1、1基尔霍夫定律教学设计学 校 商南县高级职业中学设计与执教教师 汤海莲 授课班级 电子电器 1 班授课类型 新授课 授课时间 2 课时（90 分钟）一、教材及教学内容分析 1.使用教材：电工电子技术与技能 曾祥富主编 高等教育出版社 2005 年 6 月第一版2教学内容：（1）支路、节点、回路和网孔的概念；（2）基尔霍夫电流定律（KCL） ；（3）基尔霍夫电压定律（KVL） ；（4）基尔霍夫定律的应用。3教学内容分析及处理：本章节的主要内容是学习基尔霍夫定律及应用。基尔霍夫定律是电路的基本定律，它阐明了电路中各部分电流和各部分电压之间的相互关系，是计算复杂电路的基础，4地位与作用：基尔霍夫电流
2、定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）是分析复杂电路最基本的定律，二、教学对象分析 1知识技能：学生已学习电工基础相关知识技能，具有一定的模仿能力和动手能力。但将课本知识转化为实际技能还有一定难度，在实训中有一定的盲目性。需加强培养学生理论联系实际分析和解决实际问题的综合应用能力。2学习能力：学生理论学习能力、抽象思维能力不强，素质参差不齐。要努力营造教学情景，通过任务驱动，让学生能边动手，边学习理论知识，将理论知识融于实践，实现理实一体化项目教学。从而引导学生掌握归纳总结分析问题的基本方法。3学习态度：大部分学生对专业课的学习积极性较高，学习气氛较活跃。但还有少数学生不太喜欢理论知识的学
3、习，不懂得理论与实践的关系。三、教学情况分析1、学习目标：完成本学习任务后，学生应当能（1）理解支路、节点、回路、网孔等基本概念；（2）掌握基尔霍夫定律的内容、表达式；2（3）应用基尔霍夫定律列节点电流方程和回路电压方程；（4）运用基尔霍夫定律和支路电流法分析及计算复杂直流电路。2教学重点：（1）基尔霍夫定律的内容及表达式；（2）支路电流法分析及计算复杂直流电路。3教学难点：(1）基尔霍夫电压定律列回路电压方程；(2）支路电流法分析及计算复杂直流电路。四、教法、学法1、教法：启发式教学法、问题探索法、任务引领法。图片展示法2、学法：自主探究法、师生合作学习法。自主探究法、讨论学习法3、教学用具
4、：多媒体教学设备、教学课件等。五、行为导向教学实施过程教学实施阶段 教学内容教师活动学生活动 教学意图复习旧知复习提问：1、全电路欧姆定律的内容及表达式是什么？2、电阻串联、并联电路有何特点？ 提问，引导学生复习旧知识。思考回答问题温故知新，承上启下。任务导入，明确学习目标提出问题：是否所有的电路都可以用我们所学的欧姆定律、串并联电路的关系来分析和计算呢？你能求出电路中电流 I1、I2、I3 的大小吗？（显然，我们前面学过的知识无法解决复杂电路的分析计算问题，那么我们就要寻找可以分析和解决复杂电路的方法，这就是这次课我们要探究的内容基尔霍夫定律。 ）设问点出本次学习任务课题思考明确目标激发兴趣
5、，引出课题。任务实施（授新课）（70 分钟）一、描述电路结构的术语复杂电路：不能简单地用电阻串并联的计算方法化简的电路。 支路：电路中的各个分支称为支路。 （即由一个或几个元件首尾相接构成的无分支电路） （如图传授新知提问学生发现新知识，探究。思考并回答问题循序渐进，展开教学内容,调动学习积极性,培养自主探究、31.1.28 中，U S1和 R1、U S2和 R2、R 3分别组成三条支路）思考：同一支路中的电流有什么关系？节点：三条或三条以上支路的连接点称为节点。（如图 1.1.28 电路中，a、c 都是节点）图 1.1.28回路：电路中的任意一个闭合路径。 （如图1.1.28 中，aR 3c
6、ba、abcda、aR 3cda 三条回路）网孔：内部不含支路的回路。 （如图 1.1.28 中，aR3cba、和 abcda 是网孔，而回路 aR3cda 不是网孔）想一想？回路和网孔有何区别？自主学习的能力。 二、基尔霍夫电流定律（KCL）：实验一：（EWB 仿真演示）1、按图连接电路，在三个支路中各串入一个电流表。2、读出 3 只电流表的读数，记入下表中。 （注意电流的方向）US1 US2 I1 I2 I3 I1、I2、I3 之间的关系用 EWB仿真演示实验讲评、归纳观察实验现象思考并讨论聆听让学生通过实验现象归纳事物本质，将感性认识提升为理论知识，为学习理解基尔霍夫电流定律作好铺垫。4
