基爾霍夫定律-教案

1、學(xué) 科電工學(xué)課 題§15基爾霍夫定律班 級(jí)機(jī)電57班人 數(shù)47課 時(shí)2學(xué)時(shí)課 型教授課周 次第九周授課時(shí)間2008年4月23日星期三第5、6節(jié)教學(xué)目的及其目標(biāo)l 知識(shí)目標(biāo)： 1、理解支路、節(jié)點(diǎn)、回路、網(wǎng)孔等基本概念2、掌握基爾霍夫兩定律所闡述的內(nèi)容3、應(yīng)用基爾霍夫兩定律進(jìn)行計(jì)算l 情感目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納事物本質(zhì)、將感性認(rèn)識(shí)提升為理論知識(shí)的能力l 技能目標(biāo)：1、培養(yǎng)實(shí)際操作能力及獨(dú)立思考、鉆研、探究新知識(shí)的能力 2、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，提高分析問題與解決問題的能力，舉一反三，觸類旁通教學(xué)重點(diǎn)l 基爾霍夫定律的內(nèi)容及表達(dá)式l 運(yùn)用基爾霍夫定律的解題步驟及例題講解教學(xué)難點(diǎn)l 電流參考

2、正方向的理解及電阻電壓、電源電動(dòng)勢(shì)正負(fù)的確定教學(xué)方法觀察演示法、講授法、啟發(fā)討論法、媒體應(yīng)用法教 具及參考書1、完整的基爾霍夫定律實(shí)驗(yàn)板一塊2、萬用表三支3、多媒體課件4、電化教學(xué)設(shè)備5、連接導(dǎo)線若干6、電阻若干參考書：電工與電子基礎(chǔ)（機(jī)工4版）教學(xué)過程1、組織教學(xué)2、復(fù)習(xí)提問3、新課引入4、新課講授5、提問6、歸納總結(jié) 7、布置作業(yè)教材分析本節(jié)課采用實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)法，導(dǎo)出基爾霍夫定律的具體內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式，并詳細(xì)講解在列節(jié)點(diǎn)電流方程和回路電壓方程的方程式中，電流、電壓、電動(dòng)勢(shì)字母前正負(fù)號(hào)的確定，通過例題講解，使學(xué)生能較好的掌握課程的重點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生釋疑解難、突破難點(diǎn)，學(xué)好課程內(nèi)容。教學(xué)過程教 學(xué)

3、 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段【組織教學(xué)】IBIcIe(1分鐘)1、師生相互問候； 2、清點(diǎn)人數(shù)，填寫教學(xué)日志。【復(fù)習(xí)提問】(2分鐘)1、電阻串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)？ 2、電壓降與電動(dòng)勢(shì)正方向的規(guī)定？3、歐姆定律的內(nèi)容及表達(dá)式？對(duì)課前預(yù)習(xí)內(nèi)容的提問，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)電阻串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及電壓降與電動(dòng)勢(shì)正方向的規(guī)定。為本課題教學(xué)做好鋪墊。【新課導(dǎo)入】(5分鐘)前面我們學(xué)習(xí)了運(yùn)用歐姆定律及電阻串、并聯(lián)能進(jìn)行化簡(jiǎn)、計(jì)算的直流電路。這種電路稱為簡(jiǎn)單電路；但有些電路是不能單純用歐姆定律和電阻的串、并聯(lián)關(guān)系求解的，這些電路稱為復(fù)雜電路。下面以給出兩個(gè)電路圖為例，請(qǐng)學(xué)生分析兩電路的不同之處，從而導(dǎo)入新課：圖（1）

