负载获得最大功率的教案

精品文档 1欢迎下载 负载获得最大功率 教案 重庆文理学院 刘勇 授课章节 第一章第七节 授课对象 职教班 高考班 授课时间 45 分钟 一 教学目标 一 知识目标 1 熟记负载获得最大功率的表达式 2 掌握负载获得最大功率的计算方法 3 学会使用这个表达式解决一些常见的问题 二 能力目标 1 培养学生养成 先假设问题 数据论证 得出结 论 这一分析物理问题的思想 2 培养学生观察图表总结一般物理规律的能力 三 情感目标 1 引导学生享受探索新知识的过程中的快乐 从而激发 同学们对新知识的探索热情 二 教学重 难点 一 教学重点 电源向负载输出最大功率的条件和应用 二 教学难点 负载获得最大功率的问题求解 精品文档 2欢迎下载 三 教学方法 提问法 讲解法 演示法 四 教学过程 教学 环节 教学内容设计设计意图 目标 复 习 旧 课 1 复习全欧姆定律的公式 I E R r 2 复习上节学习的电阻消耗功率的计算公式 P I R 2 主要通过复 习这两个公 式 为后面 要进行的实 验分析和理 论计算做铺 垫 教 学 导 入 先展示一些浪费粮食的图片 而后展示一些浪 费资源的图片 最后再展示一些浪费电能的图片 师问 同学们 你们从这些图中发现了一些怎么 样的共同点呢 学答 发现了浪费东西 比如资源 粮食 电能 师问 我们要怎么样减小这些浪费呢 如何减小 电能的浪费呢 学答 节约粮食 合理利用资源 电能嘛 走时 及得关灯 关电脑等等 师问 节约电能还有其他方法吗 引导他们回答 我们假设电源输出的功率是不变的 怎么样使用浪费 最小呢 是不是我们的用电器获得最大功率就行了呢 师说 好 今天我们就一起来学习怎么样使负载 获得最大功率 通过这个引 入 引导学 生再新课之 前思考 抓 住他们的注 意力 方便 后面的教学 引 入 新 提问 提问 1 电源向外供电时 最大的供电功率是多少呢 2 我们的负载又可以从电源那里获得多少功率呢 获得的最大功率是多少呢 他们发生在什么情况条件 下呢 3 如何使电源提供最大功率和使负载获得最大的功 率呢 下面我们就一起来寻找些答案吧 以设问的方 式 让学生 们带着问题 主动思考 以此抓住学 生的注意力 边问边答的 方式让学生 精品文档 3欢迎下载 课 参与学习 从中理解并 指出它们的 共性 新 课 教 授 一 实验探索 一 实验探索 用 Authorware 演示得到如下图中的 I U 的值 最后根据昨天学习的电阻消耗功率公式求 出消耗功率 P 电源输出最大功率和负载获得最大功率的条件 在一定的电源下 负载电阻的大小与电源提供的功率 有无关系呢 或者说什么条件下电源才能提供最大功 率 负载获得最大的功率呢 现设电源电动势 E 5V 内阻 r 3 通过列表计算和作图分析不同负载电阻时 电源提供的功率 E V 5 r 2 R 012345 I A 2 51 671 251 00 830 71 U V 01 672 533 33 6 P w 02 783 132 82 5 根据表中数据 做出图 1 1 图 1 1 从表和图可见 用一定的电源向负载供电 电流 增大 负载的端电压就降低 因此电流增大负载的做 功能力不一定增大 当 R r 时 负载的功率最大 当 然电源输出的功率也最大 重点强调重点强调 上述情况下是否有一般性呢 二 二 理论推导理论推导 我们从负载功率的计算式来推导负载获得最大功 率的条件 用实验得出 数据 在通 过对数据进 行的一些简 单的处理和 分析 引导 学生得到我 们想要的结 论 让学生 明白解决一 般物理问题 可以有使用 这种方法 先假设问 题 数据 论证 得 出结论 这 一分析物理 问题的方法 同学协作得 到这么一组 数据 可以 培养学生团 队协作的能 力 精品文档 4欢迎下载 电阻的功率的计算 P I R 2 根据前面全欧姆定律所学 I E R r P I R R 2 2 rR E 2 2 rR RE 22 2 2rRrR RE RrrRrR RE 42 22 2 RrrR RE 4 2 2 r R rR E 4 2 2 对于一定的电源 E 和 r 都可以看作是恒量 那么 只有分母最小 也即是 R r 时 P 才能达到最大值 因此 R r 时 电源输出最大功率 负载获得最大 功率 R r 是电源输出最大功率和负载获得最大功率 的条件 电源输出最大功率 或负载获得最大功率 是 P P max R E 4 2 r E 4 2 重要公式 重要公式 电源与负载匹配时 电源内阻消耗的功率等于负载 功率 故此时电路的效率只有 50 在强电 如电力配电线路 方面 通常不考虑电源 与负载匹配 效率太低 在弱电 如通讯系统 控制 