負(fù)載獲得最大功率的教師教學(xué)案

1、負(fù)載獲得最大功率教案 重慶文理學(xué)院 劉勇 授課章節(jié)：第一章第七節(jié) 授課對(duì)象：職教班 （高考班 ） 授課時(shí)間： 45 分鐘一、教學(xué)目標(biāo)：（一）、知識(shí)目標(biāo)：1. 熟記負(fù)載獲得最大功率的表達(dá)式。2. 掌握負(fù)載獲得最大功率的計(jì)算方法。3. 學(xué)會(huì)使用這個(gè)表達(dá)式解決一些常見(jiàn)的問(wèn)題。（二）、能力目標(biāo)：得出結(jié)從而激發(fā)同1. 培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成“先假設(shè)問(wèn)題數(shù)據(jù)論證 論”這一分析物理問(wèn)題的思想。2. 培養(yǎng)學(xué)生觀察圖表總結(jié)一般物理規(guī)律的能力（三）、情感目標(biāo)：1. 引導(dǎo)學(xué)生享受探索新知識(shí)的過(guò)程中的快樂(lè)， 學(xué)們對(duì)新知識(shí)的探索熱情。二、教學(xué)重、難點(diǎn)：（一）、教學(xué)重點(diǎn)： 電源向負(fù)載輸出最大功率的條件和應(yīng)用。（二）、教學(xué)難點(diǎn)：負(fù)載

2、獲得最大功率的問(wèn)題求解。三、教學(xué)方法：提問(wèn)法、講解法、演示法四教學(xué)過(guò)程 :教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖（目標(biāo)）復(fù)習(xí) 舊 課1. 復(fù)習(xí)全歐姆定律的公式。I=E/ （ R+r）2. 復(fù)習(xí)上節(jié)學(xué)習(xí)的電阻消耗功率的計(jì)算公式。P=I 2 *R主要通過(guò)復(fù) 習(xí)這兩個(gè)公 式，為后面要 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn) 分析和理論 計(jì)算做鋪墊。教學(xué) 導(dǎo) 入（先展示一些浪費(fèi)糧食的圖片， 而后展示一些浪費(fèi) 資源的圖片，最后再展示一些浪費(fèi)電能的圖片。 ）師問(wèn)：同學(xué)們，你們從這些圖中發(fā)現(xiàn)了一些怎么樣 的共同點(diǎn)呢？學(xué)答：發(fā)現(xiàn)了浪費(fèi)東西，比如資源，糧食、電能。 師問(wèn)：我們要怎么樣減小這些浪費(fèi)呢？如何減小電 能的浪費(fèi)呢？學(xué)答：節(jié)約糧食，合理利用資

3、源。電能嘛，走時(shí)及 得關(guān)燈，關(guān)電腦等等。師問(wèn): 節(jié)約電能還有其他方法嗎？ （引導(dǎo)他們回答： 我們假設(shè)電源輸出的功率是不變的， 怎么樣使用浪費(fèi)最 小呢？是不是我們的用電器獲得最大功率就行了呢？） 師說(shuō)：好，今天我們就一起來(lái)學(xué)習(xí)怎么樣使負(fù)載獲 得最大功率。通過(guò)這個(gè)引 入，引導(dǎo)學(xué)生 再新課之前 思考，抓住他 們的注意力， 方便后面的 教學(xué)。引入 新 課提問(wèn)：1. 電源向外供電時(shí)，最大的供電功率是多少呢？2 我們的負(fù)載又可以從電源那里獲得多少功率呢？ 獲得的最大功率是多少呢？他們發(fā)生在什么情況條件 下呢？3 如何使電源提供最大功率和使負(fù)載獲得最大的功 率呢？下面我們就一起來(lái)尋找些答案吧。以設(shè)問(wèn)的方 式

4、，讓學(xué)生們 帶著問(wèn)題主 動(dòng)思考，以此 抓住學(xué)生的 注意力，邊問(wèn) 邊答的方式 讓學(xué)生參與 學(xué)習(xí)，從中理 解并指出它們的共性。新 課 教 授一、實(shí)驗(yàn)探索（ 用 Authorware 演示得到如下圖中的I 、U 的值。最后根據(jù)昨天學(xué)習(xí)的電阻消耗功率公式求出 消耗功率 P）電源輸出最大功率和負(fù)載獲得最大功率的條件 在一定的電源下， 負(fù)載電阻的大小與電源提供的功率有 無(wú)關(guān)系呢？或者說(shuō)什么條件下電源才能提供最大功率、 負(fù)載獲得最大的功率呢？現(xiàn)設(shè)電源電動(dòng)勢(shì) E=5V，內(nèi)阻 r=3，通過(guò)列表計(jì)算和作圖分析不同負(fù)載電阻時(shí)電源 提供的功率。E(V)5r( )2R()012345I(A)2.51.671.251.0

