2-3 直流电桥（教案）《电工基础》上好课（劳动版·第6版）

《电工基础》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 2-3直流电桥 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 学生已掌握欧姆定律、电阻串并联、电压电位等基本概念，具备简单直流电路的分析能力。但对电桥电路结构陌生，初次接触“平衡条件”“检流计指零”等概念，理解可能存在困难。学生动手意愿强，但逻辑推导能力较弱，需通过直观图示和具体操作步骤引导。 背景分析 本节内容是电阻测量的经典方法，上承电路基本定律，下启传感器与检测技术。直流电桥体现了“比较测量法”的精确思想，是理论与实践结合的重要节点。不平衡电桥的介绍，为学生后续学习非电量电测技术（如压力、温度传感器）奠定基础。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1. 体会电桥测量方法的精确性。 2. 培养规范操作、严谨求实的职业素养。 1.掌握直流电桥的平衡条件和用直流电桥测量电阻的方法。 2.了解不平衡直流电桥的应用。 3.能用直流电桥正确测量电阻。 1. 通过电路图分析，推导平衡条件。 2. 通过测量步骤学习，掌握电阻测量方法。 学习任务 描述 1.掌握直流电桥的平衡条件公式。 2.学会用直流电桥测量电阻的操作步骤。 3.了解不平衡电桥在测量温度、质量中的应用。 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 直流电桥的平衡条件及其应用。 教学难点 电桥平衡条件的推导过程 教学难点突破方法 1. 图示分析法 2. 设问引导法 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、问答法； 学法 观察归纳法、练习巩固法。 四、教学资源 教材工具材料 《电工基础》，人力资源社会保障部教材办公室组织编写。 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 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） 提出问题：万用表测电阻的局限性。引出课题直流电桥是一种高精度测量电阻的电路，广泛应用于实验室和工业生产中。 1.提问：“用万用表测2Ω或2MΩ的电阻，精确吗？为什么？” 2.点评学生回答，总结万用表测电阻的不足。 3.板书课题：§2-3 直流电桥。 思考并回答万用表测电阻的局限性。 从已有知识出发，激发学习新方法的兴趣。 探索 新知（20分钟） 一、直流电桥的平衡条件 1 认识电路结构： 教材图2-26： - 四个电阻R、R1、R2、Rx称为四个“桥臂”。 - Rx是待测电阻。 - B、D间接有检流计G，用于检测是否有电流。 - A、C间接直流电源。 2定义平衡状态： 电桥平衡的定义： - 调节R1、R2、R3，当检流计G读数为零时，称为电桥平衡。 - 平衡标志：检流计指针指零，即I_g = 0。3推导平衡条件： 第一步：I_g=0 → V_B = V_D 第二步：V_B = V_D → 电压关系 第三步：应用欧姆定律 第四步：推导平衡条件 文字表述：电桥对臂电阻的乘积相等。 得出测量公式：从平衡条件解出Rx： Rx = (R2/R1)·R3 二、用直流电桥测量电阻的方法 1. 比例臂与比较臂的作用： - 比例臂比值R2/R1常设为0.1、1、10、100等倍率。 - 比较臂R3采用多位十进制电阻箱和高精度标准电阻。 - 目的：使测量结果有多位有效数字，结果准确。 2. 测量步骤： 四个步骤： ①. 接入Rx：将待测电阻接在Rx接线柱上。 ②. 设定比例倍率：根据估计值选择合适倍率。 ③. 调节平衡：反复调节R3，直到检流计指零。 ④. 读数计算：Rx = 倍率 × R3读数 1.展示图2-26，用激光笔指出各元件。 强调Rx是待测电阻，检流计是指示平衡的仪表。 讲解平衡是一种“调”出来的状态。 强调：检流计读数为零是平衡的唯一标志。 板书：平衡标志：I_g = 0 分步板书推导过程，板书文字：“对臂电阻乘积相等”。 板书测量公式。 2.讲解比例倍率的概念，举例说明。 展示图2-27，指出比例臂旋钮和比较臂旋钮。 强调：这就是电桥测量精确的原因。 对照图2-27，分步讲解测量步骤。 强调第三步是操作关键。 板书：Rx = 倍率 × R3读数 1.打开教材，在图2-26上标注四个桥臂、检流计、电源。 跟随教师思路，逐步理解推导过程，回答教师的提问。在笔记本上同步记录推导步骤和公式。 2.