《功率》教学设计

《功率》教学设计（精选14篇）

1.《功率》教学设计 篇一

《研究功率》教学设计

【教材依据】

普通高中课程标准实验教科书《物理》 沪教版 共同必修2 第三章 研究功与功率（第2课时）3.2研究功率。

一、设计思路

本节内容是本章机械能中相当重要的一个内容，在本章前面主要介绍功和能的概念以及功和能的关系，进入功率这节，体现了功和能之间转换的效问题，并更多是对实际问题与现象的分析和探究，从而加深对功率概念的理解。

功率是衡量机械能的一个重要指标，本节围绕如何描述物体做功的快慢，怎样计算功率展开，首先从不同的物体做功快慢不同，引入功率的概念，然后从功率的定义出发，得到功率的定义式。其次，根据力对物体做功的公式和运动学公式导出功率与速度的关系，最后，利用功率公式会对相关物理现象进行解释，会进行简单的计算。教学过程中利用老师讲授法，类比法，学生分组讨论法等。

二、教学目标（一、）知识与技能

1.知道功率的物理意义、定义式、单位；

2.理解功率的导出式P＝F·v的物理意义，并掌握其用法； 3.理解平均功率和瞬时功率.（二、)过程与方法

1.学会求解各种不同的功率；

2.运用功率的不同表达公式分析和解决动力机械的运动问题.（三、)情感态度与价值观

1.使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯； 2.提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力.三、教学重点与难点

1、重点：理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。

2、难点：理解功率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。

四、教学准备

1、教学用具

多媒体课件

2、教学方法

类比法，讲授法，讨论法，练习等

3、课时安排 1课时

五、教学过程 【导入新课】

复习提问：（课件展示）

1、功的概念及要素?

2、功的公式？

3、功是标量，但有正负，正负功的条件及意义？ 举例让学生熟悉功率的计算：（为下文讨论做准备）例题：

小明体重为60 kg,他家住三楼（每层楼高h=3 m）,求小明从一楼上到三楼（2h）所做的功？（g=10m/s2）思考：

假如你是司机，汽车上坡应该采取什么措施？（激发学生学习的兴趣，为后文埋下伏笔）

讨论：（引入新课）

小明和妈妈的体重一样重,爸爸的体重较重。小明上楼比妈妈和爸爸上楼快，妈妈和爸爸上楼一样快。他们都从一楼上到三楼，试比较：

1、谁做功多？

2、小明和妈妈做功有区别吗？

3、小明和爸爸做功谁快？ 举例：

小明做功3600J，用时60秒 爸爸做功4500J，用时90秒 引入：通过上述例子，我们知道力对物体做功有快慢之分，今天我们就来学习表示物体做功快慢的物理量，板书课题[功率]。【新课教学过程】（一、）功率

1、功率是表示物体做功快慢的物理量；

2、类比得到功率的公式。

(1)、在前边的运动学中，我们已学过一个表示运动快慢的物理量，请问它是哪个物理量？

学生回答：是速度。

（2）、同学们回忆一下，我们是如何求解速度的？

答：我们是用物体通过的位移和发生这段位移所用时间的比值来求解速度的。

（3）、类比：既然功率是表示物体做功快慢的物理量，所以我们可以用功跟完成这些功所用时间的比值来求解功率。用比值定义一个物理量是很常用的方法。

（4）、得到功率的求解公式并板书：P=W/t。（5）、概括功率的单位： 国际单位：瓦特，常用单位有千瓦（6）功率是标量

（二、）额定功率和实际功率（课件展示机器铭牌图片）

额定功率：是指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。

实际功率：是指机器在工作中实际输出的功率。

注意：机器不一定在额定功率下工作，机器正常工作时实际功率总是小于或等于额定功率.（三、）功率的另一种表达式

力F所做的功：W=Fs 力F的功率：

FsWPPttPFvs而WFsvt 由此得到功率的另一种求解公式P=Fv 即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积。（四、）平均功率和瞬时功率

由于v=s/t求出的是物体在时间t内的平均速度。则P=Fv求出的是F在时间t内的平均功率。如果t取得足够小，则v就可以为某一时刻的瞬时速度。据P=Fv求出的就是F在该时刻的瞬时功率。

