资源简介

任务20 安装与测试纯电阻交流电路（一）
课 时：4课时
一、教材分析与处理
本课题选自高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电工基本电路安装与测试》项目六安装与测试单相交流电路，任务1安装与测试纯电阻交流电路。
纯电阻交流电路是学生学习单相交流电路的第一个电路，“安装与测试纯电阻交流电路”是“安装与测试单相交流电路”的基本知识与技能，主要包括“单相交流电路的基本知识、安装纯电阻交流电路、测试纯电阻交流电路、分析纯电阻交流电路的电压与电流关系、分析纯电阻交流电路的功率”等内容。教材中根据给定的电阻器、交流电源、开关、导线等器件和材料，按图连接纯电阻交流电路，测试纯电阻交流电路的电压和电流，并分析纯电阻交流电路的特点。本教学设计为第一部分内容，即学习单相交流电路的基本知识。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“学习单相交流电路的基本知识”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为“正弦交流电的三要素、正弦交流电的表示法”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业一年级学生，《电工基本电路安装与测试》是学生专业学习的第一门专业核心课程。高一学生学习基础一般，学生学习能力较弱。通过前面五个项目的学习，已具备一定直流电路的分析方法，但学生缺乏学习交流电路的基础。学生对学习本课程的知识、技能有较强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电工基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“单相交流电路的基本知识、安装纯电阻交流电路、测试纯电阻交流电路、分析纯电阻交流电路的电压与电流关系、分析纯电阻交流电路的功率”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习安装、测试与分析纯电路交流电路的过程，提高学习兴趣，激发学习动力，初步掌握电路的安装、测试与应用核心技能。
四、教学目标
1.知识目标
会表述正弦交流电的三要素。
2.技能目标
会用解析法、图像法、旋转矢量法表示正弦交流电。
3.情感目标
（1）感受学习电气技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录、规范操作和安全文明生产的职业素养。
五、教学重点与难点
1.教学重点：正弦交流电表示法
2.教学难点：正弦交流电表示法
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，学习单相交流电路的基础知识，养成仔细观察、认真记录的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“安装、测试与分析电阻串联电路”为任务主线，利用信息技术，变抽象为直观，突出重点，突破难点，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备
学习任务书1份/人。
2.学生准备
按同组异质对学生进行分组，每组2人。
八、课时安排
4课时
九、教学资源
教学课件（高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载）、任务书（教师根据学情设计）。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电工基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
教师结合课件或实物讲解单相交流电路的应用实例，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
任务1 正弦交流电的三要素
教师讲解正弦交流电的概念。
在电路中，大小和方向随时间作周期性变化的电流和电压，分别称为交变电流和交变电压，统称交流电。交流电分为正弦交流电和非正弦交流电。大小和方向随时间按正弦规律变化的电压与电流，称为正弦交流电，即平时所说的单相交流电，其文字符号用字母“AC”表示，图形符号用“～”表示，如图所示。大小和方向随时间不按正弦规律变化的电压与电流，称为非正弦交流电，常见的有三角波等，如图所示。交流电流与电压在变化过程中的任一瞬间，都有确定的大小和方向，称为交流电的瞬时值，分别用小写字母i、u、e表示电流、电压和电动势。
单相交流电 非正弦交流电（三角波）
教师讲解正弦交流电的三要素。
（1）交流电变化的范围
①最大值
正弦交流电的大小和方向随时间按正弦规律变化，正弦交流电在一个周期内所能达到的最大数值，可以用来表示正弦交流电变化的范围，称为交流电的最大值，又称振幅、幅值或峰值，用带下标m的大写字母Im、Um、Em分别表示电流、电压、电动势的最大值。
②有效值
交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。让直流电和交流电分别通过阻值相等的电阻，如果在相同的时间内产生的热量相等，如图所示。这一直流电的数值称为交流电的有效值，分别用大写字母I、U、E来表示电流、电压、电动势的有效值。
交流电的有效值
理论和实验证明，正弦交流电最大值与有效值的关系为
＝　　　
即　　　　或
（2）交流电变化的快慢
