3.2 初识模拟电路（教学设计）通用技术苏教版2019选择性必修1

课题 3.2初识模拟信号——二极管 课时 2课时 教材版本 苏教版通用技术选择性必修1 年级 高二 教学目标 技术意识： 能辨析晶体二极管的结构和类型 工程思维： 1. 能分析晶体二极管基本应用电路 2. 能阐明简单晶体二极管的组成和工作原理，并能识读晶体二极管的特性曲线，掌握晶体二极管在模拟电路中的运用 教学重难点 重点：能辨析晶体二极管的结构和类型 难点：能分析晶体二极管基本应用电路 学情分析 学生已经学习控制系统的基本概念，对开环、闭环控制有初步认识；通过前期课程了解了常见传感器（如光敏、热敏电阻）的特性，能识读简单电路图。同时也具备在面包板上搭接简单电路的操作能力，但对信号处理中的电子元器件（如三极管、集成电路）认识不足，对信号转换过程理解较模糊。基于学生“已知”与“未知”的差距，从生活案例切入，通过对比实验和数字化体验活动化解抽象概念，符合从具体到抽象的认知规律。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动：展示智能手机和LED台灯图片 提问：这些设备中都有一个共同的重要电子元件，它虽然微小却不可或缺，大家知道是什么吗？ 学生活动：思考问题并积极回答。 展示二极管应用场景对比图：从早期收音机到现代计算机，强调技术进步但基本原理不变 提问引导：为什么一个小小的二极管能有如此大的作用？它内部有什么奥秘？ 设计意图：激发探究兴趣，自然引出课题。 二、 探究活动 新知讲解 任务一：感知二极管的结构与应用 （1） PN结的形成：教师介绍P型半导体、N型半导体和PN结，让学生了解PN结的形成。 （2） 二极管的结构、符号与实物图：教师简述二极管的结构、电路符号及普通二极管的实物图，特别是其正负极的判断。 （3） 二极管的工作原理：教师通过电路图讲解二极管的单向导电特性。 （4） 二极管的伏安特性曲线： 教师活动：展示二极管的伏安特性曲线图，介绍曲线图中的死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区。 师：从曲线上可以看出，当二极管正向导通时，其两端电压基本保持不变，这称为正向导通压降；当二极管两端反向施加电压时，其反向电流很小（微安数量级），这称为二极管处于反向截止状态；当反向电压很大时，二极管被反向击穿（UBR又叫作反向击穿电压），反向电流急剧增加，严重时会造成二极管永久性损坏。 （5） 二极管的分类：分别展示整流、发光、稳压、光敏二极管的实物图片，介绍各自的电路符号以及工作特性。 整流二极管：主要用于将交流电转变为直流电；有色环一段为负极 发光二极管：主要用于制作各种指示灯和环保光源；内部金属片小的为正极 稳压二极管：要反向接在电路中才能使用；有色环一段为负极 光敏二极管：要反向接在电路中才能使用；引脚长的一端为正极 （6） 二极管的应用：介绍半波整流和全波整流的电路原理以及输出电压随时间的变化。 半波整流电路 全波整流电路 学生活动：二极管电路分析 已知:某发光二极管的额定工作电压是１.8V，AB间的二极管是硅管。 问:电路中的发光二极管 LED能正常发光吗? VAB的电压值是? 教师活动：引导学生用电位分析电路。 知识回顾：学生回忆多用电表检测电阻的步骤和过程 （7） 二极管的检测：介绍如何用指针式多用电表检测二极管的正反向电阻 判断二极管的电极：将多用电表调至欧姆挡(x100或x1kΩ挡)，欧姆调零后，用两个表笔分别接二极管两个电极，测得一个电阻值，再将两个表笔调换，测得另一个阻值。比较两个阻值，小的那次黑表笔所接一端为二极管的正极，另一端为负极。若用x10kΩ挡测量发光二极管时，二极管能微微发光，则此时测量的是正向电阻，黑表笔接正极。 判断二极管的质量好坏：若测得二极管的正、反向电阻值均很小或为0Ω，则说明二极管内部短路，若测得二极管的正、反向电阻值均很大，则说明二极管内部断路。（注:判断一个二极管好坏时，必须测量正、反电阻，正向电阻小、反向电阻大，二极管质量才是好的） 三、 课堂小结 1.将一个带有PN结的半导体材料封装在一个密封的管壳之中，并用引线引出电极，就成了一个半导体二极管。 2.对于发光二极管（LED），新的引脚长的为正极，管壳内金属片大的一端为负极。 3.普通发光二极管的导通电压一般在1.6—2.3 V之间，在实际电路中通常选用一个电阻进行分压、限流，使二极管正常发光（正常发光时电流约3—20 mA）。 设计意图：以表格的形式总结本节课的内容，能帮助学生理顺本节课的知识点。 四、 拓展延伸 不同颜色的发光二极管（LED）的正向导通电压并不相同，具体数据如下： 红色发光二极管的压降为2.0--2.2V  黄色发光二极管的压降为1.8—2.0V  绿色发光二极管的压降为3.0—3.2V  正常发光时的额定电流约为20mA。 