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数学符号在《电工基础》教学中的巧用
安 宁 市 职 业 高 级 中 学
《电工基础》是一门实践性较强的专业技术基础课程。它的目的和任务是使学生获得电工技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,为学习后续课程以及今后工作打下必要的基础。职业学校学生普遍基础差,学习主动性较低,在教学过程中,常碰到的问题是抽象的概念,难记的定义,难懂的结论。多年来的教学实践发现,学生在学习了电阻的联接这一单元之后,学习兴趣减弱,加上学校教学设备的限制及学生物理基础不牢固,对学过的概念、定义模糊不清,似懂非懂。学生普遍感到:枯燥难懂,深奥难明,于是厌学、畏难情绪油然而生。上大学时,我的教师利用数学符号“//”“+”表示电阻的联接情况,恰到好处地解决了这个问题,起到事半功倍的效果,使枯燥、抽象的知识变得具体形象。教学中,我同样使用这样的教学方法,不但减少了教学难度,而且使教学内容直观、易懂、易记,更有助培养学生的想象能力、思维能力和记忆能力,拓展学生的思路,调动学生理论与实践相结合的积极性。现将教学方法归纳如下,与同行们共享。
—、用数学符号“//”“+”表示电阻的联接
1、用“+”表示电阻的串联
当R1与R2串联时,我们表示为R1+R2;当有电阻R1、R2、R3、„、Rn串联时,我们表示为R1+R2+R3+„+Rn。
2、用“//”表示电阻的并联
当R1与R2并联时,我们表示为R1//R2,当有电阻R1、R2、R3、„、Rn并联时;我们表示为R1//R2//R3//„//Rn。
3、用“//”“+”组合表示电阻的混联 例1:用符号表示下列各图电阻的联接情况。
图1可表示为R1//R2+R3; 图2可表示为(R1+R2)//R3+R4; 图3可表示为R1//R2+R3//R4; 图4可表示为R1+R2//R3+R4;
通过应用以上直观、具体的数学符号,我们可以使繁琐的电路图变成简单易懂的数学联接符号,也可以把数学联接符号画成我们需要的电路图。只要教会学生看得懂读得懂这样的数学联接符号,让繁琐的电路图具体、简单,教学中就能节省大量画电路图的时间,并能激发学生的学习热情,调动学习的积极性,加强学生对教学内容的理解,客观上还起到帮助学生记忆的作用。
二、用数学符号“//”“+”简化总电阻的计算过程
1、计算串联电阻的总电阻 当R1与R2串联时,总电阻R=R1+R2; 当有电阻R1、R2、R3、„、Rn串联时,总电阻R=R1+R2+R3+„+Rn。在这里的数学符号“+”就是四则运算中加法运算。
如当R1与R2串联时,其中R1=4Ω,R2=8Ω,则总电阻R=R1+R2=12Ω;
又如R1、R2、R3串联时,其中R1=4Ω,R2=8Ω、R32=10Ω,则总电阻R=R1+R2+R3=22Ω;
2、计算并联电阻的总电阻
根据并联电路的性质,并联电路总电阻的倒数,等于各个电阻的倒数之和。
当R1与R2并联时,总电阻R=R1//R2;
数学表达式为1/R=1/R1+1/R2,总电阻R=R1R2/(R1+R2),由于教学大纲要求学生主要掌握两条支路的运算,多条支路只要求了解,教材中也没有出现求三条以上支路总电阻的习题,因此要求学生牢记此式即可;
当有电阻R1、R2、R3、„、Rn并联时;总电阻R=R1//R2//R3//„//Rn。数学表达式为1/R=1/R1+1/R2+1/R3+„+1/Rn。
3、计算混联电阻的总电阻
上述例1中各图ab两端等效电阻分别为: 图1总电阻Ra、b=R1//R2+R3=R1R2/(R1+R2)+R3;
图2总电阻Ra、b=(R1+R2)//R3+R4=(R1+R2)R3/(R1+R2+R3)+R4; 图3总电阻Ra、b=R1//R2+R3//R4=R1R2/(R1+R2)+R3R4/(R3+R4); 图4总电阻Ra、b=R1+R2//R3+R4=R1+R2R3/(R2+R3)+R4。例2:电路如图,已知R1=R2=R1=8Ω,R3=R4=6Ω,R5=R6=4Ω,R7=R8=24Ω,R9=16Ω,求电路a、b两端等效电阻。
解:不难看出电路中最简单的支路是图中ef两端的电阻R5、R9、R6,它们是串联关系,计作(R5+R9+R6),R5、R9、R6串联后又与R8并联,计作(R5+R9+R6)//R8,电路化简为图6,同理(R5+R9+R6)//R8又与R3、R4串联,记作R3+(R5+R9+R6)//R8+R4,R3+(R5+R9+R6)//R8+R4又与R7并联,记作R7//[R3+(R5+R9+R6)//R8+R4],电路又化简为图7,则电路总电阻
Ra、b=R1+R7//[R3+(R5+R9+R6)//R8+R4]+R2 ={8+24//[6+(4+16+4)//24+6]+8}Ω ={8+24//[6+24×24/(24+24)+6]+8}Ω ={8+24//[6+12+6]+8}Ω =(8+24//24+8)Ω =[8+24×24/(24+24)+8]Ω =(8+12+8)Ω =28Ω
其实,我们同样也可以根据等效电阻表达式Ra、b=R1+R7//[R3+(R5+R9+R6)//R8+R4]+R2,将等效电路画出如图8所示。
总电阻的计算是简单直流电路的重点内容,亦是难点。用形象的数学符号来讲解简单直流电路总电阻的计算,能够把抽象的事物具体化,把深刻的道理浅显化,通过深入浅出,既能使学生比较容易地从中悟出道理,掌握方法,又能启发学生的思维,使死板呆滞的教学内容变活,易于接受,培养学生的思维能力,搞活课堂,激发学生的学习兴趣,增强记忆,降低教学难度,有效调动学生学习的积极性,教学收效好,最终达到全面、深刻理解和牢固地掌握教学内容的目的。总之,教学有法,教无定法。只要我们在教学过程中注意优化教学活动的策略,把握好活动过程中的操作环节,就能提高学生的学习兴趣,从而提高电工基础的教学质量。`