板书：平均功率P=Fv（v是平均速度）

瞬时功率P=Fv（v是瞬时速度）

讨论：由P=W/t求出的是瞬时功率还是瞬时功率？

综合学生讨论得到：由于据P=W/t求出的功率反映的是做功的平均快慢程度，所以，据P=W/t求出的是平均功率。

在P=W/t的旁边板书[求的是平均功率] 公式P=Fv的应用： 对于公式P=Fv a、当P一定时，F和v有什么关系？ b、当F一定时，P和v有什么关系？ c、当v一定时，F和P有什么关系？ 学生回答：

当P一定时，F和v成反比。当F一定时，P和v成正比。当v一定时，F和P成正比。用投影片出示思考题：

假如你是司机，汽车上坡应该采取什么措施？（前后呼应）（五、）关于功率概念及计算的巩固训练

1、关于功率，下列说法中正确的是（）A、功率是说明做功多少的物理量 B、功率是说明力做功快慢的物理量 C、做功时间越长，功率一定小 D、力做功越多，功率一定大

2、质量m=3kg的物体，在水平力F=6N的作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s，求：

a、力F在t=3s内对物体所做的功；

b、力F在t=3s内对物体所做功的平均功率； c、在3s末力F对物体做功的瞬时功率。学生讨论并写出求解过程。

用实物投影仪对求解过程进行评析，并展示正确解题过程。

解：物体在水平力F的作用下，在光滑水平面上做初速度为零的匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可求出加速度a=F/m=2m/s2 则物体在3s末的速度v=at=6m/s；

1sat29m2物体在3s内的位移 a、力F做的功W=Fs=54J b、力F在3s内的平均功率Fv18W或P

PW18Wt

c、3s末力F的瞬时功率P=Fv=36W（六、）小结

通过本节课的学习，我们知道了以下几个问题：

1、功率是表示物体做功快慢的物理量；

2、功率的单位有W、kW，1kW=1000W；

3、功率的求解公式有：P=W/t、P=Fv其中P=W/t和P=Fv可用来求解平均功率，而P=Fv也可用来求解瞬时功率；

4、要会用公式进行相关功率的计算。（七、）作业：课本P52页4、5题。（八、）板书设计： 3.2 研究功率

1、表示做功快慢的物理量

2、功跟完成这些功所用时间的比值，叫功率。

3、公式：

WP求平均功率tv是平均速度,P是平均功率PFvv是瞬时速度,P是瞬时功率

六、教学反思

功率的概念来源于生产和生活，功率的知识是机械功概念的进一步延伸，在生产和生活实际中应用的例子很多很广，而且功率与力、功率与速度的关系又是联系实际生活和科学实践的纽带，教学中可充分利用这一优势，使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力，树立正确的价值观。

功率知识学生在初中虽有涉及，可惜设计教学内容过于深奥，学生理解较难。《功率》教学通过复习用比值方法，比较运动快慢——速度概念建立的过程，逐步帮助学生建立起比较做功快慢——功率的概念；同时，教学所举例子——人爬楼梯时所做功的功率，缘于学生有切身体会的日常生活，并引导学生进行交流和讨论。整节课遵循课标导向，完成物理走向社会的课程目标。

不足之处在于有些学生在进行练习时不会应用运动学公式求位移而没有参与第二题的的计算，师生互动少。

2.《功率》教学设计 篇二

高功率合成器要求合成器功率容量大、工作频带宽、各端口隔离度大。微波毫米波功率合成技术主要可以分为[1,2]:

(1) 器件级(或芯片级)合成

一定数量的器件(典型的使用二极管)被组合到一起用于放大,通常其尺寸远小于波长。然而其物理尺寸限制了合成效率,更加严重的是其隔离度差[3,4]。

(2) 线路级功率合成

在电路级功率合成中,器件被不小于波长的距离隔开,因而比芯片级可以容纳更多的器件用于功率合成,电路级功率合成又分为谐振和非谐振合成器。典型的谐振型功率合成器[5,6]基于矩形或者圆柱形腔体,被广泛应用于窄带功率放大器及振荡器,但其相位噪声,频率稳定度较差,工作频带窄;非谐振型基于如:径向波导[7]、球形波导[8]、脊波导[9]及微带电路[10,11],合成器有较小的损耗,工作频带宽的优点。

