电工基础学习知识-电路的基本概念和基本定律教案.doc

-! 《电工基础》教案 任课老师：骆丽花 每周4节 共16节 项目一 电路的基本概念和基本定律 14课时 实验技能训练一 直流电路中电位及其电压关系的研究 2课时 项目一 电路的基本概念和基本定律 【教学目标】 ⑴ 知识目标： ① 了解什么是电路和电路模型，什么是电流、电压、电位、电动势、电能和电功率及如何进行计算。 ② 了解什么是电阻和电阻器，了解导体电阻的计算和导体电阻与温度的关系。 ③ 了解并能识别什么是节点、支路、回路和网孔，理解基尔霍夫电流定律和电压定律，掌握应用基尔霍夫定律列出电路方程的方法，并能应用支路电流法求解两个网孔的电路。 ⑵ 技能目标： ① 了解电路的基本概念及电路的基本结构，能够组成最基本的电路。 ② 熟悉电压表、电流表的使用及电路中各点电位、电压的测量。 ⑶ 情感目标： 以小组合作学习的形式，按项目要求进行现场操作、演练，培养了学生团结协作、共同进退的美好品德，养成了小组讨论、共同学习的良好习惯，同时增强了学生的沟通、交流能力。 ⑷ 节能、环保目标： 要求学生爱护校园、课室及室场的环境，严格按照室场要求进行实训，爱护一切公物及设备；平时节约用电，争取做一名文明的中学生。 【教学内容】 1 什么是电路和电路模型，重点讲解电路是由哪几部分组成的，电路有哪些作用；电路模型是什么，掌握常用的图形符号；电路有哪几种状态。 2 描述电路状态的物理量：什么是电流、电压、电位以及电压与电位之间的关系。重点讲解电压与电位，并通过技能实训掌握电压及电位的测量。 3 怎样确定电路中的物理量：了解电阻是什么，如何确定电阻的大小，几种常作电阻的材料；电路中的电流、端电压及能量转换是怎么确定的。 4 基尔霍夫定律有哪些内容，了解什么是节点、支路、回路及网孔；怎么运用这一定律去分析电路。 【教学重点与难点】 ⑴ 重点是掌握电流、电压、电位及电功率的概念、计算及其之间的关系；掌握电路中的电流及端电压如何确定；掌握基尔霍夫定律。 ⑵ 难点是：如何确定电路中的电流及端电压；运用基尔霍夫定律分析电路。 【教学对象分析】 本书的对象是高一刚入学的新生，抓住他们对专业的新鲜感，引导他们对这一门课的学习，培养其动手能力，为以后深入学习专业课打下基础。 【教学方法】 项目教学法、小组合作探究法、演示法、实操法 1 按项目式教学能够把教学内容分成不同的项目进行，项目之间连接更紧凑，对掌握知识点有很大的帮助。 2 课堂按生本模式进行，以小组为单位，学生合作讨论有助于消化知识点，同时小组之间形成良性的竞争，课堂气氛更活跃，学习氛围更浓厚。 3 在技能实训中，采用教师先演示，学生再练习的模式，加深对重要知识点的认识，同时学生进行实操，提高动手能力。 教师总结知识点： 1、 什么是电路和电路模型 ⑴ 电路的定义：电流流通的路径称作电路。最简单的电路图如下： 灯泡 开关S 电池 ⑵ 电路的作用：一类是传输、分配和使用电能，另一类是传递和处理信号。 ⑶ 电路的组成：由上图可知，电路由电源、负载、连接导线和辅助元件等四部分组成。 ① 电源：向电路提供能量的设备，如干电池、蓄电池、发电机等。 ② 负载：用电器即各种用电设备，如电灯、电动机、电热器等。 ③ 导线：把电源和负载连接成闭合回路，常用的是铜导线和铝导线。 ④ 控制和保护装置：用来控制电路的通断、保护电路的安全，使电路能够正常工作，如开关，熔断器、继电器等。 ⑷ 电路模型：用理想元件组成的，和实际电路的作用和功能相同的电路。如上图，就是用元件的图形符号表示的电路图。 课后作业：什么是电路，电路有哪几部分组成；什么是理想元件，什么是电路模型。 2、 电路有几种状态 ⑴ 断路：断路：断路又称开路，指电路中有一处或多处断开，使电流没有通路路径的情形。负载断路时，负载中没有电流但负载两端有电压：电路断路时，电路没有断开出两点之间有电压。 ⑵ 闭路：闭路又称通路，指电路没有断开的地方，能够形成电流通路情形。闭路时负载能不能正常工作，要看负载两端的电压和通过负载的电流。电压过高或过低都不能正常工作。 ⑶ 短路：短路是指导线连接在电路中的某两点之间的情形，短路时，被导线连接的两点之间的电压为“0”。作为负载的某元件两端短路。 课后作业：电路那几种状态？电路处于闭路状态，负载是否一定能正常工作？ 3、 什么是电流 ⑴ 电流的定义：单位时间内通过电路中某一横截面的定向运动电荷电量的多少称作电流强度，简称电流。 ⑵ 公式： 电量q的单位是C（库仑）时间单位是S（秒）；电流强度的单位为A（安培）。工程上有KA（千安）MA（兆安）称作为电流强度的单位，在电路中常用的Ma,uA称作电流强度的单位。 ⑶ 电流的测量：应将电流表或万用表串联在被测量的电路中。 ⑷ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 课后作业：练习册 P5 一、1.2.3.4.5. 五、1. 4、 什么是电压 ⑴ 电压的定义：电场力移动电荷所做的功与电荷电量比值称作电压。电压的方向为正电荷在电场力作用下的移动方向。 ⑵ 公式： 功W的单位为J（焦耳） ⑶ 电压的方向可以用电压的符号U加双下标表示，如，表示电压的方向是由a指向b；也可能通过在电路的两点或元件的两端标注极性来表示，如下图所示： b U a a ⑷ 电压的测量：应将电压表或万用表并联在被测量的电路中。 ⑸ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 课后作业：练习册 P5 一、6.7.8.9.10. 书本P11【想一想】. 5、 什么是电位及电压与电位之间的关系 ⑴ 电位的定义：电场力把正电荷从电场中的某一点移动到参考点所做的功W与正电荷电量q的比值。称作该点的电位。 电压和电位的定义相同，他们都用V（伏特）作单位。 ⑵ 电位的测量：参考点的电位规定为“0”，区分正负电位的测量。 ⑶ 电压与电位的关系： 电路中两点之间的电压等于这两点电位之差。 电器中某一点的电位，等于该点与参考点之间的电压。 ⑷ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 课后作业：练习册 P8 五、2.3. 6、 什么是电功率 ⑴ 电功率的定义：电流在单位时间1S内所做的功称作电功率。电功率为电路电压与电流的乘积。 电功率的单位为W（瓦特）。 ⑵ 额定功率、额定电压及额定电流。 ⑶ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 ⑷ 结合实际，小组讨论家里一个月用了多少度电，使用了多少电能，从而让学生明白如何节约用电。 课后作业：练习册 P10一、1.2.3.4.5. 五、1. 2. 7、 怎么确定电路中的物理量 S I R E，Ri ⑴ 怎样确定导体的电阻 在温度不变的情况下，一段导体的电阻R与导体的长度L成正比，与导体的横截面积S成反比。 从公式中：导体长度L用M（米）作单位，导体的横截面积S用M（平方米）作单位，为导体的电阻率，用 ⑵ 电源的参数：电源电动势和内电阻。 ⑶ 怎样确定电路的电流：如上图所示，若闭合开关S时，则电路中电流I的大小为 在外电路，电流从电源的正极出发到电源的负极；在电源内部，电流从电源的负极流向正极。 电源两端 电压U 外电路两 端电压U 电流I ⑷ 怎样确定电源的端电压 如上图所示，或 式中，称作电源内电阻。电源的端电压U为电源电动势E与内电压之差，电源的端电压U随电路的电流I的增大而下降。当外电路断开，I=0时，电源的端电压与电源电动势相等，即U=E；当电源短路，电源的端电压为“0”，即U=0 ⑸ 怎样确定电路中的能量转换 外电路负载消耗电能的功率为电源电压U与电流I的乘积，即 若外电路只有 电阻，则 。电源内部发热消耗电能的功率为 。 在一个电路中电源的功率为EI ，外电路消耗电能的功率UI，电源内部发热消耗电能的功率，根据能量守恒定律。通常把外电路消耗电能的功率称作电源输出的功率。 ⑹ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 课后作业：练习册 P15 一、1.2.3.4.5. 四、1. 2. 8、 描述电路结构有哪些术语 ⑴ 支路：在电路至少要有一个元件，且通过这些元件的电流为同一电流的分支称作支路。 ⑵ 节点：三个或三个以上的支路的连接点称作节点。 连接在两节点之间的一段电路为支路，支路的汇集点为节点。 ⑶ 回路：在电路中，由支路构成的闭合路径为回路。 ⑷ 网孔：回路和网孔都是支路构成的闭合路径，回路内部可以含有支路，网孔内部不能含有支路，这是回路和网孔的区别。 ⑸ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 课后作业：练习册 P19 一、1.2.3.4.5. 五、1. 