《瞬態(tài)過程》教案

《瞬態(tài)過程》教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者：陜西省黃龍縣職業(yè)中學(xué)劉魁飛715700【教學(xué)內(nèi)容】瞬態(tài)過程(高等教育出版社《電工基礎(chǔ)》第2版周紹敏主編第13章)【教學(xué)目標(biāo)】了解瞬態(tài)過程、換路定律和一階電路初始值的計(jì)算；了解RC電路瞬態(tài)過程中電壓和電流的變化規(guī)律。能確定時(shí)間常數(shù)、初始值和穩(wěn)態(tài)值三個(gè)要素。了解RL電路瞬態(tài)過程中電壓和電流的變化規(guī)律。能確定時(shí)間常數(shù)、初始值和穩(wěn)態(tài)值三個(gè)要素。了解用三要素法分析一階電路的方法?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：1、換路定律。2、一階電路初始值、時(shí)間常數(shù)和穩(wěn)態(tài)值的概念和計(jì)算。難點(diǎn)：1、換路定律和初始值的求解。2、一階電路的分析?！窘虒W(xué)方法】(1)采用案例、啟發(fā)式教學(xué)法。(2)采取了由淺入深、循序漸進(jìn)的教學(xué)策略，以舉例講解為主流程。(3)運(yùn)用“引—激—舉—總結(jié)”的課堂教學(xué)模式。【教學(xué)資源】自制演示課件、多媒體機(jī)房、投影儀【教學(xué)時(shí)間】2課時(shí)【教學(xué)過程】第一環(huán)節(jié)：導(dǎo)入新課（第1課時(shí)）師：火車在車站發(fā)車時(shí)，從停車的穩(wěn)態(tài)可能直接（即不需要過程）達(dá)到每小時(shí)80Km勻速運(yùn)動的穩(wěn)態(tài)嗎？電動機(jī)起動前是靜止不動的，是一種穩(wěn)態(tài)，可能起動后直接達(dá)到一定轉(zhuǎn)速，即另一穩(wěn)定狀態(tài)嗎？生：不可能。師：凡是事物的運(yùn)動和變化，從一種穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種新的穩(wěn)態(tài)，是不可能發(fā)生突變的，需要經(jīng)歷一定的過程（需要一定的時(shí)間），這個(gè)物理過程就叫做瞬態(tài)過程，類似的現(xiàn)象在電路中也存在，現(xiàn)在就讓我們一起來學(xué)習(xí)吧!一瞬態(tài)過程設(shè)計(jì)意圖：問題導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。當(dāng)開關(guān)接到“1”穩(wěn)態(tài)時(shí)，即Uc1=E，當(dāng)t=0時(shí)，開關(guān)由“1”扳向“2”時(shí)，其電壓不可能馬上至0，但放電結(jié)束后Uc1=0，如果將Uc1=E和Uc1=0看成開關(guān)S動作前后的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)，那么從前者到后者之間的變化過程就是瞬態(tài)過程。b.同樣，通過第六章的自感實(shí)驗(yàn)我們也能得到相同的結(jié)果。（學(xué)生自己看書理解）綜上所述，引起電路瞬態(tài)過程的原因有兩個(gè)，即外因和內(nèi)因。板書：產(chǎn)生瞬態(tài)過程原因:a.內(nèi)因：電路中含有儲能元件（或叫動態(tài)元件）。b.外因：電路的接通或斷開、電源的變化、電路參數(shù)的變化、電路的改變等。引起瞬態(tài)過程的電路變化叫做換路。設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生了解電路的瞬態(tài)過程，從而為換路定律的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。2、換路定律：直流電路中存在儲能元件（如電容、電感）時(shí)，由于其能量不能產(chǎn)生突變，因而引起瞬態(tài)過程。