(3) 空间功率合成

空间功率合成器[12,13]由辐射阵列构成,互相隔开便于微波在自由空间进行合成,这种技术在毫米波亚毫米波具有很大的潜力。

从以上分类分析可以看出径向波导具有合成效率高、工作频带宽的优点,本文选择径向波导功率合成器进行分析。平面径向波导的功率合成器由圆形腔体、外围探针,中心探针组成。其中外围探针由N个同轴线延伸到腔体内部,合成功率由中心探针通过同轴传输线输出,其结构图如图1所示。

2 径向功率合成器理论分析

Bialkowski利用场匹配理论分析了同轴-径向波导接头[14,15,16],本文详细推导计算公式。

采用场匹配技术对径向波导进行理论分析:

2.1 腔体中4个区域的场

Ⅰ区电场应该满足边界条件:

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故Ⅰ区电场可表示为:

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磁场可表示为:

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Ⅱ区电场在r=0处为有限值,且在y=B-B2和y=B满足边界条件:

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故Ⅱ区电场可表示为:

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磁场可表示为:

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其中:E1n=-V0cos(kundefinedh1)sin(kundefinedg1/2)/(kundefinedg1/2);D1n,D2n为需要求解的场系数。

类似地Ey3,HΦ3,Ey4,HΦ4可以替换以上公式中的腔体参数获得。

2.2 外部区域(ⅴ区场)

ⅴ区场比较复杂,在r=Ra场由中心探针产生的场和与中心探针对称的外围探针产生的场之和,而在r=Rc各探针产生的场都不相同,需要分别考虑。

在r=Ra,电场表示为:

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磁场表达式:

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在r=Rc,电场表达式为:

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磁场表达式:

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undefined;kundefined=ω2μεx,εx是x区域的介电常数。

(3) 场匹配

为了确定场散射系数,需要对切向场分量进行场匹配:

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将式(1)～式(8)代入到4个等式可以求解出A,C的解集,再求出D1m,D2m,D3m,D4m,将它们代入得到场(1)～(4)的表达式:

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根据上面公式进行Matlab编程计算,再与仿真结果比较。

3 径向波导功率合成器的仿真设计

利用CST对径向波导功率合成器进行仿真设计,为了在腔体中传输主模,腔体高度小于在4 GHz的波长的一半,相邻外围探针的距离约等于中心频率2.5 GHz的波长的一半,外围探针到腔体的距离等于2.5 GHz波长的1/4。经过仿真优化其S参数如图3、图4所示。

其中隔离度由于外围端口之间相对位置不一致而不同,工作频带内大于7 dB。

4 结 语

本文设计的宽带高功率径向波导功率和成器,在驻波比小于1.1情况下工作带宽为1.35～3.3 GHz,合成效率大于96%。

摘要：平行板径向波导功率合成器具有工作频带宽,低插入损耗,与放大器和传输线匹配良好,端口隔离度较高,功率容量大等特点。设计了一个1.5kW宽带6路径向波导功率合成器,CST软件仿真结果表明:该合成器在驻波比小于1.1的情况下,其工作频带为1.353.3GHz,合成效率达到96%。

3.《功率》说课设计 篇三

一、有关教材和教学对象

《高中课程标准》中对《功率》的教学要求为二类，因此本节课的内容是本章的重点和难点。学好本节课的内容是对理解功的概念的进一步，对后面学习电功率也有铺垫的益处。《功率》是一节典型的概念课，是从新的角度对功进行深入探讨和衡量，深化对功的概念的理解。由于功率在生活、生产中应用很广，所以这节课是架起理论与实际联系的桥梁，使抽象知识具体化，我想这也是教材的编写意图。高中的学生有一定的思维能力和自主学习能力，所以本节课我将立足引导学生学习为主，这不仅体现了我的教学理念，而且能让学生更多地体会自主学习并获得知识的乐趣，激发学习热情。因此本节课我制订了如下的三维学习目标。

