戴維南定理教案--徐良先

1、電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林戴維南定理一、教學(xué)課題：戴維南定理二、教案背景1、 面向?qū)W生：職業(yè)高中學(xué)科：電工基礎(chǔ)2、課時(shí)：2課時(shí)4、課前準(zhǔn)備：學(xué)生：查閱資料，預(yù)習(xí)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(shí)驗(yàn)的幾個(gè)網(wǎng)頁。三、教材分析“戴維南定理”是電工基礎(chǔ)中“復(fù)雜直流電路” 一章的重點(diǎn)內(nèi)容之一，它是 簡化復(fù)雜電路的重要方法，特別適用于求復(fù)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(gè)普遍實(shí)用的重要定理和方法。 在近年的單獨(dú)招生考試和成 人高考中，這一內(nèi)容每年都考到。同時(shí)，對學(xué)生來講，它也是本章

2、的難點(diǎn)之一。教學(xué)目標(biāo)1、知識目標(biāo)：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(shí)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(jì)算方法.d、能應(yīng)用戴維南定理分析、計(jì)算只含有兩個(gè)網(wǎng)孔的復(fù)雜電路.2、能力目標(biāo)a、通過仿真實(shí)驗(yàn)、模擬探究從而引出戴維南定理的過程培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，運(yùn)用所學(xué)知識對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、綜合、歸納的能力.b 、通過運(yùn)用戴維南定理求解某一支路電流、電壓，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用戴維南定理分析、 計(jì)算電路的能力.3、情感目標(biāo)a、通過閱讀關(guān)于戴維南的材料及仿真實(shí)驗(yàn)引出戴維南定理的過程，培養(yǎng)學(xué)生從實(shí) 踐、實(shí)驗(yàn)出發(fā)勇于探索的科學(xué)精神.b、通過戴維南定理的學(xué)習(xí)，使

3、學(xué)生學(xué)習(xí)處理復(fù)雜問題時(shí)所采用的一種化繁為簡的 思想.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1、重點(diǎn)：(1)戴維南定理的內(nèi)容及應(yīng)用.(2)應(yīng)用戴維南定理如何將復(fù)雜的含源二端網(wǎng)絡(luò)等效化簡為一個(gè)電壓源.2、難點(diǎn)：(1)戴維南定理引出時(shí)的探究過程.(2)應(yīng)用戴維南定理解題時(shí)如何具體計(jì)算含源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓.四、教學(xué)方法(1) 實(shí)驗(yàn)法(通過仿真實(shí)驗(yàn)、模擬探究，引導(dǎo)學(xué)生不斷分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不斷提出新的 問題，進(jìn)而遷移猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納、總結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn) 探究能力及運(yùn)用所學(xué)知識分析與綜合的能力。)啟發(fā)式教學(xué)法(在應(yīng)用戴維南定理解題的過程中通過教師的啟發(fā)、點(diǎn)撥、引導(dǎo)共8頁第2頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市

4、第二職業(yè)中學(xué)段保林共8頁第3頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林學(xué)生在理解戴維南定理實(shí)質(zhì)的基礎(chǔ)上按照一定的邏輯順序，逐步求解，從而達(dá)到會應(yīng) 用戴維南定理的目的。）；五、教學(xué)過程師生活動設(shè)計(jì)意圖一、復(fù)習(xí)提問，弓I入新課師：復(fù)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一適用于求解某一條支路的電流； 疊加定理一適用于線性電路中計(jì)算各支路電流和電壓，不能用于計(jì) 算功率。（通過多媒體課件引導(dǎo)學(xué)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(diǎn)，我們應(yīng)熟練掌握、靈活運(yùn)用。若求解電路 中各支路電流，

5、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(jì)算工作量較大，不常采用; 若求解電路中某一支路電流，可應(yīng)用電壓源與電流源的等效變換； 今天我們再學(xué)習(xí)一種求解復(fù)雜電路中某一支路電流的方法一一戴維 南定理。一、新課教學(xué)（一）幾個(gè)概念二端網(wǎng)絡(luò)：任何具有兩個(gè)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) 有源二端網(wǎng)絡(luò)：含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)00（如圖a所示） （如圖b所示）通過多媒體課 件展示引導(dǎo)學(xué) 生快速回憶這 三種方法，使學(xué) 生對這三種分 析方法有一個(gè) 總體的把握和 認(rèn)識，以便處理 具體的復(fù)雜電 路問題時(shí)能選 用最佳的分析 方法，使求解過 程最簡單。(a)（二）

6、認(rèn)識戴維南(b).c n/jpkc/kxjjj/634.jhtml通過對戴維南 生平的介紹，使共8頁第4頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林共8頁第5頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林（三）仿真實(shí)驗(yàn)探求戴維南定理1 仿真實(shí)驗(yàn)、模擬探究4-0.000AR33.2 C0.2 41R2屮實(shí)驗(yàn)I:仿真前0.000V學(xué)生從戴維南 身上看到實(shí)驗(yàn)、 實(shí)踐的重要性， 使學(xué)生養(yǎng)成勤 于動手、善于思 考的習(xí)慣，激發(fā) 學(xué)生從實(shí)驗(yàn)、實(shí) 踐出發(fā)探索科 學(xué)的熱情。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:對負(fù)載而言,有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個(gè)等效電壓源來代替。2 .提出新問題，利用

