信號與系統(tǒng)（MATLAB版 微課視頻版 第2版）教案 第2章 連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析

第2章連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析課前導(dǎo)學(xué)案（1）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生精益求精、團(tuán)隊分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培養(yǎng)規(guī)矩意識、系統(tǒng)觀和人生觀。3.掌握如何建立連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，從時域的角度進(jìn)行分析求解，并對所得結(jié)果給予物理解釋、賦予物理意義。4.培養(yǎng)數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念的統(tǒng)一。學(xué)習(xí)要求1.了解連續(xù)時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和時域模擬的概念，學(xué)會建立描述系統(tǒng)激勵與響應(yīng)關(guān)系的微分方程。2.理解系統(tǒng)的特征方程、特征根的意義，并會求解。3.深刻理解系統(tǒng)的全響應(yīng)可分解為零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)，自由響應(yīng)和強(qiáng)迫響應(yīng)，瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。4.學(xué)會根據(jù)微分方程的特征根與已知的系統(tǒng)起始條件，求系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)，自由響應(yīng)、強(qiáng)迫響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)。學(xué)習(xí)重點1.連續(xù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立和時域模擬。2.用時域經(jīng)典法求系統(tǒng)的零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)，自由響應(yīng)、強(qiáng)迫響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及全響應(yīng)。3.起始點的跳變——從0-到0+狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。學(xué)習(xí)難點1.起始點的跳變——從0-到0+狀態(tài)的含義。2.沖激函數(shù)匹配法。任務(wù)安排觀看視頻課2.1.1連續(xù)時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型—微分方程內(nèi)容：1.連續(xù)時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型—微分方程2.連續(xù)時間系統(tǒng)的時域模擬問題：1.連續(xù)時間系統(tǒng)在時域中如何描述？2.給定一個連續(xù)時間系統(tǒng)，如何建立激勵f(t)與響應(yīng)y(t)關(guān)系的微分方程？3.連續(xù)時間系統(tǒng)的基本運(yùn)算單元？如何畫系統(tǒng)模擬圖？4.書P87，基礎(chǔ)題1，建立題1圖所示電路激勵e(t)與響應(yīng)v2(t)關(guān)系的微分方程。觀看視頻課2.1.2兩種描述方法之間的轉(zhuǎn)換內(nèi)容：1.已知系統(tǒng)的方框圖，寫出系統(tǒng)的微分方程2.已知系統(tǒng)微分方程，畫出系統(tǒng)的方框圖問題：1.由系統(tǒng)模擬圖如何求出微分方程？2.由微分方程如何畫出模擬圖?3.書P87，基礎(chǔ)題1，根據(jù)視頻2.1.1任務(wù)4建立的微分方程畫出時域模擬圖。觀看視頻課2.2.1微分方程的經(jīng)典解法內(nèi)容：1.齊次解的yh(t)求解2.特解yp(t)求解3.完全解y(t)求解問題：1.特征方程、特征根的含義？齊次解的形式如何確定？2.特解的形式如何確定？待定系數(shù)如何求出？3.完全解中齊次解的待定系數(shù)如何求解？4.書P87，基礎(chǔ)題1，用時域經(jīng)典法求v2(t)的表達(dá)式。觀看視頻課2.2.2起始點的跳變內(nèi)容：1.起始狀態(tài)（0-狀態(tài)）2.初始狀態(tài)（0+狀態(tài)）3.