2.5 一般直流电路的分析（2）（教案）《电工技术基础与技能》（机工版 第4版）同步精品课堂

《电工技术基础与技能》教案 课 题 第二章直流电路 2.5 一般直流电路的分析 课 型 课 时 2 授课班级 授课时间 90 授课教师 教材分析 所选教材为机械工业出版社《电工技术基础与技能（第 4 版）》，本节内容承接基尔霍夫定律，是复杂直流电路分析的重要补充方法。教材遵循 “理实一体化” 编写理念，围绕 “简化复杂电路” 核心目标，通过案例导入、操作指导等栏目，引导学生从 “理论推导→实验验证→实际应用” 逐步掌握定理。 本节内容上承基尔霍夫定律的 “通用分析”，下启后续交流电路、电子电路的分析，是连接基础电路与专业应用的桥梁。教材设置的实训活动的贴合中职 “做中学” 特色，能帮助学生理解 “线性电路叠加性”“含源二端网络等效” 的抽象概念，为机电、物联网等行业的电路维修、设计岗位奠定技能基础。 学情分析 学生已掌握电流、电压、电阻基本概念，熟悉欧姆定律、基尔霍夫定律，能完成单节点、单回路电路的计算与分析，具备一定的电路搭建和电表使用能力，这为学习叠加定理与戴维南定理提供了基础。 但学生面对多电源、多支路的复杂电路（如小型电子设备供电电路）时，仅用基尔霍夫定律列方程求解繁琐，易出现计算错误；对 “线性电路叠加性”“等效电路” 等抽象概念理解困难，缺乏将复杂电路 “简化分析” 的思维；实操中对 “电源单独作用” 的电路改接、“等效电阻测量” 的操作规范尚不熟悉，需通过具象实验和分步指导突破难点。 学习目标 （一）知识目标 1.能准确表述叠加定理的核心内容：线性电路中，多电源共同作用的响应（电流 / 电压）等于各电源单独作用时响应的代数和；明确 “电源单独作用” 的定义（其他电压源短路、电流源开路）。 2.能准确表述戴维南定理的核心内容：线性含源二端网络可等效为 “戴维南电压（E₀，即开路电压）+ 戴维南等效电阻（R₀，即电源置零后端口电阻）” 的串联电路。 3.掌握叠加定理、戴维南定理的适用条件与应用步骤。 （二）技能目标 1.能根据叠加定理，正确改接 “单电源作用” 的电路，测量对应支路的响应（电流 / 电压），并计算总响应。 2.能根据戴维南定理，测量含源二端网络的开路电压（E₀）和等效电阻（R₀），搭建等效电路并验证其对负载的响应与原电路一致。 3.能运用两大定理分析简单实际电路（如多电源供电的照明电路），简化计算过程。 （三）素养目标 1.通过实验验证定理，培养严谨的科学探究能力和数据处理能力，树立 “理论指导实践” 的思维。 2.借助小组合作完成电路搭建与分析，提升团队协作能力和问题解决能力。 3.认识定理在电子设备维修（如故障排查）、电路设计（如简化电路模型）中的应用价值，增强职业岗位意识。 学习重难点 重点 1.理解叠加定理的核心：线性电路响应的叠加性，掌握 “电源单独作用” 的电路改接方法。 2.理解戴维南定理的核心：含源二端网络的等效模型，掌握 E₀（开路电压）和 R₀（等效电阻）的测量方法。 3.运用两大定理完成简单复杂电路的电流、电压计算。 （二）难点 1.叠加定理中 “代数和” 的符号判断（响应方向与参考方向一致取正，相反取负）。 2.戴维南定理中 “电源置零” 的操作（电压源短路、电流源开路）及等效电阻的测量（断电测量，避免电源影响）。 3.结合定理分析实际复杂电路，选择最优分析方法（叠加定理或戴维南定理）。 教学方法 引导法、小组学习法、多元互动、做中学。 课前准备 教师准备：讨论主题、创设情境，发放任务书。 学生准备：确定分组、思考讨论，完成任务书。 教学媒体 纸质版教学媒体：教材、配套习题 数字化教学媒体：多媒体，中国大学MOOC（慕课）等教学网站 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 展示实物：双电源（E₁=12V、E₂=6V）给 LED 灯（串联 10Ω 电阻）供电的电路，LED 灯正常发光，提问：“若断开 E₁，LED 灯亮度如何变化？