4、圖（2）結(jié)論：圖（1）有且僅有一條有源支路，可以用電阻的串并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行化簡(jiǎn)，是簡(jiǎn)單電路；解答簡(jiǎn)單電路的方法是歐姆定律。圖（2）有兩條有源支路，不能用電阻的串并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行化簡(jiǎn)，是復(fù)雜電路；解答復(fù)雜電路的方法是基爾霍夫定律?！拘抡n講授】(75分鐘)1、進(jìn)入多媒體課件，以下圖為例講解幾個(gè)基本概念，并通過動(dòng)畫效果加以理解： 通過相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí)，將問題引入到本教學(xué)課題中。 注：在復(fù)習(xí)已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，引出簡(jiǎn)單電路和復(fù)雜電路的概念，提出解決復(fù)雜電路的依據(jù)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)基爾霍夫定律的欲望。板書課題：基爾霍夫定律教學(xué)過程教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段得出： 支路：由一個(gè)或幾個(gè)元件首尾相接組成的無分支電路

5、。 (問：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察，流過同一支路的電流有何特點(diǎn)？)（生答略）師：圖中共有5條支路，支路電流分別標(biāo)于圖中。 節(jié)點(diǎn)：三條或三條以上支路的連接點(diǎn)。（生答略）師：圖中共有a、b、c三個(gè)節(jié)點(diǎn)。 回路：電路中任何一個(gè)閉合路徑。（生答略）師：圖中共有6個(gè)回路。 網(wǎng)孔：中間無任何支路穿過的回路。網(wǎng)孔是最簡(jiǎn)單的回路，或是不可再分的回路。（請(qǐng)問上圖電路中共有幾個(gè)網(wǎng)孔呢？）（生答略）師：對(duì)，圖中最簡(jiǎn)單的回路aR1R2a,aR2R4ba,bR4R5b三個(gè)是網(wǎng)孔。動(dòng)動(dòng)腦筋請(qǐng)問下列電路有幾條支路、幾個(gè)節(jié)點(diǎn)、幾個(gè)回路、幾個(gè)網(wǎng)孔？（生答略） 師答：6條支路4個(gè)節(jié)點(diǎn)7個(gè)回路 3個(gè)網(wǎng)孔出示EWB仿真模型演示，了解電路組成

6、，以此集中學(xué)生注意力。得出結(jié)論：同一支路中電流處處相等。注：名詞解釋采用問答形式，以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，促使教學(xué)效果在教師與學(xué)生互動(dòng)中得到較好的體現(xiàn)。教學(xué)程序教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段2、請(qǐng)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從實(shí)驗(yàn)中得出基爾霍夫第一定律的系列知識(shí)： 老師按照左圖接通電源，請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察各電流表的讀數(shù)，11A，22A，3A測(cè)量結(jié)果表明：123，對(duì)節(jié)點(diǎn)a而言，1和2為流入節(jié)點(diǎn)的電流，3為流出節(jié)點(diǎn)的電流，由此可得： 內(nèi)容：在任一瞬間，對(duì)電路中的任一節(jié)點(diǎn)，流進(jìn)某一節(jié)點(diǎn)的電流之和恒等于流出該節(jié)點(diǎn)的電流之和。 公式： 定律討論的對(duì)象：節(jié)點(diǎn)電流（故基爾霍夫第一定律又稱為節(jié)點(diǎn)電流定律）例1請(qǐng)指出左圖

7、電路中有幾條支路，并用基爾霍夫第一定律列出下節(jié)點(diǎn)電流方程。（老師在肯定學(xué)生回答后，將式子移項(xiàng)，并板書為：I1 +I3 -I2 -I4 -I5 =0 上式表明：若規(guī)定流入節(jié)點(diǎn)的電流以為“”，流出節(jié)點(diǎn)的電流為“”，則節(jié)點(diǎn)電流定律又可敘述為：在任一瞬間通過電路中任一節(jié)點(diǎn)，流入（或流出）該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和恒等于零。即可得節(jié)點(diǎn)電流定律的第二種表述： 即：3、基爾霍夫第一定律的應(yīng)用：【例2】如圖所示電路，已知I1 = 1A，I2 = 2A，I3 = 5A，I4= 3A試求I5。 解：根據(jù)圖中各電流方向，列出節(jié)點(diǎn)電流方程為：1+32+4+5則：51+3-4-21+5+3-2=7A實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)電流表連接的正確性