起始點跳變的判斷方法4.起始點跳變的求解：沖激函數(shù)匹配法問題：1.起始狀態(tài)？初始狀態(tài)？起始點的跳變——從0-到0+狀態(tài)的含義？2.是否跳變的依據(jù)？3.沖激函數(shù)匹配法的原理？如何利用沖激函數(shù)匹配法求解跳變量？觀看視頻課2.2.3微分方程的雙零解法內(nèi)容：1.零輸入響應(yīng)yzi(t)2.零狀態(tài)響應(yīng)yzs(t)3.完全響應(yīng)y(t)問題：1.零輸入響應(yīng)如何定義？解的形式？待定系數(shù)如何求解？2.零狀態(tài)響應(yīng)如何定義？解的形式？待定系數(shù)如何求解？3.比較自由響應(yīng)、強(qiáng)迫響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、瞬態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)態(tài)響應(yīng)之間的關(guān)系？疑難問題小組討論自己對有疑惑的知識點經(jīng)反復(fù)學(xué)習(xí)，組長召集組員，一起進(jìn)行討論，每人都要發(fā)表見解，記錄員記錄地點、時間、問題、討論結(jié)果，小組討論后仍未解決的問題做好記錄，提交給老師。注：組長1名、記錄員1名、答辯員若干名。第2章連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析課中導(dǎo)學(xué)案（1）學(xué)習(xí)回顧考察學(xué)生的課前知識掌握情況，完成教材第2章中的自測題。1.P86填空題(3，4，5)。2.P86單項選擇題(1，2，6)。課前視頻學(xué)習(xí)解答、知識點歸納1.針對學(xué)習(xí)回顧的作答情況教師給予點評。2.小組記錄員將課前對知識點的困惑提出，師生進(jìn)行互動討論、教師解答問題。對學(xué)生共性疑難問題，教師集中講授。3.知識點歸：=1\*GB2⑴連續(xù)時間系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述=2\*GB2⑵連續(xù)時間系統(tǒng)的響應(yīng)重點難點的探究、達(dá)標(biāo)檢測自主探究1.P87，基礎(chǔ)題2題的求解。2.P88，基礎(chǔ)題7題的求解。小組協(xié)作1.討論自由響應(yīng)、強(qiáng)迫響應(yīng)、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別；齊次解、零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)中的待定系數(shù)分別如何求解，它們的關(guān)系如何。連續(xù)時間系統(tǒng)各響應(yīng)之間的關(guān)系。2.經(jīng)典解法、雙零解法中跳變量如何確定；舉例講解沖激函數(shù)匹配法確定初始值的具體步驟。成果交流（必選）每個小組總結(jié)分析小組協(xié)作內(nèi)容，通過PPT等形式展示成果，匯報交流學(xué)習(xí)體驗。課后作業(yè)1.作業(yè)：P87：基礎(chǔ)題1，2。2.下節(jié)課導(dǎo)學(xué)案。反饋評價、課后反思1.教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行評價。安排學(xué)生進(jìn)行反思、導(dǎo)學(xué)案留白完成。2.收集學(xué)生的反饋，根據(jù)評價結(jié)果與學(xué)生的反饋，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)活動。第2章連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析第二章課前導(dǎo)學(xué)案（2）學(xué)習(xí)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生精益求精、團(tuán)隊分工合作和追求卓越的工匠精神。2.培養(yǎng)規(guī)矩意識、系統(tǒng)觀和人生觀。3.掌握如何建立連續(xù)時間信號與系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，從時域的角度進(jìn)行分析求解，并對所得結(jié)果給予物理解釋、賦予物理意義。4.培養(yǎng)數(shù)學(xué)概念、物理概念與工程概念的統(tǒng)一。學(xué)習(xí)要求1.深刻理解系統(tǒng)單位沖激響應(yīng)和單位階躍響應(yīng)的意義，并會求解。2.深刻理解卷積積分的定義、運(yùn)算規(guī)律及主要性質(zhì)，掌握求解卷積積分的方法。3.學(xué)會應(yīng)用卷積積分法求線性時不變系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。