负载获得最大功率的教案

1、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：得出结从而激发同1. 培养学生养成“先假设问题数据论证 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， 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

2、获得最大功率的问题求解。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=I2*r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。

3、电能嘛，走时及 得关灯，关电脑等等。师冋: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 课提冋：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

4、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（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 Q ,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)5r( Q)2R( Q)1 0123 1451(A)2.51.671.251.00.830.

5、71U(V)01.672.533.33.6P(w)02.783.132.8：2.5根据表中数据，做出图1.1 :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。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。）重点强调上述情况下是否有一般性呢？二、理

6、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：电阻的功率的计算：P= I 2*R在上面进行 了实验数据 的猜想之后 得到了结果， 那么是不是根据前面全欧姆定律所学：I=E/ （R+r）e 2R 2Rr rr 2 R re2r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。e2r2 2R -2Rr r 4RrE2R2(R - r ) +4Rr2R-r4r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。对于一定的电源，E和r都可以看作是恒量，那么 只有分母

7、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：DE2E2Pmax=：4R4r（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:对于有多个外阻与电源串联的电路，r= a R是电源 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.

8、2示电路中：图1.2f匚、2P R2 = I 2*R=I E *R21R2 +Ri +r 丿=e2r=22R2 2R2 R1 r j 亠 i R1 r=E2 R2R2 -(Ri +r +4RRHr )=E2R2 - Ri r F214 Ri rR2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。可见，当R2=R,+r时，PR?最大。故R2=R+r是图 示电路中R2获得最大功率的条件。但 R2获得最大功率的条件却不是电源输出最大功率的条件。R2获得的最大 功

9、率是E2R2 max4R24 R1 rE2三、习题讲解在图1.3所示电路中，R1 =2Q，电源电动势E=10V,内阻r=0.5 Q，R2为可变电阻。可变电阻的阻值为多少它才可能获得最大的功率，R2消耗的最大功率为多及时对所讲 的内容进行 运通，使同学 们了解到它 的使用方法， 同时也可以少？加深同学对 所学内容的 印象。解:要使可变电阻R2获得最大功率，可将（R1+r）视 为内阻，利用最大功率输出定理，可以求出：R 2 = R +r=2 Q +0.5 Q =2.5 Q当R2 =2.5 Q时，消耗的最大功率为练习1ft10V 2 =10W4* 2.5Q在图1.4所示电路中，R1=1Q，电源电动势

10、E=20V,内阻r=4 Q，R2为可变电阻。可变电阻的阻值为多少它才可能获得最大的功率，R2消耗的最大功率为多少?此时电源的输出功率是多少?课 堂 练 习图1.3解:要使可变电阻R2获得最大功率，可将（R1+r）视 为内阻，利用最大功率输出定理，可以求出：R2 = R1 +r=1 Q +4Q =5Q当R2 =2.5 Q时，消耗的最大功率为精选课堂练 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 中有数。22Pm=E = 20V 亠=20W 4R4* 5Q此时电源的输出功率是:

11、P= I 2 Ri R2 =2一20一 x (1 + 5 ) J +5+4 丿=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。课 堂 小 结师生一起回顾：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

12、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。课后习题18页的第6、7题。布置作业选作：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？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。1. 培养良好 习惯。2. 及时巩固， 弥补不足。板书设计主黑板副黑板第六节负载获得最大功率1.复习的公式。一、负载获得最大功率的条件：2.数据处理的草稿。负载电阻等于电源内阻3.分析