9、 基尔霍夫电流定律（KCL） ⑴描述：电路中任意一个节点上，在任一时刻，流入节点的 电流之和，等于流出节点的电流之和。或：在任一电路的任 一节点上，电流的代数和永远等于零。 ⑵ 公式表达：如右图所示： 或 ⑶ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 课后作业：练习册 P20 二、1.2.3.4.5. 五、1. 六、1. 10、基尔霍夫电压定律（KVL） ⑴ 描述：在任一时刻，沿电路中的任一回路，电阻两端电压的代数和等于电源电动势的代数和，即 。 ⑵ 电阻中电流的方向与回路的绕行方向相同，电阻两端的电压IR取“+”，相反则取“—”；电源电动势的方向（要注意：电动势的方向是由负极指向正极）与回路绕行的方向相同，电源电动势E取“+”，相反则取“—”。 ⑶ 讲解例题，并让学生做【想一想】。 课后作业：练习册 P20 三、1.2.3.4.5. 六、2. 【前置作业】 1、什么是电路？电路有什么什么作用？ 2、电流、电压及电位的表达式是什么？ 3、5000Ω= KΩ ； 3.3KΩ= Ω ； 300KΩ= MΩ。 4、380V= KV； 220KV= V； 75mV= V。 5、用万用表测量电阻，选择R*10,当指针指示数为3.3时，则被测量的电阻为 Ω。在测量电压时选择≈50V档，指针指示在6、30、150处，则被测电压为 V。 6、在闭合电动势E=21V,内电阻Ri=1Ω,当R=2OΩ的负载接在该电源上时，则电路中的电流I= A，流过负载的电流为 A，电路的端电压为 V。 7、电路就是_______所经过的路径，通常电路是由_______、______、_______和_______组成。 8、电路的工作状态有________、________和________三种状态。 9、已知V=5V ，V=10V， 则U=________V。 10、一个标有220V，40W的灯泡，它在电压为220V时的功率________40W，它在电压小于220V时的功率________40W。（填大于、等于或小于） 【教学反思】 本项目内容按照“学生先总结知识点——学生完成前置作业——教师讲解重难点——各小组上台展示结果——教师点评——教师总结归纳”的模式进行，在教学过程中，我发现以小组合作的形式能够激发学生学习的兴趣，同时在班里形成了良性竞争的氛围，不仅能够加强学生的总结归纳的能力，而且能够增强同学们的语言表达、交流沟通能力。 在教学过程中，我也发现教师设计前置作业的重要性，不要求多，但要求精。通过前置作业，能够使学生掌握课本的知识点。另外，针对我们学校学生的特点，也要求教师不断提高在课堂上的教学艺术，以风趣幽默的方式吸引学生，激发学习学习的热情，只有打好基础，学生才能学好专业课程，才能找到理想的就业单位。 实验技能训练一 直流电路中电位及其电压关系的研究 班级： 姓名： 学号： 工位： 成绩： 一、实验目的 1、通过实验加深学习对电位、电压及其相互关系的理解。 2、通过对不同参考点电位及电压的测量和计算，加深学生对电位的相对性及电压与参考点选择无关之性质的认识。 二、实验设备 1、本实验台电源箱中的双路直流稳压电源 2、直流电压表一块（DC-C-06） 3、直流电路单元板一块（DC-C-28）。 三、实验内容及步骤 本实验在直流电路单元板上进行（DC-C-28），实验电路如图3-1所示。 1、接好电路后，在接入电源U1、U2之前，应将直流稳压电源的输出调节旋钮调至最小位置。然后打开电源开关，调节电压，使U1=10V，U2=10V。 S1 图3-1 S2 A B C D E F U1 U2 2、将开关S1、S2合向电源一侧。 3、以电路中D、E、F、参考点，分别测量A、B、C、D、E、F各点电位及每二点间的电压UAB、UBC、UBE、UED、UFE、UAF及UAD，将测量结果分别填入表3-1和表3-2中。 表3-1 电位 参考点 VA VB VC VD VE VF D E F 表3-2 电位 参考点 UAB UBC UBE UAD UED UFE D E F 4、以电路中E点为电位参考点，按步骤3，测量各点电位，并根据测量电位值计算电压值，将结果分别填入表3-1和表3-2。 5、以F为电位参考点，按步骤3，再次测量各点电位，并计算电位值，填入表3-1和表3-2。 四、实验报告要求 1、实验目的、原理及实验电路 2、根据表3-1和表3-2的数据总结电位和电压的关系，分析参考点的选择对电压电位的影响。