戴維南定理教案-徐良先

電工基礎(chǔ)教學設(shè)計—戴維南定理保定市第二職業(yè)中學段保林共8頁第1頁戴維南定理一、教學課題：戴維南定理二、教案背景1、面向?qū)W生：職業(yè)高中學科：電工基礎(chǔ)2、課時：2課時4、課前準備：學生：查閱資料，預習戴維南定理；教師：a、調(diào)試多媒體網(wǎng)絡(luò)教室，特別是網(wǎng)絡(luò)是否通暢；b、多媒體軟件，有關(guān)戴維南及戴維南定理仿真實驗的幾個網(wǎng)頁。三、教材分析“戴維南定理”是《電工基礎(chǔ)》中“復雜直流電路”一章的重點內(nèi)容之一，它是簡化復雜電路的重要方法，特別適用于求復雜電路中某一支路中電流或功率的情況，而且也是電路分析中的一個普遍實用的重要定理和方法。在近年的單獨招生考試和成人高考中，這一內(nèi)容每年都考到。同時，對學生來講，它也是本章的難點之一。教學目標1、知識目標：a、理解二端網(wǎng)絡(luò)及有源二端網(wǎng)絡(luò)的概念.b、理解戴維南定理的內(nèi)涵及其實質(zhì)．c、掌握無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻和有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓的計算方法．d、能應用戴維南定理分析、計算只含有兩個網(wǎng)孔的復雜電路．2、能力目標a、通過仿真實驗、模擬探究從而引出戴維南定理的過程培養(yǎng)學生的觀察能力,運用所學知識對實驗結(jié)果進行分析、綜合、歸納的能力．b、通過運用戴維南定理求解某一支路電流、電壓，培養(yǎng)學生應用戴維南定理分析、計算電路的能力．3、情感目標a、通過閱讀關(guān)于戴維南的材料及仿真實驗引出戴維南定理的過程，培養(yǎng)學生從實踐、實驗出發(fā)勇于探索的科學精神．b、通過戴維南定理的學習，使學生學習處理復雜問題時所采用的一種化繁為簡的思想．教學重點、難點1、重點：（1）戴維南定理的內(nèi)容及應用．（2）應用戴維南定理如何將復雜的含源二端網(wǎng)絡(luò)等效化簡為一個電壓源．2、難點：（1）戴維南定理引出時的探究過程．（2）應用戴維南定理解題時如何具體計算含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓．四、教學方法（1）實驗法（通過仿真實驗、模擬探究，引導學生不斷分析實驗現(xiàn)象不斷提出新的問題，進而遷移猜想、實驗驗證，最終對實驗結(jié)果進行歸納、總結(jié)，培養(yǎng)學生的實驗探究能力及運用所學知識分析與綜合的能力。）（2）啟發(fā)式教學法（在應用戴維南定理解題的過程中通過教師的啟發(fā)、點撥、引導學生在理解戴維南定理實質(zhì)的基礎(chǔ)上按照一定的邏輯順序，逐步求解，從而達到會應用戴維南定理的目的。）；五、教學過程師生活動設(shè)計意圖一、復習提問，引入新課師：復雜直流電路的分析方法有哪些？各自的適用范圍？生：支路電流法——適用于線性和非線性電路中求解各支路電流；電壓源與電流源的等效變換—適用于求解某一條支路的電流；疊加定理—適用于線性電路中計算各支路電流和電壓，不能用于計算功率。（通過多媒體課件引導學生快速回憶這三種方法及解題步驟）師：這三種方法各有優(yōu)缺點，我們應熟練掌握、靈活運用。若求解電路中各支路電流，可優(yōu)先采用支路電流法，因疊加原理雖然采用化繁為簡的思想、化多電源為單一電源，但計算工作量較大，不常采用；若求解電路中某一支路電流，可應用電壓源與電流源的等效變換；今天我們再學習一種求解復雜電路中某一支路電流的方法——戴維南定理。新課教學（一）幾個概念二端網(wǎng)絡(luò)：任何具有兩個出線端的部分電路。無源二端網(wǎng)絡(luò)：不含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。（如圖a所示）有源二端網(wǎng)絡(luò)：含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。（如圖b所示）無源二端網(wǎng)絡(luò)無源二端網(wǎng)絡(luò)（a）有有源二端網(wǎng)絡(luò)(b)（二）認識戴維南/jpkc/kxjjj/634.jhtml（三）仿真實驗探求戴維南定理1．仿真實驗、模擬探究實驗Ⅰ實驗Ⅰ：仿真后US17VUS26.2VR20.2ΩR33.2ΩR10.2Ω2+-6.400V+-+-+-實驗Ⅰ：仿真前E17VE26.2VR20.2ΩR33.2ΩR10.2Ω0.000+-0.000V+-+-+-RR3+-6.400vUso6.6VRo0.1Ω3.2Ω+-2實驗結(jié)論：對負載而言,有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個等效電壓源來代替。２．提出新問題，利用原有知識遷移猜想提出新問題：得出實驗結(jié)論后，引導學生思考：若能求出等效電源的參數(shù)電動勢E和內(nèi)阻r，那么原來的復雜電路就可化為單一回路的簡單電路，我們便能方便求解所求未知量，所以問題的關(guān)鍵變成：如何根據(jù)含源二端網(wǎng)絡(luò)計算等效電壓源的電動勢E和內(nèi)阻r？遷移猜想：引導學生聯(lián)想以前的簡單電路中：當S斷開時，路端電壓等于電源電動勢UAB=E；電源不作用時，RAB＝ｒ；RRErSV聯(lián)想以前的簡單電路進而猜想：一個復雜的含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓就是等效電源的電動勢，其中電源不作用時網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻就是等效電源的內(nèi)阻。