（一）知识与技能

1.理解功率概念及额定功率和实际功率，平均功率和瞬时功率。

2.会利用P=W/t，P=Fv进行相关的计算。

（二）过程与方法

通过讨论，体会物理学研究问题的方法，了解功率的物理意义。

（三）情感、态度与价值观

1.感知功率在生活中的实际作用，提高学习物理的兴趣和意识。

2.通过瓦特的介绍，体会物理为社会发展带来的推动。

二、有关教学方法

个人认为一节好课一定是能选择恰当的教学策略与方法，引领学生进行自主、研究与合作的学习，并且注重知识的形成过程和学习方法的传授。因此本节课我将采用情境激学法（创设问题情境，引发学习兴趣，调动学生的内在学习动力，促使学生主动学习）；目标导学法（利用学案明确学习目标及过程，使学生学有方向，有的放矢，促使学生积极探索、发现）；讨论法；归纳法，最大限度地调动学生参与教学活动的积极性，充分体现“教师主导，学生主体”的“双主体”的教学思想。

三、有关教学程序预设

本节课我将使用物理教材中标志性的人物“闪电一毛”的动画视频带领学生进入本节课的学习，以一毛的所见、所想为主线，通过学生们帮助一毛解决问题来达成本节课的三维学习目标。

首先，通过一毛对牛犁地和机械化耕种来引入比较做功的快慢，并结合导学案上的问题一探究表格，引导学生通过有方向的思考和讨论，得出正确的结论，并且给出功率的物理意义、定义、定义式、单位，并通过投影仪来展示学生的学案，体现主体学习成果。而且在回答问题的过程中加入有效的竞争机制，进一步激发学生的学习热情。

其次，通过一毛乘坐的三轮机动车和汽车的比较，解决一毛有关力与速度关系的困惑。并通过该部分探究问题的讨论，认识一些用电器的铭牌，进而突破平均功率和瞬时功率、额定功率和实际功率这两个教学难点。

再次，学生将进入我为本节课精心设计的练习环节，我们知道目的明确，坡度适宜，内容适中的练习能帮助学生巩固新知识，并有利于物理概念的理解和物理规律的应用。我会让学生把过程和结果写在预设在学案上的问题下面，借助投影仪把成果进行展示，充分检验本节课的学习效果。当然练习也与一毛离不开，因为练习题目的情景就出现在一毛回家的路上。

好的板书设计，会对教学起到很大的帮助，因此本节课的板书我有两大坚持：坚持布局清晰化，坚持简约明了化，这样不仅能给学生带来美的视觉享受，更能使需重点掌握的知识一目了然，尽收眼底。

最后的作业布置为：查阅资料，体会生活中功率的应用的开放性作业。它所起的作用是进一步巩固所学知识，并体会物理学习为日常生活现象的解释带来的便利。

四、有关教学效果预测

一是目标达成度预测。本节课是概念课，学生在初中就接触过相关的学习内容，为知识与技能目标做了很好的铺垫，通过特色情景预设，使重难点的突破顺理成章，相互的讨论与协作促进了过程与方法目标的达成，瓦特的介绍及生活实际的引入更突出了物理学对社会发展的促进，体现生活处处有物理的精彩。

二是教学效果预测。在本节课中始终以学生为主体，寓教于乐，相信一定是课堂气氛活跃，师生感情融洽，学生的学习积极性、主动性得到充分发挥的特色教学课。学生通过自主学习获得成果的成功心理体验，也将有助于日后物理及其他科目的学习。

以上便是我对《功率》这节课的教学设计，如有不当之处，还望各位评委批评指正。谢谢！

4.电功率教学设计 篇四

肖 锋

教学目的：

1、知识与技能：知道电功率的定义、定义式、单位。

2、过程与方法：观察体验电能表铝盘转动的快慢跟用电器电功率的关系。

3、情感态度与价值观：感受科学就在我们生活中。

教学重点：掌握电功率的概念。

教学难点：能利用P= W/t解决简单的电功率问题。教学过程： －、导入

1、（电脑出示问题）思考解决问题：有一天，当我把一堆脏衣服放进洗衣机时突然闪出一个念头：我洗完这些衣服要消耗多少电能？负多少电费？

学生讨论方法，最后老师提出自己的方法。

（电脑出示方法）于是我关掉家里所有的用电器，观察自家电能表转动的表盘。发现20分钟洗完后，电能表共转了600转。仔细观察电能表，发现有“3000revs/kW h ”的字样。请同学们帮我计算一下，20分钟之内洗衣机消耗了多少千瓦时的热能？若电价为0.5元/千瓦时。则本次洗衣服须付多少电费？

