《电工基础与运用（上、下册）》 教案 项目五 一阶电路的时域分析 任务四 一阶电路的三要素法应用

《电工基础与应用》单元课程教案四川电力职业技术学院2023年9四川电力职业技术学院2023年9月版本信息课程名称《电工基础与应用》课程代码100182制定部门电力设备技术系制订人（修订人）张煌竟、程蓉、程铭、廖翔志、钟运来、沈永海审核人（教研室主任）席川审批人（系部主任）汤晓青发布日期：2023年9月1日版本2023年版

模块二项目五一阶电路的时域分析任务四：一阶电路的三要素法应用课程名称任务四：一阶电路的三要素法应用授课对象发电专业大一（上）学生教学课时理论课程2课时授课地点教室授课类型理论课程说明本任务为基础模块项目五一阶电路的时域分析的第四个任务，属于一阶电路零输入响应和零状态响应的后续综合内容。教学内容本任务的教学内容为一阶电路全响应的组成成分、三要素法。教材选用教材名称：《电工基础与运用（下册）》教师参考书目：《电路与磁路》（第四版）、《电路原理》学情分析知识基础经过一阶电路零输入、零状态响应的学习，具备了进一步求解全响应的能力能力水平会分别分析电路零输入响应和零状态响应，但对全响应仍陌生行为特征学生高考成绩普遍在350-440之间，理论思维、逻辑分析能力较差，对抽象的逻辑概念公式理解能力较弱，班上学生有1/3左右为文科生，物理基础更加薄弱。学生善于利用网络媒介、信息化资源，比起枯燥的单向讲授更愿意接受音频、视频、图片知识。教学目标素质目标培养学生结合生活实际、类比学习的能力；培养学生仔细观察、独立思考、解决问题的能力；知识目标理解并能陈述一阶电路全响应的概念和两种分解形式；理解三要素法中各个要素的含义；能力目标能够针对具体的一阶电路写出其全响应的两种表达形式；能够针对具体的一阶电路运用三要素法求解其全响应：教学重点掌握求解一阶电路全响应的三要素法教学难点一阶电路全响应的分解形式和求解方法教学策略教学组织本任务教学采用线上+线下混合教学模式，结合学习通在线课程资源，提前一天发布预习视频，要求学生提前观看教学视频，在课上使用学习通APP进行分组、选人、随堂练习，评分和计时功能，及时获得教学反馈，在课下发布习题巩固教学成果。充分发挥项目导学、自主探学、合作研学、展示赏学、互检评学、课后拓学的六学模式，突出学生的课堂主体地位。教学方法教学中采用分组教学法、任务驱动法教学资源线上视频资源：/mooc-ans/mycourse/teacherstudy?chapterId=788950451&courseId=237538271&clazzid=84991162线下授课资源：纸质教材、电子教材、配套PPT教学准备学生准备提前一天观看线上教学视频，提交学习心得，标注难以理解的知识点环境准备提前一天调试好教室多媒体、话筒等教学设备。资料准备教材、随堂练习、课堂名单。教学实施过程教学环节教学内容师生活动设计意图与资源教师活动学生活动课前探索请同学们思考并猜测一下电路的零输入响应和零状态响应的和是什么？【思路】一、课前导入1、引入授课内容：复习一阶电路零输入响应和零状态响应的内容，引出本堂课的电路全响应的概念；以简单RC电路为例进行导入：同学们，在图中电路中，假设uC(0-)=U0，电压源电压为US，换路后uc的方程仍为：其解仍为：组织上课前准备工作，强调上课纪律。开始上课，以典型一阶RC电路为例导入对电路全响应的介绍，板书推导过程。学生应放下手机，双手置于课桌可见范围，开始准备上课。跟随教师思考，以小组为单位讨论并推导一阶RC电路中的电流全响应情况。