《电工基础与运用（上、下册）》 教案 模块二 项目5 一阶电路的时域分析

项目五一阶电路的时域分析任务一换路定律与初始值确定课程名称任务一换路定律与初始值确定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实一体课程说明本任务为基础模块项目五一阶电路的时域分析第一个任务，帮助学生掌握电路过渡过程的成因及特点、换路定律的内容。教学内容本次任务主要学习描述电路过渡过程成因及特点、换路定则内容；根据换路定则，分析电路换路初始状态；根据KCL、KVL及欧姆定律计算各元件电压及支路电流初始值教材选用教材名称：《电工基础与运用（上册）》教师参考书目：《电路与磁路》（第四版）、《电路原理》学情分析知识基础了解三相电路的概念、分析计算方法。能力水平能够正确计算三相交流电路的电压、电流、功率等物理量。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分析问题、解决问题的能力；培养学生解决实际问题的思维能力；培养学生综合分析能力。知识目标掌握电路过渡过程的成因及特点；掌握换路定律的内容。能力目标能画出电路换路后的初始电路；能计算电路换路后的初始值。教学重点换路定则的内容；电路换路后的初始值计算。教学难点电路换路后状态分析及初始值计算。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过渡过程的概念。提前一天发布预习任务通过学习通观看在线授课视频要求学生提前预习，对教学内容有提前的了解课中导学换路定则（1）换路定律的概念（2）在换路定律下，对电容、电感的处理方法。（1）讲解换路定律。（1）认真听讲，并做笔记；（2）独立思考。激发学生的学习兴趣，提高学习的积极性和学习质量。初始值的确定方法（1）初始值的概念；（2）初始值的计算方法；（3）电路时间衰减常数的概念（4）电路时间衰减常数的计算方法。（1）讲授初始值概念和计算方法，电路时间衰减常数的概念和计算方法；（2）换路前：直流稳态，电感短路，电容开路；（2）换路定则（3）电容用电压源代替，电感用电流源代替得到等效电路（4）发布任务：请学生完成活页教材的例题，并上传学习通APP。（1）独立思考并完成课堂练习题；（2）总结归纳解题步骤。通过课堂练习检测学生学习效果，帮助学生掌握换路定律，引导学生独立思考，主动参与课堂互动。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1、2、-4工单给学生打分，占80%;学生结合任务工单-1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采用练题巩固的方法，能够帮助学生掌握换路定律，85%学生掌握换路定律，能正确求解初始值。与预期教学目标一致。特色创新善于利用信息化教学媒介开展教学，线上+线下、分组教学、任务驱动，大大提高学生课堂学习的主动性。诊断改进文科生较理科生理解更慢，特别是等电位分析法更难吸收掌握。在预习环节，注意提醒学生抓住教学难点多思考提问，教学过程重注意抓文科学生的参与度，特别注意文科学生的测试数据，及时调整教学节奏，课下开展针对性辅导。

项目五一阶电路的时域分析任务二一阶电路的零输入响应认识课程名称任务二一阶电路的零输入响应认识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实一体课程说明本任务为基础模块项目五一阶电路的时域分析第二个任务，帮助学生了解一阶电路的零输入响应，为一阶电路的分析奠定基础。教学内容本次任务主要学习一阶电路、零输入响应、时间常数的定义；分析时间常数与电路过渡过程快慢的关系；对一阶电路零输入响应进行分析。教材选用教材名称：《电工基础与运用（上册）》教师参考书目：《电路与磁路》（第四版）、《电路原理》学情分析知识基础了解三相电路的概念、分析计算方法。能力水平能够正确计算三相交流电路的电压、电流、功率等物理量。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主动学习习惯，在完成任务过程中能发现问题、分析问题和解决问题；培养学生解决实际问题的思维能力；培养学生质疑和独立思考的习惯；培养学生团队协作能力。知识目标掌握一阶电路、零输入响应、时间常数的定义；掌握时间常数的物理意义。能力目标能正确根据电压/电流的衰减方程指出电路的时间衰减常数；能正确计算时间常数；能正确描述一阶电路的零输入响应过程。教学重点一阶电路、零输入响应、时间常数的定义；时间常数的物理意义。教学难点时间常数的计算；一阶电路零输入响应分析。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一阶电路的概念。提前一天发布预习任务通过学习通观看在线授课视频要求学生提前预习，对教学内容有提前的了解课中导学一阶电路的零输入响应（1）一阶电路的定义；（2）零输入响应的定义。（1）讲解一阶电路的定义；（2）讲解一阶电路的零输入响应，并通过生活案例帮助学生理解什么是零输入响应。