断开 E₂呢？能否用基尔霍夫定律计算两种情况下 LED 的电流？计算过程是否繁琐？”2. 展示含源二端网络实物（E₁=12V、R₁=10Ω、R₂=20Ω 组成的网络，端口接不同负载 R₃=15Ω、25Ω），提问：“每次更换 R₃，都需重新列方程计算电流，有没有更简单的方法？”3. 引出主题：介绍叠加定理（简化多电源响应计算）和戴维南定理（简化含源网络分析），明确学习目标。 1. 观察实物电路，尝试用基尔霍夫定律列方程计算，感受 “多电源计算繁琐” 的问题；2. 思考 “更换负载重复计算” 的痛点，产生学习新方法的需求；3. 记录本节课核心目标，明确学习重点。 结合实物电路创设问题情境，暴露现有知识的局限性，激发学生学习新定理的兴趣，自然引出课题。 活动二： 调动思维 探究新知 知识、技能学习、态度养成训练 2.5.2 电压源、电流源及其等效变换 【电压源】 定义：能够独立产生电压的电路元件。 电压源分为：理想电压源和实际电压源。 1.理想电压源: RO= 0 时的电压源. 特点： （1）理想电压源的端电压恒定。 （2）电源内阻为 “RO= 0”。 （3）电源中的电流由外电路决定。 （4）理想电压源不能短路，不能并联使用。 理想电压源 恒压源 a) 理想电压源 b) 实际电压源 2. 实际电压源 用一个理想电压源与一个内阻的串联组合来表示。 【电流源】 1.理想电流源: RO= 时的电流源. 特点：（1）输出电流恒定。 （2）流源内阻为无穷大（ RO= ）。 （3）输出电压由外电路决定。 （4）理想电流源不能开路，不能串联使用。 理想电流源 恒流源 a) b) a) 理想电流源 b) 实际电流源 2. 实际电流源 用理想电流源和内阻并联组合表示实际电流源。 【电源等效变换】 实际电压源和实际电流源之间可以等效变换。 b I R0 Uab + _ US + _ a 内阻改并联 内阻改串联 IS R0 US b I R0 Uab + _ a 两种电源等效变换时满足以下关系： 等效互换的原则 2.5.3 戴维宁定理 1. 二端网络的有关概念 【二端网络】 任何具有两个引出端的电路（也叫网络）都叫做二端网络。 【无源二端网络】 不含电源的二端网络叫无源二端网络。 A B A B 【有源二端网络】 含有电源的二端网络叫有源二端网络。 2. 戴维宁定理 有源 二端网络 R RO + _ R E 注意：“等效”是指对端口外等效 3. 采用戴维宁定理解题步骤 1) 断开待求支路，得到有源二端网络。 2) 计算有源二端网络两端点间的开路电压 UOC。 3) 将有源二端网络内各电源置零 ，求从端口处看进去的等效电阻 R0。 4) 将待求支路与等效电源连接，画出等效简化电路，计算待求量。 介绍电压源与理想电压源，提醒学生理想电压源是不存在的 强调理想电压源的特点及使用时注意事项 让学生分析电池属于哪种电压源，由哪些部分组成 引导学生根据理想电压源的知识思考理想电流源应当具备的特点 强调实际电流源与理想电流源之间的关系 提醒学生理想电流源与理想电压源不能进行等效变换 介绍二端网络的相关概念，让学生在图中标出哪些部分属于有源二段网络，哪些属于无源二段网络 开路电压与等效电阻的计算 带领学生总结戴维宁定理在应用时的步骤 通过 “动画演示 + 实例计算”，将抽象定理具象化，帮助学生理解核心概念；小组讨论突破 “功率不叠加” 的难点，为后续实验奠定理论基础。 活动三： 调动思维 探究新知 1. 课堂小结：① 核心知识：叠加定理（线性电路响应叠加，电源单独作用需短路 / 开路）、戴维南定理（含源网络等效为 E₀+R₀，E₀是开路电压，R₀是电源置零后电阻）；② 关键技能：电源单独作用的电路改接、E₀与 R₀的测量、数据误差分析；③ 应用场景：多电源电路用叠加定理，频繁更换负载用戴维南定理；2. 作业布置：① 基础题：用叠加定理计算教材 P68 第 5 题的支路电流；用戴维南定理计算教材 P69 第 7 题的负载电流；② 实践题：观察家中路由器的直流供电电路（含电源适配器，可视为含源网络），估算其戴维南等效参数（提示：测适配器输出电压即 E₀，断电后测输出端电阻即 R₀）。 