學(xué)習(xí)重點1.系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)及其求解方法。2.卷積積分的定義、性質(zhì)與運(yùn)算。3.用卷積積分方法求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)。學(xué)習(xí)難點1.卷積積分圖示法。2.利用線性特性求系統(tǒng)的響應(yīng)（零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)、全響應(yīng)）。任務(wù)安排觀看視頻課2.3.1連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)內(nèi)容：1.沖激響應(yīng)的定義2.沖激響應(yīng)求解3.利用判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性和因果性問題：1.連續(xù)時間系統(tǒng)的沖激響應(yīng)如何定義？2.求解的時域方法？3.如何利用沖激響應(yīng)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性和因果性？觀看視頻課2.3.2連續(xù)時間系統(tǒng)的階躍響應(yīng)內(nèi)容：1.階躍響應(yīng)的定義2.階躍響應(yīng)求解3.與之間的關(guān)系問題：1.連續(xù)時間系統(tǒng)的階躍響應(yīng)如何定義？如何求解？2.與的關(guān)系？觀看視頻課2.4卷積積分的定義和計算內(nèi)容：1.卷積積分的定義2.卷積積分的計算=1\*GB2⑴解析式法=2\*GB2⑵卷積的圖示問題：1.卷積積分如何定義？2.解析式法：積分上下限如何確定？3.圖示法的運(yùn)算步驟？參變量在不同區(qū)間積分的上下限如何確定？觀看視頻課2.5卷積積分的性質(zhì)內(nèi)容：1.卷積的代數(shù)運(yùn)算：交換律、分配率、結(jié)合律2.函數(shù)與奇異函數(shù)的卷積=1\*GB2⑴函數(shù)與沖激函數(shù)的卷積=2\*GB2⑵函數(shù)與沖激偶函數(shù)的卷積=3\*GB2⑶函數(shù)與單位階躍函數(shù)的卷積=4\*GB2⑷推廣3.卷積的微分與積分問題：1.卷積積分的代數(shù)運(yùn)算及其物理意義？2.與、、、等的卷積？3.卷積的微分與積分？4.復(fù)合系統(tǒng)總的單位沖激響應(yīng)h(t)如何求解？觀看視頻課2.6系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積積分法內(nèi)容：1.求系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)的卷積積分法。問題：1.如何利用卷積求連續(xù)時間系統(tǒng)的零狀態(tài)響應(yīng)？2.總結(jié)時域中求系統(tǒng)的全響應(yīng)的方法。疑難問題小組討論自己對有疑惑的知識點經(jīng)反復(fù)學(xué)習(xí)，組長召集組員，一起進(jìn)行討論，每人都要發(fā)表見解，記錄員記錄地點、時間、問題、討論結(jié)果，小組討論后仍未解決的問題做好記錄，提交給老師。注：組長1名、記錄員1名、答辯員若干名。第2章連續(xù)時間系統(tǒng)的時域分析第二章：課中導(dǎo)學(xué)案（2）學(xué)習(xí)回顧考察學(xué)生的課前知識掌握情況，完成教材第2章中的自測題。1.P86填空題(1，2，6，7，8)。2.P86-87單項選擇題(3-5，7-10)。課前視頻學(xué)習(xí)解答、知識點歸納1.針對學(xué)習(xí)回顧的作答情況教師給予點評。2.小組記錄員將課前對知識點的困惑提出，師生進(jìn)行互動討論、教師解答問題。對學(xué)生共性疑難問題，教師集中講授。3.知識點歸納：=1\*GB2⑴沖激響應(yīng)=2\*GB2⑵階躍響應(yīng)=3\*GB2⑶卷積積分的定義和計算=4\*GB2⑷卷積積分的性質(zhì)=5\*GB2⑸求系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的卷積積分法重點難點的探究、達(dá)標(biāo)檢測自主探究1.卷積圖解法的具體步驟有哪些。2.沖激響應(yīng)和階躍響應(yīng)之間的關(guān)系是什么？3.用卷積積分的方法求系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的優(yōu)點在哪？小組協(xié)作1.討論卷積積分圖解法參變量t的取值區(qū)間及在不同區(qū)間積分上下限的確定。2.討論卷積積分代數(shù)運(yùn)算的物理意義和現(xiàn)實意義。成果交流（