_1由他=2CU2可得其能量不能發(fā)生突變，故電容上的電壓Uc不能躍變。W=—li2由Wi2li可得其能量不能發(fā)生突變，故電感上的電流il不能躍變。故換路定律為：Uc（0+）=Uc（0_）il（0+）=il（0一）必須指出的是：在電路換路時(shí)，只有電感中的電流和電容上的電壓不能躍變，電路中其他部分的電壓和電流都可能躍變。3、電壓、電流的初始值計(jì)算設(shè)計(jì)意圖：由于本章教材上內(nèi)容較多，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易抓不住重點(diǎn)，因此采用教師講解、學(xué)生理解為主，讓學(xué)生在一節(jié)課時(shí)間內(nèi)掌握瞬態(tài)過程的概念，能夠正確計(jì)算利用換路定律、基爾霍夫定律及歐姆定律求解初始值的基本知識即可。為下一節(jié)學(xué)習(xí)三要素法分析電路打下基礎(chǔ)。在分析電路的瞬態(tài)過程時(shí)，換路定律和基爾霍夫定律是兩個(gè)重要依據(jù)，可以用來確定瞬態(tài)過程的初始值(t=0+時(shí)的值)。其步驟是：首先根據(jù)換路定律求出Uc(0+)和iL(0+),然后根據(jù)基爾霍夫定律及歐姆定律求出其他有關(guān)量的初始值。小結(jié)本節(jié)知識，學(xué)生練習(xí)利用換路定律求解初始值。第三環(huán)節(jié)：(第2課時(shí))1、導(dǎo)入新課：師：上一課時(shí)我們學(xué)習(xí)了換路定律，利用換路定律我們可以求解瞬態(tài)過程的初始值。那么求初始值有什么用處呢？2、一階電路的三要素法：(1)什么是一階電路：只含有一個(gè)儲能元件或可等效為一個(gè)儲能元件的線性電路，不論是簡單的或復(fù)雜的，它的電路方程都是一階常系數(shù)線性微分方程，這種電路叫做一階線性電路。(2)一階電路的瞬態(tài)過程規(guī)律：電路變量由初始值向新的穩(wěn)態(tài)值過渡，并且是按照指數(shù)規(guī)律逐漸趨向新的穩(wěn)態(tài)值，趨向新穩(wěn)態(tài)值的速率與時(shí)間常數(shù)有關(guān)。故只要知道換路后的初始值、穩(wěn)態(tài)值和時(shí)間常數(shù)這三個(gè)要素，就能直接寫出一階電路瞬態(tài)過程的解，這就是一階電路的三要素法。3、三要素的內(nèi)容是：f(0+)：電路的初始狀態(tài)；f(8)：電路的穩(wěn)定狀態(tài)或終狀態(tài)；T：換路后電路的時(shí)間常數(shù)。/ _tf")=fQ)+[f(0)—fQ)]e°+4、一階三要素法公式：5、計(jì)算方法：.f(0+)可根據(jù)換路定律求得。.f(8)是電容相當(dāng)于開路，電感相當(dāng)于短路時(shí),求得的新穩(wěn)態(tài)值。.時(shí)間常數(shù)t在同一電路中只有一個(gè)值，t=RC或 ，其中R應(yīng)理解為換路后的電路中從儲能元件(C或L)兩端看進(jìn)去的輸入電阻。第四環(huán)節(jié)：實(shí)戰(zhàn)練習(xí)(第2課時(shí))一階電路瞬態(tài)過程的計(jì)算舉例：(1)電感電路的計(jì)算：例1：略(2)電容電路的計(jì)算例2：略設(shè)計(jì)意圖：先給出公式及公式中每一個(gè)符號的意義，然后讓學(xué)生在做題中去領(lǐng)會和加以熟練應(yīng)用。第五環(huán)節(jié)：教師總結(jié)(第2課時(shí))教師總結(jié)本章重點(diǎn)內(nèi)容：1、換路定律：Uc(0+)=Uc(0-)l(0+)=il(0-)2、瞬態(tài)過程的三要素分析法： 工f(t)=f3)+[f(0)-f3)]e工+(1)公式：(2)瞬態(tài)過程中描述電路的三要素f(0+)：電路的初始狀態(tài)；f(8)：電路的穩(wěn)定狀態(tài)或終狀態(tài)；T：換路后電路的時(shí)間常數(shù)。第六環(huán)節(jié)：瞬態(tài)過程實(shí)驗(yàn)演示(第2課時(shí))設(shè)計(jì)