基尔霍夫定律教学设计.doc

基尔霍夫定律教学设计.doc

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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＋I3=I2＋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=I1-I3=25-16=9mA

在节点d上：

I1=I4+I5，则I5=I1-I4=25-12=13mA

在节点b上：

I2=I6+I5，则I6=I2-I5=9-13=-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（m-1）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=12W，R2=3W，R3=6W，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SRI=SE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）R3I3-R2I2=-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=1KW，Rc2=0.6KW，RL=24KW。

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

开始

复习旧知

任务引入、明确目标

任务引入、明确目标

任务实施,“讲、演、练”结合

学生观察、讨论、思考

教师启发、授新、引导

教师分析讲解、演示

学生实训转化、自主探究

师生共同归纳，构建知识体系

任务检测，目标评价反馈

任务检测，师生评估反馈

任务完成，成果展示

任务总结，拓展知识

帮助学生巩固知识

结束

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