设计意图：使得学生充分回顾重温一阶电路的零输入响应和零状态响应的含义，自然导出对全响应的介绍。课中导学全响应二、一阶电路的全响应2、新课内容：一阶电路的全响应；同学们，大家在推导了上面的方程之后，应该对一阶电路的全部响应成分有了一个更清晰的认识，即全响应指当非零初始状态的电路受到外加激励作用时，电路的响应。这里我们强调两个东西，一个是非零初始状态，第二个是外加激励作用，顾名思义，第一个非零初始状态指的就是没有激励或者说没有电源输入情况下的电路自身的初始状态，它对应的就是电路的零输入响应，第二个部分外加激励作用对应的就是零状态响应。好，那么我们就有了全响应的第一种表达形式，零输入响应+零状态响应，我们继续在RC电路导入案例基础上，改写为这样的形式：加号前面那一项就是电路的零输入响应，因为仅含U0和激励US无关，后面那一项就是零状态响应。我们说，这时候全响应就分成零输入响应和零状态响应，能明显反应响应与激励的因果关系，体现了线性电路的叠加性，便于分析计算。那是不是就只有这样一种分解方式呢，答案是否定的，除此之外，全响应还可以分解成稳态分量+暂态分量的形式：我们可以看到，式中，加号左边是单独一个US，右边则根据时间常数衰减至0，也就是说，当时间趋于无穷时，右边指数项将逐渐衰减至0，换句话说，最终稳态值的大小就是US，所以加号左边是稳态分量，右边是暂态分量。三、三要素法3、新课内容：三要素法；好，问题是如何去求解电路的全响应情况呢，这就要不得不提到三要素法了。所谓三要素法，就是指一阶电路的求解方法分为三个要点，也就是不管把全响应分解成稳态分量还是暂态分量之和，最终全响应都必然由初始值、稳态值和时间常数着三个要素决定。为了便于各个同学理解，老师专门对其中最容易混淆的时间常数进行说明，以在同一个一阶电路中，只有一个电容的电路，时间常数值为RC，电感则为L/R，因此我们在列写一阶电路全响应时，往往只需要求出电路中三要素的具体值即可，一般形式如下所示：也就是说我们在使用三要素法时，只需要找到稳态分量和暂态分量以及时间常数后代入上式即可求出电路的全响应。接下来我们一起来看一个随堂练习题：设图中电路已达稳态，于t=0时刻断开开关，求断开开关后电流i在解题步骤上，我们严格按照三要素法确定三要素的大小：四、课程总结口诀助记：三要素求解全响应：初态值、稳态值和时间常数。教师组织讨论并介绍另外两种响应，即稳态响应和暂态响应的构成。小组讨论并回答三要素分别是什么学生随堂练习学生听讲，记笔记，在老师讲完课后逐次各小组回答课堂提问（一阶电路全响应的两种组成分别是什么，都有什么特点）以一阶RC电路为例推导三要素的各个值教师课堂练习题讲解使学生理解并能复述一阶电路两种响应的基本组成形式，使其能够根据不同要求写出电路全响应的两种表达形式使学生能直接陈述三要素法的各个要素的含义是什么，同时帮助其熟练运用三要素法进行解题通过随堂练习形式帮助学生快速建立对三要素法的应用能力课后拓展完成任务工单1、任务工单2独立完成，在规定时间内提交到学习通平台教学评价本任务得分由教师评价、个人评价两部分构成。学生完成任务工单后，由教师打分和学生个人自评两部分构成。教师结合学生完成的任务工单给学生打分，占80%;学生结合任务工单给自己打分，占20%；两部分成绩之和作为本任务的最终成绩，计入平时成绩。反思诊改教学效果教学中结合生活化的图片和例子进行讲解，能够帮助学生理解一阶电路等概念，95%以上学生能够准确认识一阶电路，85%学生能够准确掌握一阶电路全响应的两种分解公式，80%学生掌握三要素求解法，与预期教学目标一致。特色创新善于利