3.2 线路的安装与调试（教案）《简单电子线路装接与维修》（劳保版）同步精品课堂

《简单电子线路装接与维修》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务3.2 线路的安装与调试 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 中职学生在电子技术学习中，已掌握基础元件识别（如电阻、电容）和简单电路焊接技能，但对集成稳压器原理、印制电路板（PCB）制作等复杂内容仍较陌生。从认知特点看，学生对直观操作兴趣高，但抽象电路分析能力较弱，需通过“理论+实训”双轨教学强化理解。在学习LM317可调电源时，易出现引脚接反、焊点虚焊等问题，需重点示范指导；手工制板环节中，腐蚀不均匀、钻孔偏位等操作失误常见，需通过分组协作和教师巡视及时纠正。整体而言，需以“做中学”为核心，结合案例拆解难点，提升学生实践能力与问题解决能力。 背景分析 在电子信息行业中，可调稳压电源是实验室、维修台的核心设备，广泛应用于单片机开发、电机驱动等场景。LM317作为经典三端稳压器，其电路结构简洁、调节灵活，是中职生掌握可调电源原理的理想载体。同时，印制电路板（PCB）是电子元件的载体，手工制板技能是电子装接的基础，也是职业岗位（如电子装配工、调试员）的核心能力之一。通过本任务学习，学生不仅能掌握“变压-整流-滤波-稳压”的电源设计全流程，还能体验从原理图到实物的转化过程，为后续学习复杂电子产品装配奠定基础，更能培养严谨的工艺规范和安全意识。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力(技能)目标 养成安全用电习惯，如通电前检查电路阻值；树立工艺规范意识，如焊点光亮、引脚留头＜1mm；培养团队协作能力，在分组制板中分工完成拓图、腐蚀等环节；增强责任意识，通过电路调试排查故障，提升耐心与细心。 理解LM317稳压原理，掌握输出电压公式Uo=1.25×(1+RP/R1)及参数意义；识别电源变压器、整流二极管等元件型号与作用；熟悉PCB分类（单/双面板）、覆铜板材料特性及手工制板流程（下料→腐蚀→打孔）。 能规范焊接LM317电路，正确连接变压器绕组与滤波电容极性；熟练使用万用表检测关键点电压（如变压器次级、LM317输入输出）；掌握贴图法手工制板，能完成导线腐蚀、焊盘打孔及助焊剂涂敷；能根据故障现象（如无输出电压）排查元件损坏或接线错误。 学习任务 描述 通过理论分析与实践操作，完成单电源可调稳压电源的设计与制作。具体任务包括：①识读LM317电路原理图，明确各元件功能；②使用万用表检测LM317、电位器等元件好坏；③按工艺规范焊接电路，注意LM317引脚顺序（输入-输出-调节）；④采用贴图法手工制作PCB，完成腐蚀、打孔与元件装配；⑤调试电源，测量输出电压调节范围，分析输入电压与负载对输出的影响。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 电路原理与元件作用：LM317三引脚功能、基准电压（1.25V）意义，R1/RP对输出电压的调节机制，保护二极管VD3/VD4的防反接作用。 手工制板关键工艺：覆铜板下料尺寸精度、拓图时焊盘定位、腐蚀液浓度与操作时间控制、钻孔与助焊剂涂敷规范。 电路调试步骤：通电前电阻检测、输出电压调节方法、纹波观察与故障排查流程（如无输出时检查LM317输入电压）。 教学难点 抽象原理具象化：学生难以理解LM317内部基准电压与电阻分压的关系，易混淆调节端的反馈机制。 PCB制作精度控制：腐蚀时易出现导线过细或焊盘脱落，钻孔位置偏差导致元件无法安装，需精准操作。 动态调试逻辑：输入电压波动、负载变化对输出电压的影响分析，需结合公式计算与实测数据对比。 教学难点突破方法 原理讲解：用“水管分压”类比电阻分压，辅助动画演示LM317内部工作流程。 制板实操：教师示范腐蚀时间（约15分钟）与钻孔技巧（垂直下钻），学生分组练习并互评质量。 调试引导：通过“故障卡片”模拟常见问题（如RP断路），引导学生用万用表逐段排查。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《简单电子线路装接与维修》，主编：朱彦齐；中国劳动社会保障出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾 (2分钟) [引入主题](2分钟) 任务引入：回顾“固定三端稳压器7805”的引脚功能与输出电压特点，对比引出LM317“可调”特性；复习二极管单向导电性，提问“全波整流电路由几只二极管组成？” 展示7805与LM317实物，提问引导学生观察引脚差异；黑板绘制全波整流电路图，邀请学生标注二极管极性。 观察对比两种稳压器，回答引脚数量与功能；回顾整流电路知识，标注二极管方向，巩固“交流电转直流电”原理。 通过新旧知识衔接，激活已有认知，为LM317原理学习铺垫；强化整流电路基础，避免电源制作中出现二极管接反等低级错误。 新课导入 (3分钟) [新课引入](3分钟) 展示实验室可调电源实物，演示输出电压从5V调至12V的过程；提出问题“如何用一个元件实现电压连续调节？”引入电位器与LM317的组合应用。 操作电源为不同设备（单片机、小风扇）供电，提问“为何同一电源能适配不同电压需求？”