3.3 安装与测试电阻混联电路（教案）-《电工基本电路安装与测试》同步精品课堂(高教版·第2版)

《安装与测试直流电路—安装与测试电阻混联电路》教案 课 题 3.3安装与测试电阻混联电路 课 型 理论 课 时 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 在《电工基本电路安装与测试》中，本节电阻混联电路知识是关键内容。任务实施部分，从安装到测量、分析，循序渐进引导学生掌握混联电路实操与原理，强化动手与思维能力，为复杂电路学习奠基。任务拓展进一步深化知识应用。电路中各点电位分析，是理解电路运行细节的必备技能，让学生学会精准定位电路状态；负载获得最大功率条件，则聚焦于电路优化，使学生明白如何提升能源利用效率，契合电工实践需求，助学生走向专业精通之路。 学情分析 中职学生在学习本节电阻混联电路知识时呈现出一定特点。在基础技能方面，经过前期学习，他们具备一定动手操作能力，对安装电阻混联电路兴趣颇高，能在教师引导下完成连接与测量任务，但操作规范性和熟练度有待提升。在知识理解上，部分学生对电路原理的抽象思维稍弱，像各点电位分析，理解电位计算步骤有困难；对于负载最大功率条件，虽对公式推导好奇，但难以迅速联系实际应用。教学中需多引入生活案例，如音响功率匹配，以形象化方式辅助学生掌握知识，提升学习效果。 学习目标 1. 能依据电路图规范安装电阻串联电路，操作熟练。 2. 熟练运用电表准确测量串联电路各项电学量。 3. 掌握电阻法与电压法排查串联电路故障技巧。 学习重难点 学习重点 1. 电阻混联电路的连接、测量与等效电阻分析：掌握按图连接 3 个电阻组成混联电路，用万用表准确测量并理解不同连接下等效电阻差异原因。 2. 电路中各点电位计算方法：依据步骤，确定参考点、元件极性，精准计算电路各点电位。 学习难点 1. 复杂混联电路等效电阻推导：面对多层嵌套混联，理清电阻串并联关系，正确推导等效电阻公式。 2. 负载获得最大功率条件的实际应用：理解电源内阻与负载电阻匹配原理，能在实际电路（如音响）中运用该条件优化功率输出。 教学方法 讲授法、讨论法、小组合作、任务驱动 课前准备 1. 准备 3 个 100Ω 电阻器、万用表及连接导线，确保可用。 2. 熟悉教材中电阻混联电路相关基础理论知识。 3. 收集生活中如音响电路的负载匹配应用实例。 教学媒体 PPT、画图 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 课程伊始，教师手持 3 个 100Ω 电阻器，展示图 3.16，邀请学生一同依照图示连接实物，构建混联电路，过程中及时纠错，强化动手能力。电路搭建完毕，教师分发万用表，引导学生测量等效电阻与分电阻并记录，抛出问题：“不同连接的混联电路，等效电阻为何不同？” 启发思考电路结构。 接着，引入生活中的电路情境，如手电筒电路，提问：“怎样确定电路各点电位？” 讲解电位计算步骤。最后，以音响设备为例，追问：“功放与扬声器怎样连接，扬声器能获最大功率？” 引导探讨最大功率条件，激发学习热情。 1.在教师展示电阻器与电路图后，学生分组合作，依照图 3.16 动手连接电阻，搭建混联电路，期间相互交流讨论，及时向教师请教连接过程中的问题，确保电路连接正确。完成搭建后，使用万用表进行测量，并如实记录等效电阻和分电阻的数据，接着针对教师提出的 “不同连接的混联电路，等效电阻为何不同？” 问题，小组内展开深入探讨，结合所学知识分析电路结构，尝试画出等效电路图来辅助理解。 2.结合教师引入的手电筒电路情境，学生认真思考 “怎样确定电路各点电位？” 