7、想一想？通过实验分析流经同一节点的电流之间有何关系？基尔霍夫电流定律(KCL)内容 电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。 即 I 流入 I 流出提问 你能写出图中节点 A 的电流方程吗？如何确定电流的方向？ 讲授 流入有： I1、 I3 流出有： I2、 I4、 I5 所以根据定律： I1 I3 I2 I4 I5 注意：应用基尔霍夫电流定律时必须首先假设电流的参考方向（即假定电流流动的方向，叫做电流的参考方向，通常用“”号表示） ，若求出电流为负值，则说明该电流实际方向与假设的参考方向相反。基尔霍夫电流定律（KCL）的推广应用(1)对于电路中任意假设的封闭面来说，
8、电流定律仍然成立。如图 1.1.30 中，对于封闭面 S 来说，有 I1 + I2 = I3。图 1.1.30(2)对于网络 (电路)之间的电流关系，仍然可由电流定律判定。如图 1.1.31 中，流入电路 B 中精讲提问学生带着问题学习。学生学习新知识。通过问题引导学生自主思考，提高学生的学习积极性。5的电流必等于从该电路中流出的电流。图 1.1.31若两个网络之间只有一根导线相连，那么这根导线中一定没有电流通过。若一个网络只有一根导线与地相连，那么这根导线中一定没有电流通过。生活常识：电工维修时，要与地面绝缘，且尽量单手操作。【例 1】如图所示电桥电路，已知 I1 = 25 mA， I3 =
9、 16 mA， I4 = 12 A，试求其余电阻中的电流 I2、 I5、 I6。解：在节点 a 上： I1 = I2 + I3，则 I2 = I1 I3 = 25 16 = 9 mA在节点 d 上： I1 = I4 + I5，则 I5 = I1 I4 = 25 12 = 13 mA在节点 b 上： I2 = I6 + I5，则 I6 = I2 I5 = 9 13 = 4 mA电流 I2与 I5均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同， I6为负数，表明它的实际方向与图中所标定的参考方向相反。课堂练习：求封闭面的电流 例题讲解布置练习巡察聆听思考完成练习培养学生分析问题、解决问题的
10、能力。通过练习加深所学知识。三、基尔霍夫电压定律（KVL）实验二：（EWB 仿真演示）1、按图连接电路，在三个支路中各电阻上并联一个电压表。2、读出 3 只电压表的读数，记入下表中。 （注意用 EWB仿真演示实验讲评、观察实验现象思考并让学生通过实验现象归纳事物本质，将感性6电压的方向）US1 US2 UR1 UR2 UR3 回路电压关系想一想？通过实验分析各回路电压之间有何关系？基尔霍夫电压定律（KVL）的内容基尔霍夫电压定律，又称回路电压定律、基尔霍夫第二定律，简称 KVL。其内容为：在任意回路中，从一点出发绕回路一周回到该点时，各段电压（电压降）的代数各等于零。用公式表示为： 0U该定律
11、说明了任意回路中各段电压间的相互关系。应用 KVL 列电压方程时应注意：（1）任意选定未知电流的参考方向；（2）任意选定回路的绕行方向；（3）确定电阻电压正负（若绕行方向与电流参考方向相同，电阻电压取正值；反之取负值） ；（4）确定电源电动势正负（若绕行方向与电动势方向（由负极指向正极）相反，电动势取正值；反之取负值） 。思考：列出图 1.1.28 所示电路 abcda 回路的电压方程？沿着回路 abcda 按顺时针绕行方向和图中所规定的各段电压参考方向，KVL 可表达为：Uab+Ubc+Ucd+Uda=0由于 Uab=-I2R2、Ubc=-Us2、Ucd=-Us1、Uda=I1R1，分别代入