（3）提问：根据活页教材的例题，判断电路图中的激励、响应是什么？（1）认真听讲，并做笔记；（2）独立思考。激发学生的学习兴趣，提高学习的积极性和学习质量。一阶RC（RL）电路的零输入响应（1）一阶RC电路：列写与求解一阶常系数线性齐次微分方程；响应特性；时间常数τ的定义、单位、计算方法和意义；（2）一阶RL电路：列写与求解一阶常系数线性齐次微分方程；响应特性；时间常数τ的计算方法和物理意义。（1）讲授一阶RC电路概念和计算方法；（2）讲授一阶RL电路概念和计算方法；（3）提问：理解为什么一阶电路存在零输入响应，零输入响应大体上是什么趋势？（3）发布任务：请学生完成活页教材的例题，并上传学习通APP。（1）独立思考并完成课堂练习题；（2）总结归纳列些一阶电路的零输入响应。通过课堂练习检测学生学习效果，通过总结归纳，提高解决问题的能力。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1、2、-4工单给学生打分，占80%;学生结合任务工单-1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采用练题巩固的方法，能够帮助学生掌握一阶电路的零输入响应的物理含义和计算方法，80%学生能够理解一阶电路的零输入响应和基本规律。与预期教学目标一致。特色创新善于利用信息化教学媒介开展教学，线上+线下、分组教学、任务驱动，大大提高学生课堂学习的主动性。诊断改进文科生较理科生理解更慢，特别是等电位分析法更难吸收掌握。在预习环节，注意提醒学生抓住教学难点多思考提问，教学过程重注意抓文科学生的参与度，特别注意文科学生的测试数据，及时调整教学节奏，课下开展针对性辅导。《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三一阶电路的零状态响应认识课程名称任务三一阶电路的零状态响应认识授课对象发电专业大一（上）学生教学课时理论课程4课时授课地点教室授课类型理论课程说明本任务为着重介绍线性电路的暂态分析。描述电路的方程是以时间为变量的微分方程，也称为时域分析，第三节主要讨论一阶电路在零状态下由外施激励所引起的响应。教学内容RC、RL电路在直流激励下的零状态响应；一阶电路的时间常数；RL电路在正弦激励下的零状态响应。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》学情分析知识基础知识储备：数理知识（高中数学物理基础）、专业知识（电路、电阻的基本概念与基尔霍夫定律）；现状：有一定的电路概念，但知识基础普遍较差，需要加强能力水平学习能力：跟学与自主学习能力较差，学习方法的推荐需要多加斟酌行为特征专业技能知识：处于空白状态，需要填补教学目标素质目标树立实事求是的求知理念；培养团队意识，强化互助协作能力；养成自主学习、持续学习的良好学习习惯。知识目标学生能说出什么是零状态响应能力目标学生能应用零状态相应的变化过程解题教学重点RC/RL电路零状态响应的推导教学难点如何控制充电的快慢教学策略教学组织组织方式：线上授课教学策略：主要采取任务驱动、互动讨论、认知理解、巩固复习的方式教学方法直观演示法、案例分析法、集体讨论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中导学并联电路的特点及常见计算方法（1）并联电路的特点；（2）并联电路的元件电压、元件功率、串联等效电阻的计算；（3）并联分流公式引入：（1）用体育课列队而战引出并联电路；（2）发布探究思考任务：并联电路的特点、如何计算每个元件的电压和功率？（3）用学习通选人，请同学总结并联电路的特点和并联分流计算公式（1）独立思考任务；（2）在学习通上完成互动任务；（3）观察电路，总结提炼并联电路的规律；（4）说出并联分压的内涵；通过生活化的例子，帮助学生理解并联概念，引导学生独立思考，主动参与课堂互动。等电位分析法等电位分析法的步骤展示教材图图片，发布小组探究任务，请同学们思考图中电路电阻的串并联关系，请各小组代表说出小组研究结论，教师讲解正确答案，请同学总结等电位分析的步骤。参与小组探究任务；说出研究成果；记录等电位分析法步骤；通过小组探究共同探讨课堂问题，培养学生合作探究意识，通过口述探究成果培养学生的口头表达，总结提炼能力。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概念，95%以上学生能够准确辨识电路中的一阶电路的不同时态的电路图。特色创新善于利用信息化教学媒介开展教学，线上+线下、分组教学、任务驱动，大大提高学生课堂学习的主动性。诊断改进文科生较理科生理解更慢，更难吸收掌握。在预习环节，注意提醒学生抓住教学难点多思考提问，教学过程重注意抓文科学生的参与度，特别注意文科学生的测试数据，及时调整教学节奏，课下开展针对性辅导。《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