这一问题，依据教师讲解的电位计算步骤，在纸上画出简单的手电筒电路草图，标记出各元件、参考点，自行判断电流方向，确定各元件两端电压极性，再尝试从不同待求点出发，沿多种路径计算电位，对比结果，加深对电位概念和计算方法的理解。 3.围绕音响设备的例子，学生积极回应教师追问的 “功放与扬声器怎样连接，扬声器能获最大功率？” 问题，查阅资料、回顾所学的负载获得最大功率条件相关知识，小组间辩论不同连接方式的优劣，计算在匹配与不匹配状态下扬声器的功率，深入探究最大功率输出定理在实际中的应用，最后总结并分享自己的发现。 1.通过让学生亲自搭建混联电路并测量数据，培养学生的动手实践能力、团队协作精神以及对实验数据的严谨态度。提出关于等效电阻差异的问题，激发学生主动思考电路结构，促使学生将理论知识与实际操作相结合，提升分析问题、解决问题的能力，强化对混联电路本质的理解。 2.利用生活中的手电筒电路情境，将抽象的电位知识具象化，引导学生从熟悉的场景入手，按照教师讲解步骤进行实践操作，帮助学生轻松掌握电路中各点电位的确定方法，克服知识难点，培养学生学以致用的能力，提高学习的积极性和自信心。 3.以音响设备为切入点探讨最大功率条件，既贴近生活又紧扣专业知识，激发学生的好奇心与求知欲。让学生自主查阅资料、辩论、计算，培养学生的自主学习能力、批判性思维能力以及运用数学知识解决实际问题的能力，使学生深刻认识最大功率输出定理的重要性和实用性，拓展知识深度与广度。 活动二： 调动思维 探究新知 一.任务实施（与实际相结合） 1.安装电阻混联电路 将3个100Ω的电阻器按图3.16(a)、(b)所示连接，图3.16(c)、(d)所示是它们的实物图。 2.测量电阻混联电路 用万用表分别测量3个电阻混联电路的等效电阻和分电阻，将测量结果记入表 3.7。 3.分析电阻混联电路 如图 3.16(a)、(b)所示的电路，既有电阻串联又有电阻并联，称为混联电路。由表3.7可以看出，测量混联电路1的等效电阻约为150，测量混联电路2的等效电阻约为67只。为什么呢?我们一起来分析。 如图3.16(a)所示混联电路的3个电阻的连接关系为:R与R并联后，再与R串联，其等效电阻：R=R1+R2//R3=150Ω 如图 3.16(b)所示混联电路的3个电阻的连接关系为:R,与见串联后，再与R并联，其等效电阻： R=(R1+R2)//R3≈67Ω 1.学生分组，领取 3 个 100Ω 电阻器及相关实验器材，依据图 3.16 (a)、(b) 和对应的实物图示例，分工协作进行电阻混联电路的安装。安装过程中，小组成员互相监督、检查，确保连接准确无误，如有疑问及时向老师或其他小组求助。完成安装后，各小组使用万用表按照规范操作，仔细测量混联电路的等效电阻和分电阻，并如实将测量结果记录到表 3.7 中。之后，针对测量所得的不同等效电阻值，结合电路连接方式，在小组内展开热烈讨论，尝试运用所学的电阻串并联知识去剖析造成差异的原因，主动绘制简化的等效电路图辅助分析，将理论与实际测量紧密联系。 2.认真聆听老师对混联电路的讲解，特别是关于图 3.16 (a)、(b) 两种电路连接关系的分析，在笔记本上详细记录等效电阻计算公式的推导过程，如 R = R1 + R2//R3 和 R = (R1 + R2)//R3 的由来，同时结合自己小组安装和测量的实际体验，加深对混联电路结构特性的理解，思考不同连接顺序对电路整体性能的影响，有疑问随时举手提问，确保对知识的掌握没有盲点。 1.通过让学生亲自动手安装电阻混联电路并进行测量记录，培养学生的实践操作技能、团队协作意识以及严谨的科学实验态度。促使学生在实际操作中直观感受电阻混联电路的构成，为后续深入理解电路原理奠定基础。