1. 跟随教师梳理知识框架，在笔记本上整理 “叠加定理 vs 戴维南定理” 对比表（适用场景、步骤、难点）；2. 记录作业内容，明确基础题需独立完成，实践题可小组合作观察；3. 反馈课堂疑问（如 “非线性电路能否用这两个定理”），教师简要解答。 小结帮助学生构建系统的知识体系，对比表强化定理的应用差异；作业分 “基础 + 实践”，既巩固理论计算，又联系生活实际，呼应中职技能培养目标。 活动四： 巩固练习 素质提升 实战演练 1.准备工作 叠加定理验证：双路可调直流稳压电源、数字万用表、电阻器若干、叠加定理实验电路板 2.注意事项： 直流稳压电源输出电压调整至实验所需值（如 E₁=12V、E₂=6V）后再接入电路，严禁带电调整电压或改接电路；​ 电流表必须串联在支路中，电压表必须并联在被测元件两端，严禁电表正负极接反（避免指针反向偏转损坏）；​ 搭建电路前，用万用表欧姆档检查定值电阻是否完好（阻值与标称值偏差≤10% 为正常），导线是否导通；​ 电源单独作用时，“不作用的电压源” 需用导线短路替代（不可直接断开，避免电路开路），确保电路通路；​ 搭建电路：​ 1.实验电路如图所示，按实验电路图连接线路并调节电源参数值。 2.在电路图中接入电压表或电流表，当E1、E2共同作用时测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表1－1中。 3.当E1单独作用时，BC两点不接电源，直接用短路线相连。记录数据同步骤2。 4.当E2单独作用时，FE两点不接电源，直接用短路线相连。记录数据同步骤2。​ 1.学生分组完成任务 2.小组代表发言（抢答形式，小组积分） 3.组织学生进行实战演练 1、组织学生分组回答问题，提高学生课堂参与度。 2.积分制激发学生的胜负欲及学习积极性，在小组合作中培养学生的团队合作意识和集体意识。 3.分组演练，强化知识应用，达到学以致用、培养技术技能人才的目的。 课堂小结 作业布置 1.课堂小结：本节课围绕两大电路分析定理展开，先明确核心内容：叠加定理适用于线性电路，多电源共同作用的响应等于各电源单独作用（其他电压源短路）时响应的代数和，实战中通过测量 R₃支路电流验证了这一规律；戴维南定理将线性含源二端网络等效为 “戴维南电压 E₀（开路电压）+ 等效电阻 R₀（电源置零后端口电阻）”，实验中等效电路与原电路对负载的响应基本一致，验证了定理有效性。 应用时需注意：叠加定理仅适用于电压、电流，不适用于功率；戴维南等效电阻测量前需断开所有电源。两大定理为复杂电路分析提供简化思路，是后续电子设备维修、电路设计的重要工具，需熟练掌握其应用步骤。2.课后作业： 如图所示电路，设R1为电源E1的内阻，R2为电源E2的内阻，请你将这两个电源等效变换成电流源，然后求出电阻R3中的电流。 （1）说明电源等效变换对外电路是否等效？ （2）运用叠加定理求各支路电流I1、I2、I3。 （3）运用戴维南定理求各支路电流I1、I2、I3。 板书设计 一般直流电路的分析 一、电压源、电流源 二、叠加定理 三、戴维南定理 教学反思 本节课围绕叠加定理、戴维南定理的理论与实操展开，学生系统学习了两大定理的核心内容、适用条件及应用场景，能区分多电源 / 固定负载、多负载电路的最优分析方法，也掌握了电路搭建、仪器使用及数据处理技能，多数学生可规范完成实验验证并简化电路计算。但部分学生对叠加定理 “代数和符号判断” 仍不熟练，实操中存在未断电改接电路、测量 R₀时未断开电源的问题。后续需通过专项练习强化符号理解，录制操作规范视频，进一步提升学生知识应用准确性与实操规范性。 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 + - 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