8、和對(duì)各支路電流的觀察實(shí)驗(yàn)分析（討論）注：由實(shí)驗(yàn)導(dǎo)出基爾霍夫第一定律的內(nèi)容，說服力強(qiáng)板書內(nèi)容及公式學(xué)生答：電路中有五條支路，節(jié)點(diǎn)電流方程為：板書公式教學(xué)程序教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段結(jié)果得出I5的值是正的，表示I5的實(shí)際方向與標(biāo)定的參考方向相同，是由節(jié)點(diǎn)A流出的。參考方向：任意假定的方向。若計(jì)算結(jié)果為正值，表明該矢量的實(shí)際方向與參考方向相同；計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，表明該矢量的實(shí)際方向與參考方向相反。4、基爾霍夫第一定律的推廣：節(jié)點(diǎn)電流不僅適用于節(jié)點(diǎn)，還可推廣于任意假設(shè)的封閉面來說,它仍然成立。下圖電路中閉合面所包圍的是一個(gè)三角形電路，有三個(gè)節(jié)點(diǎn)。電流定律的推廣應(yīng)用應(yīng)用基爾霍夫第一定律可以列出：

9、IA= IAB - ICAIB= IBC- IABIC= ICA - IBC上面三式相加可得： IA +IB +IC=0 或 即：流入此閉合曲面的電流恒等于流出該曲面的電流。5、基爾霍夫第二定律（回路電壓定律） 進(jìn)入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，探討基爾霍夫第二定律的有關(guān)知識(shí)：內(nèi)容：在任一瞬間，對(duì)任一閉合回路，沿回路繞行方向上各段電壓代數(shù)和恒等于零。公式：定律討論的對(duì)象：回路上的電壓（故基爾霍夫第二定律又稱為回路電壓定律） 通過實(shí)驗(yàn)揭示了任意回路中各路電壓的相互關(guān)系板書公式教學(xué)程序教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段通過對(duì)下列問題的講解，歸納出利用SU = 0 列回路電壓方程的方法【討論】請(qǐng)用基爾霍夫第二定律列出下圖

10、回路電壓方程。列回路電壓方程的方法：（a）任意選定未知電流的參考方向（如上圖所示）；（b）任意選定回路的繞行方向；（c）確定電阻電壓正負(fù)（若繞行方向與電流參考方向相同，電阻電壓取正值；反之取負(fù)值）；（d）確定電源電動(dòng)勢(shì)正負(fù)（若繞行方向與電動(dòng)勢(shì)方向相反，電動(dòng)勢(shì)取正值；反之取負(fù)值）。綜上所述，按標(biāo)注方向循環(huán)一周，根據(jù)電壓與電流的參考方向可得： Uca+Uad+Udb+Ubc=0即： GB1-I1R1+I2R2-GB2 =0或: GB1-GB2=I1R1-I2R2由此，得出基爾霍夫第二定律的另一種表達(dá)形式： 亦即：上式表明：在任一回路循環(huán)方向中，回路中各電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和恒等于各電阻上電壓降的代數(shù)和。6

11、、基爾霍夫第二定律的推廣應(yīng)用： 基爾霍夫第二定律也可以推廣應(yīng)用于不完全由實(shí)際元件構(gòu)成的假想回路。如下圖所示： 通過對(duì)問題的討論，活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)主觀能動(dòng)性，擴(kuò)展思維，得出答案假定沿cadbc繞行注：各電阻上電壓和各電動(dòng)勢(shì)前正負(fù)號(hào)確定是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，這里專門進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。以幫助學(xué)生理解。教學(xué)程序教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段 由上圖可得：= UA - UB - UAB = 0 或： UAB = UA - UB7、利用回路電壓定律解題的步驟：、先標(biāo)定各支路電流的參考方向和回路的繞行方向，原則上可任意標(biāo)定：一般取電動(dòng)勢(shì)或較大的電動(dòng)勢(shì)的方向作為支路電流的參考方向和回路的繞行方向。、根據(jù)回路電壓定律