组织学生对测量结果进行讨论分析，旨在激发学生主动探索知识的欲望，引导他们运用已学的电阻串并联知识去解决实际问题，提高学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的逻辑思维能力，让学生深刻认识到理论知识与实践操作相辅相成的关系。 2.安排学生聆听讲解并记录推导过程，一方面是强化学生对混联电路关键知识点的记忆，让学生知其然且知其所以然；另一方面结合自身实践体验加深理解，有助于学生将抽象的电路理论知识具象化，便于更好地掌握混联电路的结构特性以及不同连接方式的差异，从而提升学生对电路知识的综合运用能力，为后续学习更复杂的电路知识做好铺垫。 活动三： 调动思维 探究新知 二、任务拓展（增强与学生的互动） 1.电路中各点电位分析 电路中某点的电位是该点与参考点之间的电压。因此，求电路中某点的电位，就是求该点与参考点之间的电压。从这个角度来说，求电位可以归结为求电压。电路中各点的电位，就是从该点出发通过一定的路径到达参考点，其电位等于此路径上全部电压降的代数和。各点电位计算的一般步骤为: (1)确定电路中的参考点 电路中有时可能指定参考点。如未指定，可任意选取，一般选择大地、机壳或多条导线的公共点为参考点。 (2)确定电路各元件两端电压的正、负极性 电源电动势的正、负极性直接根据其已知的正、负极性确定，电阻两端电压的正、负极性根据电路的电流方向确定电阻两端电压的正、负极性。 (3)从待求点开始沿任意路径绕到参考点，则该点的电位等于此路径上全部电压降的代数和。 2.负载获得最大功率的条件 在闭合电路中，电源电动势所提供的功率，一部分消耗在电源的内电阻r上，另一部分消耗在负载电阻R上。那么，当R变化时，R为何值，负载能从电源获得最大的功率呢? 数学分析证明:当负载电阻R和电源内阻r相等时，电源输出功率最大(负载获得最大功率 P)，即当R=r时，Pmax=E²/4r 式中： Pmax——负载获得的最大功率，单位是W; E—电源电动势，单位是V; r—电源内阻，单位是Ω。 使负载获得最大功率的条件也称为最大功率输出定理。 在无线电技术中，把负载电阻等于电源内阻的状态称为负载匹配，也称阻抗匹配。负载匹配时，负载(如扬声器)可以获得最大的功率。如功放(扩音器)与扬声器的匹配就包括负载匹配(如图3.19所示)，否则会降低输出功率，增大失真。 1.学生以小组为单位，针对给定的简单串联、并联或混联电路示例（可手绘或参考教材），依据电路中各点电位计算步骤进行实践操作。首先，共同讨论并选定参考点，用不同颜色的笔在电路图上标记出来。接着，依据电源正负极和所学的电流方向判断方法，确定电路中各元件两端电压的正、负极性，也在图上做好标注。然后，每位组员分别选取电路中的不同待求点，沿着各自选择的路径，运用欧姆定律计算路径上的电压降，最后将这些电压降取代数和，得出各待求点的电位值，并在小组内分享交流计算过程与结果，对比不同路径计算的一致性，讨论差异原因。 2.结合生活中的常见电子设备，如手机充电器、小型音响等，学生自主查阅资料了解其内部大致电路结构（重点关注电源与负载部分），假设已知电源电动势和内阻数值（教师可提供简单数据示例），运用所学的负载获得最大功率的条件公式，计算当负载电阻变化时，负载所能获得的功率变化情况。通过列表或绘制简单图表的方式，直观呈现功率随负载电阻变化的趋势，然后小组讨论在实际使用这些设备时，如何确保设备性能最优，以及负载匹配原理在其中的应用，最后整理思路，向全班汇报分享成果。 1.让学生通过对具体电路进行各点电位计算的实践操作，将抽象的电位知识转化为实际动手能力。