7、原有知識遷移猜想 提出新問題：得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論后，引導(dǎo)學(xué)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(fù)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(jì)算等效電壓源的電動勢 E和內(nèi)阻r ?遷移猜想：引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想以前的簡單電路中：當(dāng)S斷開時(shí)，路端電壓等于電源 電動勢Ub=E;電源不作用時(shí)，RAb=t;利用上述仿真 實(shí)驗(yàn)，通過教師 的啟發(fā)、點(diǎn)撥、 引導(dǎo)學(xué)生分析 仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè) 計(jì)意圖一一分 析兩仿真實(shí)驗(yàn) 的仿真結(jié)果一 歸納總結(jié)實(shí) 驗(yàn)結(jié)論，最后得 出正確的認(rèn)識。聯(lián)想以前的簡單電路共8頁第6頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段

8、保林共8頁第#頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林進(jìn)而猜想：一個(gè)復(fù)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(shí)網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻就是等效電源的內(nèi)阻。共8頁第#頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林TEUab=Er-B開路電壓=電源電動勢電源不作用時(shí)過渡：我們的猜想是否正確呢？下面用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證3 .仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想通過仿真實(shí)驗(yàn) 的結(jié)果，前面的 猜想得到驗(yàn)證； 通過綜合分析 仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié) 論，可引出戴維 南定理。R30.2 QRiUVi6.2VUS26.600V開路電壓0.2 QRiXMM1等效輸入電阻充分發(fā)揮學(xué)生 的主動性，培養(yǎng) 他們的觀察、分

9、 析、探索歸納和 概括能力。共8頁第7頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林通過播放視屏， 激發(fā)學(xué)生興趣， 拓展思維，進(jìn)一 步理解戴維南 定理結(jié)論：我們的猜想與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致。那么，請同學(xué)們動動腦子，能 否總結(jié)出一個(gè)規(guī)律呢？播放視屏：（四）戴維南定理提問：請同學(xué)們據(jù)前面的仿真、探求、猜測和驗(yàn)證總結(jié)出戴維南定理？ （任何一個(gè)線性含源二端網(wǎng)絡(luò)，對外電路而言，都可以用一個(gè)等效電 源代替；這個(gè)等效電源的電動勢等于該網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間的開路電壓匕耳等效電源的內(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(shí)，所得無源 二端網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻RAb）.共8頁第#頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)

10、中學(xué)段保林展示圖片:圖片展示可 以幫助學(xué)生 進(jìn)一步理解 戴維南定理， 同時(shí)為總結(jié) 解題步驟做 準(zhǔn)備。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(jì)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)師生互動，通 過教師的啟 發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生 邊想步驟邊 畫圖，邊求 解。從而達(dá)到 會應(yīng)用戴維 南定理分析、 計(jì)算復(fù)雜直 流電路的目 的。I = EE2 = -251.5A E=Ub=E2-R2|=(25-12 X1.5)V=7V R, R28 12共8頁第8頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林強(qiáng)調(diào)解題格 式，形

11、成良好 習(xí)慣。(2) 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(jì)算輸入電阻RAB即為等效電源的內(nèi)阻r.r=R i/R= (8X12) / (8+12) = 4.8 Q(3) 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(jì)算支路電流I3和電壓U3., E 7“I31.0-r F3 4.8 2.2二 U=F3l3 = 2.2 X 1.0V = 2.2 V引導(dǎo)學(xué)生歸納：總結(jié)應(yīng)用戴維南定理解題的步驟展示：應(yīng)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

12、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.共8頁第9頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林共8頁第#頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林課堂小結(jié)共8頁第#頁電工基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)一戴維南定理保定市第二職業(yè)中學(xué)段保林今天我們學(xué)習(xí)的核心就是戴維南定理，理解定理的內(nèi)容并會應(yīng)用它 分析、求解復(fù)雜直流電路；學(xué)習(xí)戴維南定理的等效簡化思想和分析復(fù)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(dāng)開關(guān)S打開時(shí)，用電壓表直接測量得 a、b兩端的開路電壓為 U0C=12V，當(dāng)R=1k時(shí)，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(dāng)電阻R調(diào)至5k Q時(shí)，電流表的讀數(shù)應(yīng)為多少？本次作業(yè)除了 考察戴維南定 理的基本運(yùn)用， 還引導(dǎo)學(xué)生理 解戴維南定理 的實(shí)用價(jià)值，即 求負(fù)載可獲得 的最大功率.(3) 當(dāng)電阻R調(diào)至多大時(shí)，電阻R獲得最大功率， 求最大功率？五、板書設(shè)計(jì)戴維南定理一. 仿真