①周期
正弦交流电完成一次周期性变化所需要的时间，称为正弦交流电的周期，通常用字母T表示，国际单位是秒，符号为s。
②频率
正弦交流电在1s内完成周期性变化的次数，称为正弦交流电的频率，通常用f表示，国际单位是赫〔兹〕，符号为Hz。频率的常用单位还有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。
③角频率
正弦交流电每循环变化一次，交流电的电角度变化了2π弧度或360°。正弦交流电在1秒钟内变化的电角度，称为正弦交流电的角频率，用字母ω表示，单位是弧度/秒，符号为rad/s。
角频率与周期、频率之间的关系为
ω＝2πf ＝
f ＝
（3）交流电变化的起点
①相位与初相位
正弦交流电每时每刻都在变化，其瞬时值的大小不仅仅是由时间t确定的，而是由ωt+0确定的。这个相当于角度的量ωt+0决定了正弦交流电的变化趋势，是正弦交流电随时间变化的核心部分，称为正弦交流电的相位，也称相角。
t＝0时的相位，称为初相位，简称初相，用字母0表示。初相位反映的是正弦交流电的计时起点。初相位0的变化范围一般为－π0π。
②相位差与相位关系
两个交流电的相位之差称为正弦交流电的相位差，用Δ表示。如果正弦交流电的频率相同，则相位差等于初相位之差，即
Δ＝（ωt+01）－（ωt+02）＝01－02
相位差表明了两个交流电在时间上超前或滞后的关系，即相位关系。规定相位差的范围一般为－πΔπ。
如图（a）所示，当Δ＞0时，称为u1超前u2，或者说u2滞后u1；如图（b）所示，当Δ＜0时，称为u1滞后u2，或者说u2超前u1。
（a）u1超前u2　　　　　 　 　（b）u1滞后u2
两个同频率交流电的相位关系
当Δ＝0时，称为两个交流电同相，即两个同频率交流电的相位相同，如图（a）所示；当Δ＝π时，称为两个交流电反相，即两个同频率交流电的相位相反，如图（b）所示；当Δ＝时，称为两个交流电正交，如图（c）所示。
（a）同相　　　　　　　 （b）反相　　　　　（c）正交
两个同频率交流电的同相、反相和正交
学生小组合作，根完成任务书中相关内容。
任务2 正弦交流电的表示法
学生阅读教材P157－162，学习正弦交流电的表示法，并在任务书上记录。
（1）解析法
用正弦函数式表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为解析式表示法，简称解析法，其表达方法为
即正弦交流电的电流、电压和电动势解析式分别为
i=Imsin( t+i0)
u=Umsin( t+u0)
e=Emsin( t+e0)
（2）图像法
用正弦曲线表示正弦交流电随时间变化的关系的方法称为波形图表示法，简称波形图，也称图像法，如图示，波形图可以完整地反映正弦交流电的三要素。
正弦交流电的波形图表示法
几种常见正弦交流电的波形图如图所示。
常见正弦交流电的波形图
（3）矢量法
矢量表示法是在一个直角坐标系中用绕原点旋转的矢量来表示正弦交流电的方法。如图所示，以坐标原点O为端点作一条有向线段，线段的长度为正弦量的最大值Em，旋转矢量的起始位置与x轴正方向的夹角为正弦量的初相位0，它以正弦量的角频率为角速度，绕原点O逆时针匀速旋转。这样，在任一瞬间，旋转矢量在纵轴上的投影就是该时刻正弦量的瞬时值。
正弦交流电的旋转矢量
由于分析的都是同频率的正弦量，矢量的旋转速度相同，它们的相对位置不变。因此，只需画出旋转矢量的起始位置，即旋转矢量的长度为正弦量的最大值，旋转矢量的起始位置与x轴正方向的夹角为正弦量的初相位0，而角速度就不必标明，如图（a）所示。为了与一般的空间矢量相区别，用大写字母上加点“”表示，如用、、分别表示正弦交流电流、电压和电动势。
（a）最大值矢量　　　 （b）有效值矢量
正弦电压的矢量
在实际应用中常采用有效值矢量图。这样，矢量图中的长度就变为正弦量的有效值。有效值矢量用、、表示，如图（b）所示。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生学习情况解疑，点评学生学习情况。
（三）任务小结
学生小结本次课知识与技能要点，以小组为单位完成任务评价表。
任务评价表
序号 考核项目 配分 评分细则 得分
1 正弦交流电的三要素 40 能正确表述正弦交流电的三要素，表述错误每处扣5分
2 正弦交流电的表示法 40 能用三种方法正确表示正弦交流电的三要素，表示错误每处扣5分
3 安全文明生产 20 1.劳动保护品穿戴符合要求，不符合要求每次扣5分 2．严格遵守操作规程，违规操作每次扣10分 3．安全文明操作，工完场清，不整理工位扣10分
4 合计 100
教师小结；点评、分析学生学习情况；布置作业。
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习用验电笔测量单相交流电等相关知识。
十二、作业布置
1.学习辅导与练习P104－108任务1安装与测试纯电阻交流电路。
2.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1.学生学习情况反馈
2.教学的亮点、不足及改进策略
教学附件：
课后拓展材料
用验电笔测量单相交流电
单相交流电源是由一根相线（俗称火线）和一根中线（俗称零线）组成的两线制电源。用验电笔测量单相交流电时，接触火线时，验电笔氖泡会发亮，如图所示；接触零线时，电笔氖泡则不会发亮。
用电笔测量单相交流电

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