在教材图2-27上找到比例臂、比较臂、检流计、Rx接线柱等部件。 跟随讲解，在教材上图2-27附近标注测量步骤序号。上台指认实物部件或复述测量步骤。记录测量公式Rx = 倍率 × R3读数。 1.直观认识电桥电路结构。 通过问题链引导，突破难点，让学生理解公式的来龙去脉。 2.理解电桥精确测量的原理。将理论知识转化为具体操作流程。检验理解程度，锻炼观察能力和表达能力。 学 习 新 知（20分钟） 一、不平衡直流电桥的应用 1.不平衡原理： - 先将电桥调至平衡（检流计指零）。 - 当Rx发生微小变化时，电桥失去平衡，检流计指针偏转。 - 根据偏转大小可知Rx的变化量。 - 可将电阻变化转换成电压变化，用于测量和控制。 2. 应用一：测温度： - 将热敏电阻置于被测点。 - 温度变化 → 热敏电阻值变化。 - 电桥测出电阻变化量 → 间接得知温度变化量。 3. 应用二：测质量：教材图2-28： - 电阻应变片紧贴承重部位。 - 压力变化 → 应变片电阻变化 → 电桥转换成电压变化 → 放大 → 数字显示。 1.讲解：平衡电桥测固定值，不平衡电桥测变化量。 强调“转换”思想：电阻变化 → 电压变化。 按教材原文讲解。 总结：热敏电阻 + 电桥 = 电子温度计。 展示图2-28，带领学生按箭头走一遍信号流程。 总结：这就是电子秤的工作原理。 2.知识背诵 ①直流电桥的平衡条件 公式： R₁ · R₃ = R₂ · Rₓ ②待测电阻的测量公式 公式： Rₓ = (R₂ / R₁) · R₃ ③不平衡直流电桥的应用：测量温度、测量质量 3.教师提出讨论题目：电桥平衡时，检流计读数为零，为什么说B、D两点电位相等？请结合欧姆定律说明理由。 将学生分为几个小组，分组讨论，教师巡视指导。 结论：检流计读数为零，说明流过检流计G的电流I = 0。根据欧姆定律，B、D两点之间的电压U_BD = I × R_g = 0 × R_g = 0V。电压为零，说明B点和D点的电位相等，即V_B = V_D。 1.理解电桥的两种工作状态：平衡和不平衡。阅读教材原文，记录两个应用的关键元件：热敏电阻（测温度）、电阻应变片（测质量）。观察图2-28，跟随教师走一遍信号流程：压力变化→电阻变化→电压变化→放大→数字显示。 2.同桌互背，互相抽背。 3.小组成员分工合作：一人记录，一人准备发言，其他成员参与讨论。 1.从静态测量过渡到动态监测。严格按教材介绍两个应用实例。建立“非电量→电量”转换的初步概念，为后续学习传感器做铺垫。 2.强化记忆。 3.巩固学生对欧姆定律在电桥电路中应用的认识。 课堂 总结（2分钟） 本节课我们围绕“直流电桥”学习了三个核心内容： 第一，电桥平衡条件。 当检流计读数为零时，电桥达到平衡。此时B、D两点电位相等，通过欧姆定律推导得出：R₁·R₃ = R₂·Rₓ，即对臂电阻的乘积相等。 第二，用直流电桥测量电阻的方法。 由平衡条件解出待测电阻公式：Rₓ = (R₂/R₁)·R₃。实际操作时，R₂/R₁设为比例倍率，R₃为比较臂读数，测量结果精确。 第三，不平衡直流电桥的应用。 当电桥预调平衡后，Rₓ发生变化会导致电桥失去平衡，检流计指针偏转。利用这一原理，配合热敏电阻可测量温度，配合电阻应变片可测量质量。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1.背诵作业：背诵并默写直流电桥平衡条件和待测电阻公式。 2.书面作业：教材课后巩固练习。 3.实践操作：已知R1=150Ω，R2=300Ω，R3=450Ω，电桥平衡，求Rx。 板书 设计 text §2-3 直流电桥 一、平衡条件 1. 标志：检流计G读数为零 2. 条件：B、D两点电位相等 (V_B = V_D) 3. 推导： U_AB = U_AD → I1·R1 = I2·R3 U_BC = U_DC → I1·R2 = I2·Rx 两式相除得：R1·R3 = R2·Rx 4. 平衡条件：对臂电阻乘积相等 二、测量电阻 1. 公式： Rx = (R2/R1) · R3 R1、R2 — 比例臂 R3 — 比较臂 2. 步骤：接Rx → 设倍率 → 调R3至指零 → 读数计算 三、不平衡电桥应用 1. 测温度（热敏电阻） 2. 测质量（电阻应变片，图2-28） 例题： R1=200Ω, R2=100Ω, R3=300Ω, 求Rx 解： Rx = (R2/R1)·R3 = (100/200)×300 = 150Ω 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 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 学科网（北京）股份有限公司 $