设计意图：帮助学生进一步理解不同颜色发光二极管导通电压不同。 五、 课堂练习 1. 下列四个晶体管的电路符号中,属于发光二极管的是 （　　） 答案：B 解析：A项为普通二极管;B项为发光二极管;C项为光敏二极管;D项为稳压二级管。 2.下列判断二极管正负极的方法中,错误的是（　　） A.二极管管壳上有色点的一端为负极 B.二极管管壳上有色环的一端为正极 C.发光二极管引脚长的为正极 D.发光二极管管壳内金属片大的一端为负极 答案：B 解析：二极管管壳有色环的一端为负极。 3.下列说法中错误的是 （　　） A.二极管有整流、检波、稳压等作用 B.二极管具有单向导电性 C.未拆封的发光二极管引脚短的为正极 D.二极管通常用锗﹑硅制造 答案：C 解析：未拆封的发光二极管(LED)引脚中长脚为正极。 4.如图所示为简单二极管(硅管)电路,则输出电压值U为 （　　） A.0 V B.3 V C.2.3 V D.0.7 V 答案：C 解析：由题分析可知 ,VD导通的电压约为0.7 V,则U≈3 V－0.7 V＝2.3V 板书设计 教学反思 1.紧扣课程标准要求，理论联系实际，通过整流电路激发学生学习兴趣。 2.可进一步优化内容层次，设计一些具有挑战性的拓展任务供学有余力的学生探索。 3.部分学生理论迁移能力较弱，需加强原理与现象的关联引导；需进一步培养严谨的实验习惯。 课题 3.2初识模拟信号——三极管 课时 2课时 教材版本 苏教版通用技术选择性必修1 年级 高二 教学目标 技术意识： 能辨析晶体晶体三极管的结构和类型 工程思维： 3. 能分析晶体三极管基本应用电路 4. 能阐明简单晶体三极管共发射极放大电路的组成和工作原理，并能识读晶体三极管的特性曲线，掌握晶体三极管在模拟电路中的运用 教学重难点 重点：能分析晶体三极管基本应用电路 难点：并能识读晶体三极管的特性曲线，掌握晶体三极管在模拟电路中的运用 学情分析 学生已经学习控制系统的基本概念，对开环、闭环控制有初步认识；通过前期课程了解了常见传感器（如光敏、热敏电阻）的特性，能识读简单电路图。同时也具备在面包板上搭接简单电路的操作能力，但对信号处理中的电子元器件（如三极管、集成电路）认识不足，对信号转换过程理解较模糊。基于学生“已知”与“未知”的差距，从生活案例切入，通过对比实验和数字化体验活动化解抽象概念，符合从具体到抽象的认知规律。 课前准备 教学硬件环境：多媒体教室 教学资源：PPT课件 教学环节 教学过程 一、 课堂导入 创设情境 教师活动：展示话筒将声音放大的图片。 提问：为什么通过话筒能把声音放大？ 学生活动：思考问题并积极回答。 展示三极管集成电路图片。 设计意图：激发探究兴趣，自然引出三极管课题。 二、 探究活动 新知讲解 任务二：探究三极管的结构和组合形式 （8） 三极管的结构：教师介绍NPN型三极管和PNP型三极管的结构组成和电流流向，让学生了解三极管的两种类型。 （9） 三极管的电流关系：教师简述NPN型和PNP型三极管的电流流向。 （10） 三极管的常见类型：教师通过实物图片依次介绍直插式三极管、贴片式三极管、金属封装三极管和大功率三极管的特点。 （11） 三极管的管脚识别规律： （12） 多用电表检测三极管： ①判断三极管的管脚及类型 用指针式多用电表判断基极b和三极管的类型：将多用电表欧姆挡置于“R×100”或“R×1k”处，先假设三极管的某极为“基极”，并把黑表笔接在假设的基极上，将红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很小(或约为几百欧至几千欧)，则假设的基极是正确的，且被测三极管为NPN型管。 判断集电极c和发射极e：对NPN型三极管：把黑表笔接在假设的“集电极c”上，红表笔接到假设的发射极e上，并用手捏住b和c极(不能使b、c直接接触)，通过人体，相当于b、c之间接入偏置电阻，如图(a)所示，读出表头所示的阻值，然后将两表笔反接重测。若第一次测得的阻值比第二次小，说明原假设成立。 ②判断三极管好坏 测NPN型三极管：将多用电表欧姆挡置“×100”或“×1 k”处，将黑表笔接在基极上，红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都较小，再将红表笔接基极上，黑表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很大，则说明三极管是好的。 测PNP型三极管：将多用电表欧姆挡置“×100”或“×1 k”处，将红表笔接在基极上，黑表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都较小，再将黑表笔接在基极上，红表笔先后接在其余两个极上，如果两次测得的电阻值都很大，则说明三极管是好的。 