5、0.830.71U(V)01.672.533.33.6P(w)02.783.132.82.5根據(jù)表中數(shù)據(jù)，做出圖 1.1 ：從表和圖可見(jiàn)，用一定的電源向負(fù)載供電，電流增 大，負(fù)載的端電壓就降低。因此電流增大負(fù)載的做功能 力不一定增大，（ 當(dāng) R=r 時(shí)，負(fù)載的功率最大，當(dāng)然電 源輸出的功率也最大。）重點(diǎn)強(qiáng)調(diào) 上述情況下是否有一般性呢？二、 理論推導(dǎo)我們從負(fù)載功率的計(jì)算式來(lái)推導(dǎo)負(fù)載獲得最大功 率的條件：電阻的功率的計(jì)算：P= I 2 *R用實(shí)驗(yàn)得出 數(shù)據(jù)，在通過(guò) 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 的一些簡(jiǎn)單 的處理和分 析，引導(dǎo)學(xué)生 得到我們想 要的結(jié)論。讓 學(xué)生明白解 決一般物理 問(wèn)題可以有 使用這種方 法。“先假

6、設(shè) 問(wèn)題數(shù) 據(jù)論證 得出結(jié)論”這 一分析物理 問(wèn)題的方法。 同學(xué)協(xié)作得 到這么一組 數(shù)據(jù)，可以培 養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì) 協(xié)作的能力。在上面進(jìn)行 了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 的猜想之后 得到了結(jié)果， 那么是不是根據(jù)前面全歐姆定律所學(xué)：I=E/ （ R+r）P= I2R r 2E2R R2 2Rr r 2*R確定的這組 數(shù)據(jù)沒(méi)有特 殊呢？我們 還不能知道， 所以還得進(jìn) 行理論的推 導(dǎo)，這步是必 須的，證明實(shí) 驗(yàn)猜想是對(duì) 的。E2R22R2 2Rr r 2 4RrE2RR r 2 4RrE24r對(duì)于一定的電源， E 和 r 都可以看作是恒量，那么 只有分母最小，也即是 R=r 時(shí)， P才能達(dá)到最大值。因此， R=r 時(shí)，電源

7、輸出最大功率，負(fù)載獲得最大 功率。 R=r，是電源輸出最大功率和負(fù)載獲得最大功率 的條件。電源輸出最大功率（或負(fù)載獲得最大功率）是：PmaxE24RE24r（重要公式）電源與負(fù)載匹配時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率等于負(fù)載 功率，故此時(shí)電路的效率只有 50 。在強(qiáng)電（如電力配電線路）方面，通常不考慮電源 與負(fù)載匹配（效率太低） ；在弱電（如通訊系統(tǒng)、控制 線路）方面，較多考慮如何使電源與負(fù)載匹配。延伸：對(duì)于有多個(gè)外阻與電源串聯(lián)的電路， r= R 是電源 輸出最大功的條件， 但某個(gè)電阻獲得最大功率的條件卻 是該電阻等于電路的其他電阻之和。 如圖 1.2 示電路中：通過(guò)對(duì)這些 重要知識(shí)點(diǎn) 的，使學(xué)生記 住這

8、些我們 得出的結(jié)論， 也是我們的 必考點(diǎn)，所以 必須要學(xué)生 記住。P R2 = I2 *R=E2RER2 R1 r2* R2R22 2R2 R1 r R1 rE2R2R2 R1 r 2 4R2 R1 rE2R2 R1 r 2 4 R1 rR2因?yàn)槲宜?授的對(duì)象是 高考班，所以 必須對(duì)他們 要求高一點(diǎn)， 稍稍提升一 點(diǎn)點(diǎn)難度。平 時(shí)練習(xí)的時(shí) 候難點(diǎn)，等到 考試的時(shí)候 就覺(jué)得考試 的題很簡(jiǎn)單， 可以大大增 加他們對(duì)學(xué) 習(xí)的信心?？梢?jiàn)，當(dāng) R2 =R1+r 時(shí)，PR2 最大。故 R2 =R1+r 是圖示電路中 R2 獲得最大功率的條件。但R2獲得最大功率的條件卻不是電源輸出最大功率的條件R2獲得的

9、最大功率是PR max = E2R2 maxE2 4R2 4 R1 r三、 習(xí)題講解例1在圖 1.3 所示電路中， R1 =2，電源電動(dòng)勢(shì) E=10V,及時(shí)對(duì)所講 的內(nèi)容進(jìn)行 運(yùn)通，使同學(xué) 們了解到它 的使用方法， 同時(shí)也可以內(nèi)阻 r=0.5 ，R2 為可變電阻?？勺冸娮璧淖柚禐槎嗌?它才可能獲得最大的功率， R 2 消耗的最大功率為多 少？加深同學(xué)對(duì) 所學(xué)內(nèi)容的 印象。解：要使可變電阻 R2 獲得最大功率，可將（ R1 +r ）視 為內(nèi)阻，利用最大功率輸出定理，可以求出：R 2 = R1 +r=2 +0.5 =2.5 當(dāng) R2 =2.5 時(shí)，消耗的最大功率為Pm=E2 = 10V 2 =10

10、Wm 4r 4* 2.5練習(xí) 1在圖 1.4 所示電路中， R1 =1，電源電動(dòng)勢(shì) E=20V, 內(nèi)阻 r=4，R2 為可變電阻?？勺冸娮璧淖柚禐槎嗌偎?才可能獲得最大的功率， R2 消耗的最大功率為多少？ 此時(shí)電源的輸出功率是多少？課堂練習(xí)圖 1.3解：要使可變電阻 R2 獲得最大功率，可將（ R1+r）視 為內(nèi)阻，利用最大功率輸出定理，可以求出：R2=R1+r=1+4=5精選課堂練 習(xí)，通過(guò)練習(xí) 學(xué)生可以對(duì) 當(dāng)堂所學(xué)的 知識(shí)進(jìn)行鞏 固和檢查，增 強(qiáng)了課堂學(xué) 習(xí)的效果，老 師據(jù)此了解 學(xué)生對(duì)重點(diǎn)、 難點(diǎn)內(nèi)容的 掌握程度，為 下一步開(kāi)展 教學(xué)做到心 中有數(shù)。當(dāng) R2 =2.5 時(shí)，消耗的最大功

11、率為4* 522 Pm=E = 20V =20W 4R 此時(shí)電源的輸出功率是：P= I 2 R1 R2 =R1 R2 r2R1 R2220 2 15415=24W可見(jiàn)，電路有多個(gè)電阻時(shí)，某個(gè)外阻獲得最大功率的條件不一定是電源輸出最大功率的條件。課 堂 小 結(jié)師生一起回顧 :1. 電源輸出最大功率和負(fù)載獲得最大功率的條件是 R=r。2. 多個(gè)負(fù)載時(shí)，其中任一負(fù)載獲得最大功率的條件 是該負(fù)載電阻等于其他負(fù)載電阻與電源內(nèi)阻之和。 其中 任一負(fù)載獲得最大功率的條件卻不是電源輸出最大功 率的條件?；蛘哒f(shuō)多個(gè)負(fù)載時(shí)，如其中一個(gè)負(fù)載獲得最 大功率，此時(shí)電源就不是輸出最大功率。3.當(dāng) R=r時(shí)，稱為電源與負(fù)載

12、匹配。4. 電源與負(fù)載匹配時(shí)，電源內(nèi)阻消耗的功率等于負(fù) 載功率，故此時(shí)電路的效率只有 50%。5. 在強(qiáng)電（如電力配電線路）方面，通常不考慮電 源與負(fù)載匹配（效率太低） ；在弱電（如通訊系統(tǒng)、控 制線路）方面，較多考慮如何使電源與負(fù)載匹配。課后習(xí)題 18頁(yè)的第 6、7 題。布置作業(yè)選作：請(qǐng)大家下去想一想如果外電阻總是小于內(nèi)電阻那么 它消耗的最大功率是多少？例 2. 圖 1.5 中可變電阻為何值時(shí)電源的輸出功率最大？最大輸出功率為多少？主要根據(jù)學(xué) 生課堂學(xué)習(xí) 的效果和反 饋的問(wèn)題，通 過(guò)課堂小結(jié) 來(lái)深理解，同 時(shí)要求學(xué)生 對(duì)本節(jié)重點(diǎn)、 難點(diǎn)內(nèi)容加 以鞏固。1. 培養(yǎng) 良好 習(xí)慣。2. 及時(shí)鞏固， 彌補(bǔ)不足。板書(shū)設(shè)計(jì)主黑板副黑板第六節(jié) 負(fù)載獲得最大功率1. 復(fù)習(xí)的公式。一、負(fù)載獲得最大功率的條件：2. 數(shù)據(jù)處理的草稿。負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻3. 分析的