播放LM317调压动画，强调“电阻分压”核心原理。 观察电源调节过程，思考电压可调的实现方式；结合动画理解电位器改变电阻值的作用，初步建立“元件功能”关联。 从生活场景切入，激发好奇心；通过直观演示与问题链，明确学习目标，降低抽象原理的理解难度。 探索新知 (2分钟) 一、电位器的应用 电位器是一种可调电阻器,对外有三个引出端,其中两个为固定端,一个为滑动端(也称中心抽头)。滑动端在两个固定端之间的电阻体上做机械运动,使其与固定端之间的电阻发生变化。 电位器按接触方式及材料可分为接触式(线绕、实芯、膜式)和非接触式(光电、磁敏)电位器;按结构特点可分为单圈、多圈、单联、双联、带开关、锁紧和非锁紧电位器;按调节方式可分为旋转式和直滑式电位器。 1. 电位器的型号命名 电位器的型号命名与电阻器类似。第一部分为主称(用字母W表示电位器),第二部分为材料,第三部分为分类,第四部分为序号。 2. 电位器的主要技术参数 电位器除了和电阻器一样有标称电阻、额定功率、精度等级等技术参数外,还有阻值变化规律。带开关的电位器还有开关电压及载流量的限值。 3. 电位器的选用原则 (1)根据电路实际要求,选择合适的型号。在一般电路中或使用环境较好的场合,如在室内工作的收录机,VCD设备中的音量、音调控制用电位器,均可使用碳膜电位器,规格全、价格低。如需要做精密调节,且损耗功率较大,可选用线绕电位器。在工作频率较高的电路中,应选用玻璃釉电位器。 (2)根据用途选择电位器的阻值变化特性。 (3)选用电位器时,还应注意尺寸大小和旋转轴柄的长度、轴端样式和轴上是否需要锁紧装置等。经常需要调节的电位器,应选择轴端铣成平面的,以便安装旋钮;不需经常调节的,可选用轴端带有刻槽的,调整好后不再经常转动。收音机中的音量控制电位器,一般选用带开关的电位器。 (4)电位器的转轴应放置灵活,松紧适当,无机械噪声。 分发LM317电路板套件，引导学生观察元件布局，提问“哪些元件与电压调节直接相关？”组织小组讨论电位器、R1、LM317的连接关系。 对照原理图，指认RP、R1、LM317的位置；小组讨论后推测“RP旋转→电阻变化→输出电压变化”的逻辑，尝试用欧姆定律解释电流路径。 通过实物观察与小组讨论，培养学生“从现象看本质”的思维习惯，在探索中构建“元件布局电路功能”的对应关系，为深入学习原理埋下伏笔。 学习新知(14分钟) 二、三端稳压器 可调三端集成稳压器LM317:集成三端稳压器LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。 (1)LM317的输出电压范围是1.2~37V,负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单,仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外,它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 (2)LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常LM317不需要外接电容,除非输入滤波电容到LM317输入端的连线超过6 in(约15cm)。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高得多的纹波抑制比。 (3)LM317有许多特殊的用法,比如把调整端悬浮到一个较高的电压上,可以用来调节高达数百伏的电压,只要输入输出压差不超过LM317的极限即可。还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上,实现可编程的电源输出。 (4)特性简介 可调整输出电压低至1.2V;保证1.5A输出电流;典型线性调整率0.01%;典型负载调整率0.1%;80dB纹波抑制比;输出短路保护;过流、过热保护;调整管安全工作区保护;标准三端晶体管封装。 LM317的输人最高电压大于30V,输出电压为1.5~32V,电流1.5A。不过在使用时要注意功耗问题和散热问题。LM317有三个引脚,一个为输入,一个为输出,一个为电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载,电压调节引脚分为两路,一个引脚接电阻(200Ω左右)到输出引脚,另一个接可调电阻(几千欧左右)到地。输入和输出引脚对地要接滤波电容。 黑板绘制LM317典型应用电路图，标注“变压整流滤波稳压”四大模块；重点讲解1.25V基准电压的作用，推导输出电压公式Uo=1.25×(1+RP/R1)，举例计算当RP=0Ω和4.7kΩ时的输出电压。 跟随教师思路，在学案上填写各模块功能；代入数值计算，理解RP阻值对输出电压的影响，如RP=4.7kΩ时，Uo≈1.25×(1+4700/240)≈25V。 通过模块化分解，降低电路复杂度；结合具体数值计算，将抽象公式转化为可感知的电压范围，强化“数学工具解决工程问题”的能力。 317系列稳压块的型号很多,如LM317HVH、W317L等。 作为稳压电源的输出电压计算公式,R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先,317稳压块的输出电压变化范围是U。=1.25~37V(高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等,其输出电压变化范围是U。