任务三：体悟三极管的三种工作状态 （1） 三极管共发射极电路 师：利用三极管对信号进行处理时，三极管的三个极中，一个极输入信号，一个极输出信号，还有一个极则为输入和输出回路的公共端。如图所示为三极管共发射极电路，可以看出电路中有两组电源VBB和VCC，其中基极b与发射极e形成一个输入回路，基极输入电流用Ib表示；集电极c与发射极e形成一个输出回路，集电极输出电流用Ic表示；发射极e是两回路的公共端。 （2） 三极管的工作原理：观看三极管类比水管模型的放大原理视频，从视频切入，做截止、放大和饱和三种状态的电流和电压分析。 （3） 三极管的开关特性 师：三极管的饱和状态和截止状态相当于一个电子开关的接通和断开状态，常用于处理数字信号。 （4） 三极管的特性曲线 师：三极管的特性常用极间电压U与电流I之间的伏安（U-I）特性关系描述。 如图所示是三极管的输出特性曲线，它表示了三极管在不同Ib值的情况下Uce与Ic的关系。 三、 课堂小结 1.三极管用VT表示,内部结构是由两个PN结组成。 2.三极管需要有三个杂质半导体区域，可有两种组合形式，即NPN和PNP组合形式。 3.对于NPN型三极管，控制信号（基极电压）为高电平时，三极管导通，对于PNP型三极管，控制信号（基极电压）为低电平时，三极管导通。 设计意图：以思维导图的形式总结本节课的内容，能帮助学生理顺本节课的知识点。 四、 拓展延伸 介绍三极管的驱动和连接方式 1. 三极管驱动发光二极管 发光二极管串联了一个限流电阻作为三极管的集电极负载，Vi输入高电平时，三极管VT饱和导通，发光二极管VD发光；Vi输入低电平时，三极管VT截止，发光二极管VD不发光。 2. 三极管在电路中的两种基本连接方式 设计意图：帮助学生深入理解三极管的电路连接，为后续三极管动态电路分析的学习埋下伏笔。 五、 课堂练习 1. 下列电子元器件中属于三极管的种类有 （　　） A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 答案：B 解析：本题考查三极管的外形。①④是三极管,②③⑤是电位器。 2.如图所示是一只标号不清晰的三极管,用多用电表测量各极间电阻,若测量结果是RAB很小、RBA很大,RAC很小、RCA很大,RBC很大、RCB很大,则下列说法中正确的是 （ ） A.B是基极 B.C是基极 C.该三极管是NPN型三极管 D.该三极管是PNP型三极管 答案：C 解析：RAB很小、RBA很大，说明A和B之间有PN结,RAC很小、RCA很大，说明A和C之间有PN结，RBC、RCB很大，说明B和C之间没有PN结,则可判断A是基极；RAB、RAC很小说明基区是P型半导体,则该三极管是NPN型三极管。 3.在通用技术实践室中,小明用多用电表欧姆挡测量质量完好的硅三极管发射结正向和反向电阻。下列指针位置中与测量时的指针位置偏差最大的是 （ ） 答案：C 解析：三极管的发射结在测量极性时可以看作是一个二极管﹐反向电阻无穷大,多用电表的不同挡位测量指针都应该打向最左侧,C、D项正确;多用电表不同挡位测量二极管电阻大小不一样，挡位越大电流越大,那测得的正向电阻越小，A项和B项中,A项反而更大,偏差更大。 3. 在电路中测得4个硅材料三极管的三个电极的电位如图所示，下列分析中正确的是 （　　） 答案：C 解析：本题考查三极管的工作状态。三极管导通时，三极管的发射结应正偏，A、B、D项发射结均反偏，故三极管应处于截止状态；C项，Ub－Ue=0.7 V，三极管导通，又因为Ub＜Uc即集电结反偏，故三极管中作在放大状态。 5.如图所示是小明在电子控制技术实践课上搭建的电路，经测量VT的Ubc=0.7 V ，Uce=3 V。下列关于VT工作状态的判断中，正确的是（ ） A.饱和状态 B.放大状态 C.截止状态 D.条件不足，无法判断 答案：B 解析：根据Uce=3 V，可以判断三极管处于放大状态；如果是截止状态；Uce接近6 V；如果是饱和状态，Uce接近0.3 V。 6.闭合开关，VD3亮，下列关于此时三极管VT的工作状态判断正确的是（　 ） A.截止状态 B.放大状态 C.饱和状态 D.无法确定 答案：B 解析：闭合开关，VD3亮，三极管VT处于导通状态，a点电位约为3.6 V，则三极管VT发射极电位约为2.9 V，Uce≈2.1 V，三极管工作于放大状态。 板书设计 教学反思 1.水流模型类比有效化解抽象概念，帮助学生建立初步的、直观的理解。 2.用仿真软件搭建共发射极放大电路，学生能够实时观察集电极电流和电压的变化。 3.增加学生的动手实践能力，可适当增加面包板上电路搭建的试验，帮助学生更好理解三极管电路。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $$