《瞬态过程》教案

《瞬态过程》教学设计设计者：陕西省黄龙县职业中学刘魁飞715700【教学内容】瞬态过程(高等教育出版社《电工基础》第2版周绍敏主编第13章)【教学目标】了解瞬态过程、换路定律和一阶电路初始值的计算；了解RC电路瞬态过程中电压和电流的变化规律。能确定时间常数、初始值和稳态值三个要素。了解RL电路瞬态过程中电压和电流的变化规律。能确定时间常数、初始值和稳态值三个要素。了解用三要素法分析一阶电路的方法。【重点难点】重点：1、换路定律。2、一阶电路初始值、时间常数和稳态值的概念和计算。难点：1、换路定律和初始值的求解。2、一阶电路的分析。【教学方法】(1)采用案例、启发式教学法。(2)采取了由浅入深、循序渐进的教学策略，以举例讲解为主流程。(3)运用“引—激—举—总结”的课堂教学模式。【教学资源】自制演示课件、多媒体机房、投影仪【教学时间】2课时【教学过程】第一环节：导入新课（第1课时）师：火车在车站发车时，从停车的稳态可能直接（即不需要过程）达到每小时80Km匀速运动的稳态吗？电动机起动前是静止不动的，是一种稳态，可能起动后直接达到一定转速，即另一稳定状态吗？生：不可能。师：凡是事物的运动和变化，从一种稳态转换到另一种新的稳态，是不可能发生突变的，需要经历一定的过程（需要一定的时间），这个物理过程就叫做瞬态过程，类似的现象在电路中也存在，现在就让我们一起来学习吧!一瞬态过程设计意图：问题导入，激发学生的学习兴趣。当开关接到“1”稳态时，即Uc1=E，当t=0时，开关由“1”扳向“2”时，其电压不可能马上至0，但放电结束后Uc1=0，如果将Uc1=E和Uc1=0看成开关S动作前后的两个稳态，那么从前者到后者之间的变化过程就是瞬态过程。b.同样，通过第六章的自感实验我们也能得到相同的结果。（学生自己看书理解）综上所述，引起电路瞬态过程的原因有两个，即外因和内因。板书：产生瞬态过程原因:a.内因：电路中含有储能元件（或叫动态元件）。b.外因：电路的接通或断开、电源的变化、电路参数的变化、电路的改变等。引起瞬态过程的电路变化叫做换路。设计意图：让学生了解电路的瞬态过程，从而为换路定律的学习打下基础。2、换路定律：直流电路中存在储能元件（如电容、电感）时，由于其能量不能产生突变，因而引起瞬态过程。_1由他=2CU2可得其能量不能发生突变，故电容上的电压Uc不能跃变。W=—li2由Wi2li可得其能量不能发生突变，故电感上的电流il不能跃变。故换路定律为：Uc（0+）=Uc（0_）il（0+）=il（0一）必须指出的是：在电路换路时，只有电感中的电流和电容上的电压不能跃变，电路中其他部分的电压和电流都可能跃变。3、电压、电流的初始值计算设计意图：由于本章教材上内容较多，学生在学习过程中容易抓不住重点，因此采用教师讲解、学生理解为主，让学生在一节课时间内掌握瞬态过程的概念，能够正确计算利用换路定律、基尔霍夫定律及欧姆定律求解初始值的基本知识即可。为下一节学习三要素法分析电路打下基础。在分析电路的瞬态过程时，换路定律和基尔霍夫定律是两个重要依据，可以用来确定瞬态过程的初始值(t=0+时的值)。其步骤是：首先根据换路定律求出Uc(0+)和iL(0+),然后根据基尔霍夫定律及欧姆定律求出其他有关量的初始值。小结本节知识，学生练习利用换路定律求解初始值。第三环节：(第2课时)1、导入新课：师：上一课时我们学习了换路定律，利用换路定律我们可以求解瞬态过程的初始值。那么求初始值有什么用处呢？2、一阶电路的三要素法：(1)什么是一阶电路：只含有一个储能元件或可等效为一个储能元件的线性电路，不论是简单的或复杂的，它的电路方程都是一阶常系数线性微分方程，这种电路叫做一阶线性电路。(2)一阶电路的瞬态过程规律：电路变量由初始值向新的稳态值过渡，并且是按照指数规律逐渐趋向新的稳态值，趋向新稳态值的速率与时间常数有关。故只要知道换路后的初始值、稳态值和时间常数这三个要素，就能直接写出一阶电路瞬态过程的解，这就是一阶电路的三要素法。3、三要素的内容是：f(0+)：电路的初始状态；f(8)：电路的稳定状态或终状态；T：换路后电路的时间常数。/ _tf")=fQ)+[f(0)—fQ)]e°+4、一阶三要素法公式：5、计算方法：.f(0+)可根据换路定律求得。.f(8)是电容相当于开路，电感相当于短路时,求得的新稳态值。.时间常数t在同一电路中只有一个值，t=RC或 ，其中R应理解为换路后的电路中从储能元件(C或L)两端看进去的输入电阻。第四环节：实战练习(第2课时)一阶电路瞬态过程的计算举例：(1)电感电路的计算：例1：略(2)电容电路的计算例2：略设计意图：先给出公式及公式中每一个符号的意义，然后让学生在做题中去领会和加以熟练应用。第五环节：教师总结(第2课时)教师总结本章重点内容：1、换路定律：Uc(0+)=Uc(0-)l(0+)=il(0-)2、瞬态过程的三要素分析法： 工f(t)=f3)+[f(0)-f3)]e工+(1)公式：(2)瞬态过程中描述电路的三要素f(0+)：电路的初始状态；f(8)：电路的稳定状态或终状态；T：换路后电路的时间常数。第六环节：瞬态过程实验演示(第2课时)设计