣI流入ΣI流出
[提问]你能写出图中节点A的电流方程吗?
如何确定电流的方向?
[讲授]流入有:
I1、I3
流出有:
I2、I4、I5
所以根据定律:
I1+I3I2+I4+I5
注意:
应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电流的参考方向(即假定电流流动的方向,叫做电流的参考方向,通常用“→”号表示),若求出电流为负值,则说明该电流实际方向与假设的参考方向相反。
基尔霍夫电流定律(KCL)的推广应用
(1)对于电路中任意假设的封闭面来说,电流定律仍然成立。
如图1.1.30中,对于封闭面S来说,有I1+I2=I3。
图1.1.30
(2)对于网络(电路)之间的电流关系,仍然可由电流定律判定。
如图1.1.31中,流入电路B中的电流必等于从该电路中流出的电流。
图1.1.31
若两个网络之间只有一根导线相连,那么这根导线中一定没有电流通过。
若一个网络只有一根导线与地相连,那么这根导线中一定没有电流通过。
生活常识:
电工维修时,要与地面绝缘,且尽量单手操作。
【例1】如图所示电桥电路,已知I1=25mA,I3=16mA,I4=12A,试求其余电阻中的电流I2、I5、I6。
解:
在节点a上:
I1=I2+I3,则I2=I1I3=2516=9mA
在节点d上:
I1=I4+I5,则I5=I1I4=2512=13mA
在节点b上:
I2=I6+I5,则I6=I2I5=913=4mA
电流I2与I5均为正数,表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同,I6为负数,表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。
课堂练习:
求封闭面的电流
☺用EWB仿真演示实验
☺讲评、归纳
☺精讲
☺提问
☺例题讲解
☺布置练习
☺巡察
☺观察实验现象
☺思考并讨论
☺聆听
☺学生带着问题学习。
☺学生学习新知识。
☺聆听
☺思考
☺完成练习
☺让学生通过实验现象归纳事物本质,将感性认识提升为理论知识,为学习理解基尔霍夫电流定律作好铺垫。
☺通过问题引导学生自主思考,提高学生的学习积极性。
☺培养学生分析问题、解决问题的能力。
☺通过练习加深所学知识。
三、基尔霍夫电压定律(KVL)
实验二:
(EWB仿真演示)
1、按图连接电路,在三个支路中各电阻上并联一个电压表。
2、读出3只电压表的读数,记入下表中。
(注意电压的方向)
US1
US2
UR1
UR2
UR3
回路电压关系
想一想?
通过实验分析各回路电压之间有何关系?
基尔霍夫电压定律(KVL)的内容
基尔霍夫电压定律,又称回路电压定律、基尔霍夫第二定律,简称KVL。
其内容为:
在任意回路中,从一点出发绕回路一周回到该点时,各段电压(电压降)的代数各等于零。
用公式表示为:
该定律说明了任意回路中各段电压间的相互关系。
应用KVL列电压方程时应注意:
(1)任意选定未知电流的参考方向;
(2)任意选定回路的绕行方向;
(3)确定电阻电压正负(若绕行方向与电流参考方向相同,电阻电压取正值;反之取负值);
(4)确定电源电动势正负(若绕行方向与电动势方向(由负极指向正极)相反,电动势取正值;反之取负值)。
思考:
列出图1.1.28所示电路abcda回路的电压方程?