12、列出回路電壓方程式。、求解方程，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電壓和電流的實(shí)際方向【例3】如圖所示是兩個(gè)電源并聯(lián)對(duì)負(fù)載供電的電路。 I1 = 4A，I3 = -1 A，R1 = 12 W，R2 = 3 W，R3 = 6 W。求各支路電流 I2和電源電動(dòng)勢(shì)E1、E2。解：據(jù)節(jié)點(diǎn)電流定律可得I3 = I1 + I2可求出 I2 = I3 I1 = -5A在回路E2- R3- R2- E2中，據(jù)回路電壓定律可得E2 = I2R2+ I3R3著重要求學(xué)生掌握解題步驟，為解答習(xí)題作好準(zhǔn)備 注：通過例題講解強(qiáng)調(diào)解題步驟，使學(xué)生掌握用基爾霍夫第二定律解題的步驟和方法。教學(xué)程序教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段可求出 E2

13、 = I2R2+ I3R3= 5×3 + (-1) ×6 = 9V在回路E1- R1- R3- E1中，據(jù)回路電壓定律可得E1= I1R1 + I2R2 可求出 E1 = I1R1 + I2R2 = 4×3+（-5）×3= - 3V【提問】（2分鐘）、敘述基爾霍夫第一定律的內(nèi)容，并寫出表達(dá)式？、敘述基爾霍夫第二定律的內(nèi)容，并寫出表達(dá)式？【歸納總結(jié)】（4分鐘）（一）本課題學(xué)習(xí)，重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：1、理解支路、節(jié)點(diǎn)、回路和網(wǎng)孔的定義2、掌握基爾霍夫定律的內(nèi)容及數(shù)學(xué)表達(dá)式3、理解基爾霍夫定律的推廣應(yīng)用4、掌握利用基爾霍夫定律列方程時(shí)，電流參考正方向的理解及電阻

14、電壓、電源電動(dòng)勢(shì)正負(fù)的確定（二）用基爾霍夫定律的解題步驟：、先標(biāo)定各支路電流的參考方向和回路的繞行方向，原則上可任意標(biāo)定：一般取電動(dòng)勢(shì)或較大的電動(dòng)勢(shì)的方向作為支路電流的參考方向和回路的繞行方向。、根據(jù)回路電壓定律列出回路電壓方程式。、求解方程，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定電壓和電流的實(shí)際方向先讓學(xué)生參與總結(jié)，然后采用啟發(fā)式幫助學(xué)生參與總結(jié)課堂小結(jié)的內(nèi)容是本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)進(jìn)一步鞏固強(qiáng)化，使學(xué)生牢固掌握。教學(xué)程序教 學(xué) 內(nèi) 容教學(xué)方法與教學(xué)手段（三）通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們必須掌握基爾霍夫電流定律的內(nèi)容及應(yīng)用，同時(shí)要特別注意在列電流、電壓方程時(shí)，必須先確定參考方向，否則討論電流正負(fù)是毫無意義的。在下一節(jié)課我們將學(xué)習(xí)基爾霍夫定律的應(yīng)用支路電流法。【布置作業(yè)】（1分鐘） 教材P24 24、26 教 后 記1、由于本教案在教學(xué)過程中，利用實(shí)驗(yàn)的方式導(dǎo)入新課，使本來抽象的知識(shí)變得直觀、簡(jiǎn)單和形象，對(duì)這部分知識(shí)難點(diǎn)的突破起到了很好的幫助作用。2、授課過程中既可以進(jìn)行課堂演示實(shí)驗(yàn)，也可結(jié)合多媒體課件實(shí)現(xiàn)仿真虛擬實(shí)驗(yàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)