《瞬態過程》教案

《瞬態過程》教學設計設計者：陜西省黃龍縣職業中學劉魁飛715700【教學內容】瞬態過程(高等教育出版社《電工基礎》第2版周紹敏主編第13章)【教學目標】了解瞬態過程、換路定律和一階電路初始值的計算；了解RC電路瞬態過程中電壓和電流的變化規律。能確定時間常數、初始值和穩態值三個要素。了解RL電路瞬態過程中電壓和電流的變化規律。能確定時間常數、初始值和穩態值三個要素。了解用三要素法分析一階電路的方法?！局攸c難點】重點：1、換路定律。2、一階電路初始值、時間常數和穩態值的概念和計算。難點：1、換路定律和初始值的求解。2、一階電路的分析?！窘虒W方法】(1)采用案例、啟發式教學法。(2)采取了由淺入深、循序漸進的教學策略，以舉例講解為主流程。(3)運用“引—激—舉—總結”的課堂教學模式?！窘虒W資源】自制演示課件、多媒體機房、投影儀【教學時間】2課時【教學過程】第一環節：導入新課（第1課時）師：火車在車站發車時，從停車的穩態可能直接（即不需要過程）達到每小時80Km勻速運動的穩態嗎？電動機起動前是靜止不動的，是一種穩態，可能起動后直接達到一定轉速，即另一穩定狀態嗎？生：不可能。師：凡是事物的運動和變化，從一種穩態轉換到另一種新的穩態，是不可能發生突變的，需要經歷一定的過程（需要一定的時間），這個物理過程就叫做瞬態過程，類似的現象在電路中也存在，現在就讓我們一起來學習吧!一瞬態過程設計意圖：問題導入，激發學生的學習興趣。當開關接到“1”穩態時，即Uc1=E，當t=0時，開關由“1”扳向“2”時，其電壓不可能馬上至0，但放電結束后Uc1=0，如果將Uc1=E和Uc1=0看成開關S動作前后的兩個穩態，那么從前者到后者之間的變化過程就是瞬態過程。b.同樣，通過第六章的自感實驗我們也能得到相同的結果。（學生自己看書理解）綜上所述，引起電路瞬態過程的原因有兩個，即外因和內因。板書：產生瞬態過程原因:a.內因：電路中含有儲能元件（或叫動態元件）。b.外因：電路的接通或斷開、電源的變化、電路參數的變化、電路的改變等。引起瞬態過程的電路變化叫做換路。設計意圖：讓學生了解電路的瞬態過程，從而為換路定律的學習打下基礎。2、換路定律：直流電路中存在儲能元件（如電容、電感）時，由于其能量不能產生突變，因而引起瞬態過程。_1由他=2CU2可得其能量不能發生突變，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，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、電流的初始值計算設計意圖：由于本章教材上內容較多，學生在學習過程中容易抓不住重點，因此采用教師講解、學生理解為主，讓學生在一節課時間內掌握瞬態過程的概念，能夠正確計算利用換路定律、基爾霍夫定律及歐姆定律求解初始值的基本知識即可。為下一節學習三要素法分析電路打下基礎。在分析電路的瞬態過程時，換路定律和基爾霍夫定律是兩個重要依據，可以用來確定瞬態過程的初始值(t=0+時的值)。其步驟是：首先根據換路定律求出Uc(0+)和iL(0+),然后根據基爾霍夫定律及歐姆定律求出其他有關量的初始值。小結本節知識，學生練習利用換路定律求解初始值。第三環節：(第2課時)1、導入新課：師：上一課時我們學習了換路定律，利用換路定律我們可以求解瞬態過程的初始值。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：只含有一個儲能元件或可等效為一個儲能元件的線性電路，不論是簡單的或復雜的，它的電路方程都是一階常系數線性微分方程，這種電路叫做一階線性電路。(2)一階電路的瞬態過程規律：電路變量由初始值向新的穩態值過渡，并且是按照指數規律逐漸趨向新的穩態值，趨向新穩態值的速率與時間常數有關。故只要知道換路后的初始值、穩態值和時間常數這三個要素，就能直接寫出一階電路瞬態過程的解，這就是一階電路的三要素法。3、三要素的內容是：f(0+)：電路的初始狀態；f(8)：電路的穩定狀態或終狀態；T：換路后電路的時間常數。/ _tf")=fQ)+[f(0)—fQ)]e°+4、一階三要素法公式：5、計算方法：.f(0+)可根據換路定律求得。.f(8)是電容相當于開路，電感相當于短路時,求得的新穩態值。.時間常數t在同一電路中只有一個值，t=RC或 ，其中R應理解為換路后的電路中從儲能元件(C或L)兩端看進去的輸入電阻。第四環節：實戰練習(第2課時)一階電路瞬態過程的計算舉例：(1)電感電路的計算：例1：略(2)電容電路的計算例2：略設計意圖：先給出公式及公式中每一個符號的意義，然后讓學生在做題中去領會和加以熟練應用。第五環節：教師總結(第2課時)教師總結本章重點內容：1、換路定律：Uc(0+)=Uc(0-)l(0+)=il(0-)2、瞬態過程的三要素分析法： 工f(t)=f3)+[f(0)-f3)]e工+(1)公式：(2)瞬態過程中描述電路的三要素f(0+)：電路的初始狀態；f(8)：電路的穩定狀態或終狀態；T：換路后電路的時間常數。第六環節：瞬態過程實驗演示(第2課時)設計