=1.25~45V),所以R2/R1的比值范围只能是0~28.6。其次,317稳压块都有一个最小稳定工作电流,有的资料称为最小输出电流,也有的资料称为最小泄放电流。 最小稳定工作电流的值一般为1.5~5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时,317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时,317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源,但未注意317稳压块的最小稳定工作电流,那么稳压电源可能出现不正常现象,即稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。 使317稳压块稳定工作的措施是保证 U/(R1+R2)=1.5~5mA,R2/R1的值为0~28.6。 展示覆铜板、胶带、腐蚀液等制板材料，示范贴图法步骤：用复写纸拓印导线图形→用刻刀去除非导线区域胶带→浸入三氯化铁溶液腐蚀。强调“焊盘保留完整”“腐蚀时间不宜过长”等要点。 观察教师操作，记录关键步骤（如定位孔数量≥3个）；分组尝试在废板上练习拓图，用直尺辅助刻画胶带边缘，体验“保护导线、腐蚀多余铜箔”的制板逻辑。 通过直观示范，突破“腐蚀控制”这一难点；让学生在动手尝试中感受制板工艺，加深对“减法加工”（去除无用铜箔）的理解。 三、任务实施--电子元器件的检测 1.实训目的 （1）能检测三端稳压器LM317的好坏和极性。 （2）能进行电位器测量与质量判别。 2.主要实训器材的认识 3.实训内容 （1）电位器的测量与质量判别 电位器的识别和检测 电位器的识别和检测 （2）三端稳压器LM317的检测 分别用万用表的欧姆挡中的Rx10k挡正、反向测量稳压器的控制端和输出端,用万用表的红表笔接控制端,黑表笔接输出端,则正向电阻应在32~36 kΩ范围内,而反向电阻应在0.3~0.5MΩ范围内。用万用表Rx1k挡的欧姆挡正、反向测量稳压器的输出端和输入端,用红表笔接输出端,黑表笔接输入端,则正向电阻应在15~19kΩ范围内,而反向电阻应在6~8kΩ范围内。用万用表R×10k挡的欧姆挡正、反向测量稳压器的控制端和输入端,用红表笔接控制端,黑表笔接输入端,则正向电阻应在98~101 kΩ范围内,而反向电阻应在40kΩ左右。 演示通电前检测：用万用表测变压器初级电阻（非0Ω）、LM317输入输出端对地电阻（非短路）；通电后调节RP，用示波器观察输出纹波，对比有无C3/C4时的波形差异，说明滤波电容作用。 模拟检测步骤，记录电阻测量值；观察波形变化，理解“纹波越小→电压越稳定”；讨论“若输出电压不变，可能是RP还是LM317损坏？” 强化“安全第一”的操作规范；通过波形对比，直观呈现元件功能，培养“仪器辅助分析”的调试能力。 学生再练习(6分钟) 4、分配任务：(6分钟)(思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力) 1)、以小组为单位回答问题：提供故障电路板（如RP虚焊、C4极性反接），要求学生：①用万用表检测电路通断；②通电后测量输出电压，记录现象；③根据现象排查故障点。 教师活动：巡回指导，观察学生检测流程，提示“先测电阻再通电”“电解电容极性标识”；针对共性问题（如不会使用欧姆挡），再次示范表笔接法。 2)、每组派出代表回答老师提问 4)、学生分组相互评价 5)、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂总结 (2分钟) 教师总结(2分钟) 同学们，今天我们学习了LM317可调稳压电源的核心知识：从变压器降压到LM317稳压，每个环节都需要精准设计与规范操作。重点要记住输出电压公式和电位器的调节作用，手工制板时注意焊盘保护与腐蚀时间。调试中遇到问题不要慌，先断电检测电阻，再逐步排查元件。希望大家课后复习制板步骤，为下节课独立制作PCB做好准备。 布置下节课任务(40分钟) 布置下节课任务(40分钟) 预习下节课内容 布置作业(13分钟) [完成作业](13分钟) (1)绘制LM317电路原理图，标注元件参数；​ (2)设计输出520V可调电源，计算R1/R2阻值组合，说明选型理由。 板书设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 本次教学以“做中学”为导向，结合实物演示与分组实操，多数学生能掌握LM317调压原理与制板流程，但仍存在以下问题：①部分学生对公式推导理解不深，需在后续课中通过仿真软件（如Multisim）动态演示电压变化；②手工制板时，腐蚀不均匀导致导线断裂的情况较多，可优化腐蚀液温度（如加热至50℃）或改用更易操作的感光法；③小组协作中，个别学生参与度低，需明确分工（如组长负责拓图，组员负责腐蚀），提升全员参与感。后续教学可增加微课资源，供学生课前预习元件原理，课中聚焦实操难点，进一步提升教学效率。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 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 $$