“串联谐振电路”的教学设计

“串联谐振电路”的教学设计无锡江南聚源电工职业技术学校 周耀摘要：在教学实践中，根据中职学生的认知水平和中职线缆专业的课程实际，通过对教材的全面把握，采用设置情景、演示实验、多媒体图片展示等简单直观的展示手法，创设问题情境，提升学生探究兴趣，激发学生思考，有利于学生理解掌握所学知识，培养独立分析问题的能力。关键词：线缆专业 串联谐振电路 教学设计一、引言根据中等职业教育的教学要求和电线电缆专业的教学实际，教师的教育理念及教育手段要贴近生产实践并超越学生的期望，因此，必须在教学过程中体现教学三维目标，即：知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观，所以，对教学的研究很有实际意义。1.教材分析串联谐振电路是高等教育出版社中等职业教育电工基础第二版第八章正弦交流电路第五节的一个重要知识点。本节内容是本章的一个重点，它既是前面四节纯电阻、纯电感、纯电容和R-L-C串联电路的延续和拓展，又是R-L-C混联电路的基础,起着承上启下的作用。更是后面要学习的交流电动机、变压器和电子技术的重要基础。对于线缆专业检测技术而言，正是局放试验中串联谐振耐压试验的重要内容。在学生的生活经验中，与串联谐振电路相关的知识很难涉及，要想正确理解串联谐振的含义，掌握该知识点，学生必须具有较高的抽象思维能力，这就给学生理解、掌握串联谐振电路带来了不少困难。因此，在教学环节中，需要我们根据课本知识配以适合职校学生理解的实验、图片，继而对实验现象进行剖析，激发学生思考，使知识能顺利传授。2.教学设计本设计主要通过演示实验和多媒体图片，针对常见的情景，创设问题情境，让学生主动思考。然后针对要解决的问题，提供基本素材，设置探讨环境，运用启发式的教学方法让学生得到直接经验，从而引导学生思考总结，刺激求知欲。3.教学准备实验器材：低频信号发生器、小灯泡、电阻、电感和电容。电线电缆制造检测车间局布放电试验视频和图片、多媒体课件。二、教学目标1.知识与技能：（1）了解串联谐振现象，掌握串联谐振电路的特点，掌握串联谐振的条件和谐振频率，初步掌握串联谐振的应用；（2）通过演示实验激发学生的学习热情和学习兴趣,培养学生勇于发现、主动探索的科学精神和观察、思维能力；（3） 通过公式推导和练习等培养学生的逻辑思维和分析、解决问题的能力，同时训练理论联系实际的能力；（4）培养学生抽象思维及独立思考的能力。2.过程与方法本节课为了更有效的突出重点，突破难点，采用三种方法。（1）采用演示实验法，增强直观性，激发学生的学习兴趣；（2）采用多媒体教学，联系实际，吸引学生的注意力，有利于知识的掌握；（3）采用探究启发式的教学方法来调动学生学习的主动性。3.情感态度与价值观在轻松活泼的课堂氛围中，通过师生间积极主动的交流，恰当地运用教学法,使每个学生都能积极的探索,激发学生的学习主动性。培养学生自主探究的能力。三、教学过程设计1.复习回顾，知识预备先请同学们回顾一下R-L-C串联电路的端电压和电流的相位关系。 当XL XC 时，端电压和电流的相位关系。 当XL XC 时，端电压和电流的相位关系。 当XL = XC 时，端电压和电流的相位关系。（提示学生在电子学中，一些特殊状态会产生特殊结果，如：电源向负载输出的功率，当外电阻等于内电阻时，电源向负载输出的功率达到最大值。那么，在R-L-C串联电路中，当XL = XC 时，会有什么样的结果呢？进而激发学生思考。）2.创设探究情境，引入新课 先让同学们看一组图片，根据图片思考问题：我们日常生活中常见的电压是多大？厂里生产的该型号高压电缆，电压等级为8.715KV，要检验它是否合格，如何得到这么高的检测电压？ 