沿着回路abcda按顺时针绕行方向和图中所规定的各段电压参考方向,KVL可表达为:
Uab+Ubc+Ucd+Uda=0
由于Uab=-I2R2、Ubc=-Us2、Ucd=-Us1、Uda=I1R1,分别代入上式可得
I1R1-I2R2+Us2-Us1=0
基尔霍夫电压定律(KVL)的推广应用
基尔霍夫电压定律还可以用于任一不闭合的电路,如图1.1.32所示电路。
开路电压Uab等于从a点到b点所经路径上全部电压的代数和。
根据基尔霍夫电压定律可得:
Uab+I3R3+I1R1-US1-I2R2+US2=0
即Uab=-I3R3-I1R1+US1-I2R2-US2
图1.1.32
☺用EWB仿真演示实验
☺讲评、归纳
☺讲解
☺提问
☺讲评、归纳
☺观察实验现象
☺思考并讨论
☺聆听
☺聆听
☺讨论探究思考
☺找出规律
☺回答问题
☺让学生通过实验现象归纳事物本质,将感性认识提升为理论知识,为学习理解基尔霍夫电压定律作好铺垫。
☺让学生边听、边思考,从而启发学生思维,培养学生归纳和转化能力。
三、基尔霍夫定律的应用
支路电流法是分析复杂电路最基本的一种方法。
以各条支路电流为未知量,根据基尔霍夫定律列出联立方程组求解各支路电流的分析方法。
其分析步骤如下:
(1)标出各支路的电流方向和网孔电压的绕向。
(2)用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程式(若电路有m个节点,只需列出任意(m1)个独立节点的电流方程)。
(3)用基尔霍夫电压定律列出网孔的回路电压方程(条n支路列n-(m-1)个方程)
(4)联立方程求解支路的电流(n条支路列n个方程)。
(5)确定各支路电流的实际方向。
当支路电流计算结果为正值时,其实际方向与假设的参考方向相同,反之则相反。
【例2】 如图1.1.33所示电路,已知E1=42V,E2=21V,R1=12,R2=3,R3=6,试求:
各支路电流I1、I2、I3。
解:
该电路支路数n=3、节点数m=2,所以应列出1个节点电流方程和2个网孔的电压方程,网孔均以顺时针方向绕行。
并按照RI=E列回路电压方程的方法:
(1)I1=I2+I3 (任一节点)
(2)R1I1+R2I2=E1+E2 (网孔1)
(3)R3I3R2I2=E2 (网孔2)
代入已知数据,解得:
I1=4A,I2=5A,I3=1A。
思考:
根据上述计算结果,你能说出电流I1、I2、I3的实际方向吗?
(电流I1与I2均为正数,表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同,I3为负数,表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反。
)
☺讲授与引导
☺提问
☺讲评、归纳
☺聆听
☺讨论探究思考
☺回答问题
☺促“思维”,重点培养学生综合运用知识的能力。
任务检测,目标评价反馈
1、求图a电路中的电流I1和I2的大小和方向。
图a
2、求图b电路中的各支路电流。
已知E1=130V,E2=117V,Rc1=1K,Rc2=0.6K,RL=24K。
图b
☺巡察
☺提问
☺讲评
☺反馈矫正
☺学生练习
☺答问
☺参与评估
☺检测教学效果,对尚存问题及时进行纠正,巩固所学知识。
任务小结,巩固拓展知识
1、归纳小结本次任务学习内容;
2、布置课外作业和知识拓展思考题。
☺引导学生总结
☺布置作业。
☺学生自行总结本次课的内容。
☺完成作业题
☺加深对本次学习任务知识点的理解
六板书设计
基尔霍夫定律
一、描述电路结构的术语
支路:
电路中的各个分支称为支路。
节点:
三条或三条以上支路的连接点称为节点。
回路:
电路中的任意一个闭合路径。
网孔:
内部不含支路的回路。
二、基尔霍夫电流定律(KCL)
内容:
电路中任意一个节点上,流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。
表达式:
ΣI流入ΣI流出
三、基尔霍夫电压定律(KVL)
内容:
在任意回路中,从一点出发绕回路一周回到该点时,各段电压(电压降)的代数各等于零。
表达式:
ΣU=0
三、基尔霍夫定律的应用
支路电流法:
以各条支路电流为未知量,根据基尔霍夫定律列出联立方程组求解各支路电流的分析方法。
七、教学流程图
任务实施,“讲、演、练”结合
- 配套讲稿:
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- 关 键 词:
- 基尔霍夫定律 教学 设计