EE+A-BUAB=E開路電壓=電源電動勢r電源不作用時-Ｂ+ARAB=rr過渡：我們的猜想是否正確呢？下面用實驗來驗證３.仿真實驗驗證猜想6.6006.600vUs17VUs26.2VR10.2ΩR30.2Ω+-開路電壓RR10.2ΩR30.2ΩXMM1等效輸入電阻結(jié)論：我們的猜想與實驗結(jié)果是一致。那么，請同學們動動腦子，能否總結(jié)出一個規(guī)律呢？播放視屏：/programs/view/-43R348Qc5c/（四）戴維南定理提問：請同學們據(jù)前面的仿真、探求、猜測和驗證總結(jié)出戴維南定理？（任何一個線性含源二端網(wǎng)絡(luò),對外電路而言,都可以用一個等效電源代替;這個等效電源的電動勢等于該網(wǎng)絡(luò)兩端點間的開路電壓UAB;等效電源的內(nèi)阻等于該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有電源不作用,僅保留內(nèi)阻時,所得無源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻RAB）.展示圖片：RRABEr線性有源二端網(wǎng)絡(luò)RAB(a)線性有源線性有源二端網(wǎng)絡(luò)+A-B求電動勢(b)對應無源二端網(wǎng)絡(luò)AB求內(nèi)阻(c)R1R1E1R2E2R3例1：在圖示電路中,已知E1=5V,R1=8Ω,E2=25V,R2=12Ω,R3=2.2Ω.試用戴維南定理求通過R3的電流及R3兩端的電壓.II1-+R1R2E2ABUABI3ER3AB+-rR2R1ABRAB(b)(c)(d)啟發(fā)分析：R1R1E1R2E2R3(a)解：(1)將電路分為待求支路和含源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分，如圖(a)所示．(2)斷開待求支路,如圖(b)所示．計算開路電壓UAB，即為等效電源的電動勢E．(電流、電壓參考方向如圖)E=UABE=UAB=E2-R2I=(25)V=7V(3)將有源二端網(wǎng)絡(luò)中各電源置零,成為無源二端網(wǎng)絡(luò),如圖(c)所示.計算輸入電阻RAB,即為等效電源的內(nèi)阻r.r=8+12）=4.8Ω(4)畫出含源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路,和待求支路連接,形成等效簡化電路,如圖(d)所示.計算支路電流I3和電壓U3.∴U3=R3I3=2.2×1.0V=2.2V引導學生歸納:總結(jié)應用戴維南定理解題的步驟展示：應用戴維南定理求某一支路電流或電壓的方法和步驟:１．將電路分為待求支路和含源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分.２．斷開待求支路,求出含源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓,即為等效電源的電動勢E.３．將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電源置零,僅保留電源內(nèi)阻,求出無源二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻,即為等效電源的內(nèi)阻r.４．畫出含源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電路,和待求支路連接,形成等效簡化電路,根據(jù)已知條件求解.三：課堂小結(jié)今天我們學習的核心就是戴維南定理,理解定理的內(nèi)容并會應用它分析、求解復雜直流電路；學習戴維南定理的等效簡化思想和分析復雜問題的方法。四：課下作業(yè)如圖所示線性有源二端網(wǎng)絡(luò),當開關(guān)S打開時,用電壓表直接測量得a、b兩端的開路電壓為UOC=12V，當R=1kW時，將開關(guān)S閉合，電流表的讀數(shù)為3mA，問:（1）有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電源電動勢和內(nèi)阻？（2）當電阻R調(diào)至5kΩ時，電流表的讀數(shù)應為多少？（3）當電阻R調(diào)至多大時，電阻R獲得最大功率，VAVA有源網(wǎng)絡(luò)a-bRS++-五、板書設(shè)計戴維南定理一．仿真實驗三．應用二．內(nèi)容．四．課下作業(yè)通過多媒體課件展示引導學生快速回憶這三種方法，使學生對這三種分析方法有一個總體的把握和認識，以便處理具體的復雜電路問題時能選用最佳的分析方法，使求解過程最簡單。通過對戴維南生平的介紹，使學生從戴維南身上看到實驗、實踐的重要性，使學生養(yǎng)成勤于動手、善于思考的習慣，激發(fā)學生從實驗、實踐出發(fā)探索科學的熱情。利用上述仿真實驗，通過教師的啟發(fā)、點撥、引導學生分析仿真實驗的設(shè)計意圖——分析兩仿真實驗的仿真結(jié)果——歸納總結(jié)實驗結(jié)論，最后得出正確的認識。通過仿真實驗的結(jié)果，前面的猜想得到驗證；通過綜合分析仿真實驗的結(jié)論，可引出戴維南定理。充分發(fā)揮學生的主動性，培養(yǎng)他們的觀察、分析、探索歸納和概括能力。通過播放視屏，激發(fā)學生興趣，拓展思維，進一步理解戴維南定理圖片展示可以幫助學生進一步理解戴維南定理，同時為總結(jié)解題步驟做準備。師生互動，通過教師的啟發(fā)，引導學生邊想步驟邊畫圖，邊求解。從而達到會應用戴維南定理分析、計算復雜直流電路的目的。強調(diào)解題格式，形成良好習慣。本次作業(yè)除了考察戴維南定理的基本運用，還