3.围绕焦点问题设计探究活动 做演示实验,提示学生注意观察实验现象。 演示实验做完后，请同学描述实验现象。 分析实验现象。寻找串联谐振的定义和条件：XRLC+u-如图：将三个元件R,L和C与一个指示灯串联，接在频率可调的的正弦交流电源上。在电路两端加上电压U，根据欧姆定律有 式中 和，即和都是关于频率的函数。总会有某一频率，使= ，即感抗和容抗相等。此时达到最小值，为 R ,电路为纯电阻电路，电流与端电压同相，发生串联谐振。于是得出串联谐振的条件为 = 即 = 则可推出 叫做谐振频率。可见，当电路的参数L和C一定时，谐振频率确定。如果电源的频率确定，则可通过调节L和C的大小来实现谐振。请同学解释实验现象。总结串联谐振的定义和条件：定义：在R-L-C串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫做串联谐振。发生串联谐振的条件： = 分析串联谐振的特点：观察R-L-C串联电路谐振相量图：ULUCURUI总结得出： 串联谐振时， = ，电路总阻抗为 = R 串联谐振时，,电路呈电阻性，电流和电压同相， = 0 。 串联谐振时，电阻两端电压等于总电压，电感和电容两端电压相等，其大小为总电压的Q倍，即 式中，Q叫做串联谐振电路的品质因数，其值为 (在整个环节中组织学生积极思考，教师不时给予点拨，充分调动学生的学习主动性。)在谐振电路中品质因数通常可达100左右，可见，电感和电容上的电压比电源电压大很多倍，串联谐振也叫电压谐振。从这里可以看出，电感和电容两端的电压可以达到电路端电压的100倍左右，那么，这在我们的生产实际中有何运用呢？看电线电缆制造检测车间局布放电试验视频和图片。分析：在整个实验电路中，线路的总电阻看为R，变压器的线圈看为L，电缆的电容为C。4. 应用知识，练习巩固1、思考判断： R-L-C串联谐振又叫电压谐振？ 处于谐振状态的R-L-C串联电路，当电源频率降低或升高时，电路的状态分别是什么？2、在局放试验中变频串联谐振耐压试验的输入电压是380V，电源频率为50HZ，电路电阻1。调谐使设备发生串联谐振，此时电压显示12KV，求该条件下的品质因数和电缆电容。5. 板书设计 串联谐振一、 串联谐振的定义和条件 二、串联谐振的特点 三、练习1、 定义 1、 1、2、 条件 2、 2、3、 公式推导 3、四、教学反思教师要在课堂教学中顺利地实现三维目标，首先要创设问题情境，为教学创造良好的氛围，这样可以引起学生对教学内容的兴趣，激发学生的求知欲，为达成课程目标打下基础，为教学活动的顺利开展创造条件。1充分考虑学生的原有认识。要善于分析学生的具体情况，包括学生的已有概念和学生可能遇到的困难，精心的设计问题情境和问题梯度，更容易让学生理解和掌握所学知识。2善于利用生活事例，创设问题情境。利用身边的素材，设计简单的实验让学生获得直接经验，激发兴趣，有利于让学生理解和掌握所学知识。在教学过程中，应充分利用身边的课程资源，接近学生的实际，这样创设出来的问题情境才有亲切感，才会营造出良好的课堂氛围。3以学生为主体，让学生有成就感。新的课程理念强调渗透“情感态度与价值观”的熏陶，即培养学生学习的兴趣与激情。只有让学生在参与探究活动的过程中获得成功，才能更好地让学生体会到学习电工的乐趣与价值，才能让学生在学习的过程中迸发出激情的火花。在问题情境的创设过程中，教师要千方百计地引导学生积极参与其中，并让学生获得成功，让学生感受学习电工的快乐，领悟电子学的和谐与奇妙。总之，探究式教学既可以最大限度地调动学生积极参与教学活动,极大地提高学生学习电工电子的兴趣,