《戴維南定理》教學(xué)設(shè)計方案

1、 戴維南定理教學(xué)設(shè)計方案【授課教材】 選自電工學(xué)第六版 上冊 電工技術(shù) 秦曾煌 主編【教學(xué)目標(biāo)】1、知識目標(biāo)：（1） 理解二端網(wǎng)絡(luò)及有源二端網(wǎng)絡(luò)的概念.（2） 理解戴維南定理的內(nèi)涵及其實質(zhì)（3） 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（4） 能應(yīng)用戴維南定理分析、計算只含有兩個網(wǎng)孔的復(fù)雜電路2、能力目標(biāo)（1） 通過探究實驗從而引出戴維南定理的過程培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,運用所學(xué)知識對實驗結(jié)果進行分析、綜合、歸納的能力（2） 通過運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、計算電路的能力3、情感目標(biāo)（1） 通過閱讀關(guān)于戴維南的材料及探究實驗引出戴維南定理的

2、過程，培養(yǎng)學(xué)生從實踐、實驗出發(fā)勇于探索的科學(xué)精神（2） 通過戴維南定理的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)習(xí)處理復(fù)雜問題時所采用的一種化繁為簡的思想【教學(xué)重點、難點】1、 重點（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)等效化簡為一個電壓源2、 難點（1） 戴維南定理引出時的探究過程（2） 應(yīng)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【教學(xué)方法】（1） 實驗法（通過探究，引導(dǎo)學(xué)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(xué)生的實驗探究能力及運用所學(xué)知識分析與綜合的能力。）（2） 啟發(fā)式教學(xué)法（在應(yīng)用戴維南定理解題的過程中通

3、過教師的啟發(fā)、點撥、引導(dǎo)學(xué)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(dá)到會應(yīng)用戴維南定理的目的。）【教學(xué)過程設(shè)計】一、 復(fù)習(xí)提問，引入新課師：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(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，我們應(yīng)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

4、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戴維南定理。設(shè)計意圖：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總體的把握和認(rèn)識，以便處理具體的復(fù)雜電路問題時能選用最佳的分析方法，使求解過程最簡單。二、 新課教學(xué)（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。含源二端網(wǎng)絡(luò)或有源二端網(wǎng)絡(luò)：含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。（如圖a所示）無源二端網(wǎng)絡(luò)：不含有電源的二端網(wǎng)絡(luò)。（如圖b所示）無源二端網(wǎng)絡(luò) （a）含源二端網(wǎng)絡(luò)(b)（二）認(rèn)識戴維南戴維南(1857年1926年) 是法國的電信工程師。他利用

5、歐姆定律來分析復(fù)雜電路。戴維南出生于法國莫城，1876年畢業(yè)于巴黎綜合理工學(xué)院。1878年他加入了電信工程軍團 ，最初的任務(wù)為架設(shè)地底遠(yuǎn)距離的電報線。1882年成為綜合高等學(xué)院的講師，讓他對電路測量問題有了濃厚的興趣。在研究了基爾霍夫電路定律以及歐姆定律后，他發(fā)現(xiàn)了著名的戴維南定理，用于計算更為復(fù)雜電路上的電流。設(shè)計意圖：通過對戴維南生平的介紹，使學(xué)生從戴維南身上看到實驗、實踐的重要性，使學(xué)生養(yǎng)成勤于動手、善于思考的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生從實驗、實踐出發(fā)探索科學(xué)的熱情。 （三） 探求戴維南定理1探究題 原電路圖Us17V6.2VR20.2ohm3.2ohmR10.2ohmUs2R3電路轉(zhuǎn)換 步驟1VE

6、17VE26.2VR20.2ohmR33.2ohmR10.2ohm 0.000A+- 0.000+-Us17VUs26.2VR20.2ohmR33.2ohmR10.2ohm 2.000A+-V+- 6.400Uso6.6VRo0.1ohmR33.2ohm 00.000+- 00.000A+-電路轉(zhuǎn)換 步驟3 電路轉(zhuǎn)換 步驟4實驗結(jié)論：對負(fù)載而言,有源二端網(wǎng)絡(luò)可以用一個等效電壓源來代替。設(shè)計意圖：利用上述探究實驗，通過教師的啟發(fā)、點撥、引導(dǎo)學(xué)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(rèn)識。）提出新問題：得出實驗結(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

7、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)計算等效電壓源的電動勢E和內(nèi)阻r？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(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，路端電壓等于電源電動勢UAB=E；電源不作用時，RAB；進而猜想：一個復(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

8、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。RErr聯(lián)想以前的簡單電路VSEr + A- BUAB=E開路電壓=電源電動勢r電源不作用時 ARAB=r這邊可以用萬用表直接測量得出數(shù)據(jù)，檢測猜想是否正確設(shè)計意圖：通過猜想實驗，用萬用表測出其真實的等效電壓以及等效電阻值，前面的猜想得到驗證；通過綜合分析探究實驗的結(jié)論，可引出戴維南定理。（4） 戴維南定理設(shè)計思路：根據(jù)實驗的分析先得出下面（a）、（b）、（c）三個圖示，引導(dǎo)學(xué)生得出戴維南定理的內(nèi)容；再引導(dǎo)學(xué)生理解戴維南定理的內(nèi)容和實質(zhì)。 戴維南定理內(nèi)容: 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

9、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. AErRABBR線性有源二端網(wǎng)絡(luò)(a)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)+ A- B(b)求電動勢A對應(yīng)無源二端網(wǎng)絡(luò)(c)求內(nèi)阻（五）戴維南定理的應(yīng)用I-+R1E1R2E2ABUAB(b)在圖示電路中,已知E1=5V,R1=8,E2=25V,R2=12,R3=2.2.試用戴維南定理求通過R3的電流及R3兩端的電壓.(a)原題圖R1E1R2E2R3I3-ErR3AB+(d)設(shè)計思路：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、計算復(fù)雜直流電路的目

10、的。R2R1AB(c)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=UAB=E2-R2I=(25-12×1.5)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.(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.（引導(dǎo)學(xué)生歸納、總結(jié)應(yīng)用戴維南定理解題的步驟）應(yīng)用戴維南定理求某一支路電流或電壓的方法和步驟:將電路分為待求支路和

11、含源二端網(wǎng)絡(luò)兩部分. 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.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.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.（啟發(fā)學(xué)生把握應(yīng)用戴維南定理解題的注意事項）應(yīng)用戴維南定理解題時,應(yīng)當(dāng)注意什么?等效電源電動勢E的方向與含源二端網(wǎng)絡(luò)開路時的端電壓極性一致等效電源只對外電路等效,對內(nèi)電路不等效三【課堂小結(jié)】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【課后練習(xí)】如圖所示線性有源二端網(wǎng)絡(luò),當(dāng)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(dāng)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(dāng)電阻R調(diào)至5k時，電流表的讀數(shù)應(yīng)為多少？（3）當(dāng)電阻R調(diào)至多大時，電阻R獲得最大功率，求最大功率？ a S RVA有源網(wǎng)絡(luò)+-+-原題圖b a S Er、設(shè)計意圖：本次作業(yè)除了考察戴維南定理的基本運用，還引導(dǎo)學(xué)生理解戴維南定理的實用價值，即求負(fù)載可獲得的最大功率+-+-AVb等效簡化電路【板書設(shè)