12、上式可得归纳讲解提问讲评、归纳讨论聆听聆听讨论探究思考找出规律回答问题认识提升为理论知识，为学习理解基尔霍夫电压定律作好铺垫。让学生边听、边思考，从而启发学生思维，培养学生归纳和转化能力。7I1R1-I2R2+Us2-Us1=0基尔霍夫电压定律（KVL）的推广应用基尔霍夫电压定律还可以用于任一不闭合的电路，如图 1.1.32 所示电路。开路电压 Uab 等于从a 点到 b 点所经路径上全部电压的代数和。根据基尔霍夫电压定律可得：Uab + I3R3 + I1R1- US1- I2R2 + US2= 0即 Uab=I 3R3 I 1R1+ US1-I2R2 U S2图 1.1.32三、基尔霍夫定
13、律的应用支 路 电 流 法 是 分 析 复 杂 电 路 最 基 本 的 一 种 方 法 。以 各 条 支 路 电 流 为 未 知 量 ， 根 据 基 尔 霍 夫 定 律 列出 联 立 方 程 组 求 解 各 支 路 电 流 的 分 析 方 法 。其分析步骤如下：（1）标出各支路的电流方向和网孔电压的绕向。（2）用基尔霍夫电 流 定律列出节点电流方程式（若电路有 m 个节点，只需列出任意( m 1)个独立节点的电流方程） 。（3）用基尔霍夫电压定律列出网孔的回路电压方程（条 n 支路列 n-（m-1）个方程）（4）联立方程求解支路的电流（n 条支路列 n 个方程） 。（5）确定各支路电流的实际方
14、向。当支路电流计算结果为正值时，其实际方向与假设的参考方向相同，反之则相反。【例 2】 如 图 1.1.33 所 示 电 路 ， 已 知 E1 = 42 V， E2 = 21 V， R1 = 12 ， R2 = 3 ， R3 = 6 ，试求：各支路电流 I1、 I2、 I3 。讲授与引导提问讲评、归纳聆听讨论探究思考回答问题促 “思维” ，重点培养学生综合运用知识的能力。8解：该电路支路数 n = 3、节点数 m = 2，所以应列出 1 个节点电流方程和 2 个网孔的电压方程，网孔均以顺时针方向绕行。并按照 RI = E 列回路电压方程的方法：(1) I1 = I2 + I3 (任一节点)(2
15、) R1I1 + R2I2 = E1 + E2 (网孔1)(3) R3I3 R2I2 = E2 (网孔2)代入已知数据，解得： I1 = 4 A， I2 = 5 A， I3 = 1 A。思考：根据上述计算结果，你能说出电流 I1 、 I2 、 I3的实际方向吗？（电流 I1与 I2均为正数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相同， I3为负数，表明它们的实际方向与图中所标定的参考方向相反。 ）任务检测, 目标评价反馈1、求图 a 电路中的电流 I1 和 I2 的大小和方向。图 a2、求图 b 电路中的各支路电流。已知E1130V，E2117V，Rc1=1K，Rc2=0.6K，RL=24K
16、。 图 b 巡察提问讲评反馈矫正学生练习答问参与评估检测教学效果，对尚存问题及时进行纠正，巩固所学知识。任务小结，巩固拓展知识1、 归纳小结本次任务学习内容；2、 布置课外作业和知识拓展思考题。引导学生总结布置作业。学生自行总结本次课的内容。加深对本次学习任务知识点的理解9完成作业题六 板书设计基尔霍夫定律一、描述电路结构的术语支路：电路中的各个分支称为支路。节点：三条或三条以上支路的连接点称为节点。回路：电路中的任意一个闭合路径。网孔：内部不含支路的回路。二、基尔霍夫电流定律（KCL）内容： 电路中任意一个节点上，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和。 表达式：I 流入 I 流出三、基
17、尔霍夫电压定律（KVL）内容：在任意回路中，从一点出发绕回路一周回到该点时，各段电压（电压降）的代数各等于零。表达式： U=0三、基尔霍夫定律的应用支 路 电 流 法 ： 以 各 条 支 路 电 流 为 未 知 量 ， 根 据 基 尔 霍 夫 定 律 列 出 联 立 方 程 组 求 解 各 支 路 电 流 的 分 析方 法 。七、教学流程图10任务引入、明确目标教师启发、授新、引导 学生观察、讨论、思考任务总结，拓展知识帮助学生巩固知识任务检测，目标评价反馈任务检测，师生评估反馈任务完成，成果展示任务实施,“讲、演、练”结合教师分析讲解、演示师生共同归纳，构建知识体系学生实训转化、自主探究开 始复习旧知任务引入、明确目标结 束