线路 方面 较多考虑如何使电源与负载匹配 延伸 延伸 对于有多个外阻与电源串联的电路 r 是电源 R 在上面进行 了实验数据 的猜想之后 得到了结果 那么是不是 确定的这组 数据没有特 殊呢 我们 还不能知道 所以还得进 行理论的推 导 这步是 必须的 证 明实验猜想 是对的 通过对这些 重要知识点 的 使学生 记住这些我 们得出的结 论 也是我 们的必考点 所以必须要 学生记住 精品文档 5欢迎下载 输出最大功的条件 但某个电阻获得最大功率的条件 却是该电阻等于电路的其他电阻之和 如图 1 2 示电 路中 图 1 2 P I R 2 R 2 2 2 12 R rRR E 2 112 2 2 2 2rRrRRR RE rRRrRR RE 1 2 2 12 2 2 4 rR R rRR E 1 2 2 12 2 4 可见 当 R R r 时 P最大 故 R R r 是 21 2 R21 图示电路中获得最大功率的条件 但获得最大功 2 R 2 R 率的条件却不是电源输出最大功率的条件 获得的 2 R 最大功率是 P max 2 R 2 2 4R E rR E 1 2 4 三 三 习题讲解习题讲解 例例 1 1 在图 1 3 所示电路中 2 电源电动势 1 R E 10V 内阻 r 0 5 R 为可变电阻 可变电阻的阻 2 因为我所教 授的对象是 高考班 所 以必须对他 们要求高一 点 稍稍提 升一点点难 度 平时练 习的时候难 点 等到考 试的时候就 觉得考试的 题很简单 可以大大增 加他们对学 习的信心 精品文档 6欢迎下载 值为多少它才可能获得最大的功率 R消耗的最大功 2 率为多少 解 解 要使可变电阻 R 获得最大功率 可将 r 21 R 视为内阻 利用最大功率输出定理 可以求出 R r 2 0 5 2 5 21 R 当 R 2 5 时 消耗的最大功率为 2 10W m P r E 4 2 5 2 4 10 2 V 及时对所讲 的内容进行 运通 使同 学们了解到 它的使用方 法 同时也 可以加深同 学对所学内 容的印象 课 堂 练 习 练习练习 1 1 在图 1 4 所示电路中 1 电源电动势 1 R E 20V 内阻 r 4 R 为可变电阻 可变电阻的阻值 2 为多少它才可能获得最大的功率 R消耗的最大功率 2 为多少 此时电源的输出功率是多少 图 1 3 解 解 要使可变电阻 R 获得最大功率 可将 r 21 R 视为内阻 利用最大功率输出定理 可以求出 精选课堂练 习 通过练 习学生可以 对当堂所学 的知识进行 巩固和检查 增强了课堂 学习的效果 老师据此了 解学生对重 点 难点内 容的掌握程 度 为下一 步开展教学 做到心中有 精品文档 7欢迎下载 R r 1 4 5 21 R 当 R 2 5 时 消耗的最大功率为 2 20W m P R E 4 2 5 4 20 2 V 此时电源的输出功率是 P 21 2 RRI 21 2 21 RR rRR E 51 451 20 2 24W 可见 电路有多个电阻时 某个外阻获得最大功 率的条件不一定是电源输出最大功率的条件 数 课 堂 小 结 师生一起回顾师生一起回顾 1 电源输出最大功率和负载获得最大功率的条件是 R r 2 多个负载时 其中任一负载获得最大功率的条件 是该负载电阻等于其他负载电阻与电源内阻之和 其 中任一负载获得最大功率的条件却不是电源输出最大 功率的条件 或者说多个负载时 如其中一个负载获 得最大功率 此时电源就不是输出最大功率 3 当 R r 时 称为电源与负载匹配 4 电源与负载匹配时 电源内阻消耗的功率等于负 载功率 故此时电路的效率只有 50 5 在强电 如电力配电线路 方面 通常不考虑电 源与负载匹配 效率太低 在弱电 如通讯系统 控 制线路 方面 较多考虑如何使电源与负载匹配 主要根据学 生课堂学习 的效果和反 馈的问题 通过课堂小 结来深理解 同时要求学 生对本节重 点 难点内 容加以巩固 布 置 作 业 课后习题课后习题 1818 页的第页的第 6 6 7 7 题 题 选作 选作 请大家下去想一想如果外电阻总是小于内电阻那么 它消耗的最大功率是多少 例 2 图 1 5 中可变电阻为何值时电源的输出功率最 大 最大输出功率为多少 1 培养良好 习惯 2 及时巩固 弥补不足 精品文档 8欢迎下载 图 1 5 板书设计 主黑板副黑板 第六节负载获得最大功率 一 负载获得最大功率的条件 负载电阻等于电源内阻 R r 二 负载获得最大功率的表达式 P I R R 2 2 rR E 2 2 rR RE 22 2 2rRrR RE RrrRrR RE 42 22 2 RrrR RE 4 2 2 r R