小组合作形式既能培养学生的团队协作精神，又能让学生在交流分享中加深对知识的理解，不同路径计算的对比促使学生深入思考电路特性，强化对电位概念、计算方法以及相关判断步骤的掌握，提高学生解决实际电路问题的能力，为今后学习更复杂的电路分析打下坚实基础。 2.引导学生从生活中的电子设备入手，激发学生对知识的应用兴趣。自主查阅资料和计算功率变化，培养学生的自主学习能力、信息搜集与整理能力以及运用数学工具分析问题的能力。小组讨论和全班汇报分享成果环节，促进学生之间的思想碰撞，让学生深刻理解负载获得最大功率的条件在实际中的重要性，以及如何运用这一原理优化电子设备性能，拓宽学生的知识面和视野，提升学生的综合素养。 活动四： 巩固练习 素质提升 总结和复习阶段： 同学们，我们学习了电阻混联电路，包括安装、测量和分析。还拓展了电路电位分析和负载获最大功率条件。希望大家掌握混联电路知识，理解电位计算和功率原理，提升电路分析能力。 学生跟随教师的总结回顾，对照自己的笔记，对重点知识进行再次梳理和记忆，加深对知识的理解。对于自己仍然存在疑问的地方，及时向教师提问，确保对本节课知识的全面掌握。 帮助学生梳理本节课的知识框架，强化重点知识的记忆，解决学生在学习过程中存在的疑惑，使学生对所学知识有更清晰、更深入的理解，为后续的学习和实践打下坚实的基础。 课堂小结 作业布置 1. 绘制电阻混联电路1和2的等效电路图，标注清晰。 2. 计算给定电路中某点电位，写出详细步骤。 3. 分析某电器负载匹配情况，说明功率变化原理。 板书设计 一、任务实施 1. 安装电阻混联电路 0. 展示图 3.16(a)(b) 0. 按图连接 3 个 100Ω 电阻器，对应实物图 3.16(c)(d) 0. 强调连接要点与规范 1. 测量电阻混联电路 0. 万用表使用讲解 0. 测量等效电阻、分电阻 0. 记录结果至表 3.7（画出表格示例） 1. 分析电阻混联电路 0. 混联电路定义：串联 + 并联 0. 以电路 1、2 为例： 0. 电路 1：R1 与 R2 并联后与 R3 串联，画等效电路图，推导 R = R1 + R2//R3 = 150Ω 0. 电路 2：R1 与 R2 串联后与 R3 并联，画等效电路图，推导 R = (R1 + R2)//R3 ≈ 67Ω 二、任务拓展 1. 电路中各点电位分析 0. 电位定义：某点与参考点间电压 0. 计算步骤： 0. 确定参考点：指定或选大地、机壳等，举例标注 0. 确定元件电压极性：电源依已知，电阻依电流方向，画图示意 0. 从待求点沿路径到参考点，电位为电压降代数和，举例计算 2. 负载获得最大功率的条件 0. 闭合电路功率分配：画图说明电源电动势功率分于内阻 r 和负载电阻 R 0. 最大功率条件：R = r 时，Pmax = E²/4r，推导过程简述 0. 最大功率输出定理解释 0. 负载匹配（阻抗匹配）： 0. 概念：负载电阻 = 电源内阻 0. 实例：功放与扬声器，匹配优势，不匹配弊端 教学反思 在本次关于电阻混联电路的教学中，任务实施环节，学生通过亲自动手安装、测量与分析电路，对混联电路结构有了直观认识，激发了探索欲，但部分学生在连接电路时操作不够熟练，后续需强化实操训练。任务拓展部分，电路电位分析对学生抽象思维挑战较大，虽结合步骤讲解，仍有学生理解困难，应多引入实例深化理解。负载最大功率条件，学生对公式推导兴趣浓厚，可增加生活案例，如手机充电原理，助其领悟知识实用性。整体而言，教学方法需持续优化，以提升学生学习成效。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$