解：（略）

2、（电脑出示问题）我又想测一测一只灯泡20分钟消耗多少千瓦时的电能，我用同一种方法发现只亮一个灯泡20 分钟后电能表转了15转，消耗了多少千瓦时的电能？

解：(略)

我们再来看一个演示试验：（课本演示试验，让学生亲身感受）

试比较一下，使用灯泡时，电能表钻盘转得快？还是使用洗衣机时，铝盘转得快？ 铝盘转动快慢与用电器有关？

电能表铝盘走得快慢不同，表示用电器消耗电能的快慢不一样。（引出新课）

二、新课：（电脑出示课题）

在物理学中，用电功率表示消耗电能的快慢

电功率：用P表示，单位是瓦特，简称“瓦” 符号是“W”

一只照明灯泡常标有“220V，25W”，“220V，100W”其中的25W，100W就是灯泡的电功率。各种不同的用电器，电功率各不相同。各种家用电器中，电热水器的电功率比较大，日光灯的电功率比较小。

（电脑出示几种家用电器让学生找出其电功率）

工农业生产中的用电器，例如发电机（电脑出示），功率往往很大。这时就要用更大的单位——千来表示。其符号是“kW”，它跟W的关系是：

1kW=1000 W 农田灌溉时用来带动水泵的电动机，功率大约在几千瓦到几十千瓦之间。大型发电站的发电机功率可达一百万千瓦以上。

（电脑出示）那么电功率到底是怎么定义的呢?前面我们学过速度来比较一下。

作为表示消耗能量快慢的物理量，一个用电器电功率的大小等于它在1s内所消耗的电能。如果在“t”这么长的时间内消耗的电能为“W”那么这个用电器的电功率“P”就是： P＝W/t 符号的意义及单位：

W——消耗的电能 ——焦耳（J）t——所用的时间——秒（s）P——用电器的功率——瓦特（W）

（电脑出示）例

1、现有一用电器20min内消耗了1.2Ⅹ105J则用电器的功率是多少？

“千瓦时”的来历

千瓦时是电能的单位，W是t这段时间用电器消耗的电能，式中W、P、t的单位依旧是焦、瓦、秒

如果P的单位是千瓦，t的单位是小时，那么Pt就得到另一个单位——千瓦时（度）1千瓦时是功率为1kW的用电器使用1h所消耗的电能。

（电脑出示课本例题）例：某电视机的电功率是250W，每天使用3h，一个月用电多少千瓦时？（按30天计算）

（电脑出示）拓展应用：小红的妈妈去供电所预存电费，预存了50元，（当地电价0.5元）现在小红的家里有40W的灯泡4盏，150W的电视机一台，100W的冰箱一台，那妈妈存的这些钱可以让这些用电器一起工作多长时间？

5.电功率教学设计案例 篇五

【教学目标】 1.知识与技能

（1）知道电功率是表示消耗电能的快慢，理解电功率的概念；（2）知道电功率的单位有W和KW；（3）会用电功率的公式进行简单的计算；

（4）了解电功率的大小是仪器的主要指标之一。2.过程与方法

（1）通过探究电功率与用电器中电流和电压的关系，进一步学习科学研究的基本方法——控制变量法，体会探究过程和科学方法的重要性；

（2）通过电器的铭牌比较它们的功率大小，培养节能意识。3.情感、态度和价值观

(1)通过实验探究，培养学生实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神，激发学习物理知识的兴趣；

(2)通过交流讨论，使学生学会与人交流自己的见解，学会倾听别人的见解，有与他人合作的意识，认识到交流合作的重要性；

（3）通过观察铭牌，计算电功，培养节能意识。

【教学器材】PZ220-

25、PZ220-60、2.5V 0.3A、3.8V 0.3A、学生电源、开关、电压表、电流表、导线等。

【教学重点】电功率的概念、公式

【教学难点】电功率的概念，用电功率的公式进行计算。【教学过程】 教师活动设计 学生活动设计

一、引入新课

教师：你家装修房子采购了两种不同规格的灯泡，有60W和25W的；根据需要客厅、书房的灯要亮些，卧室、厕所里的灯要暗些，如果让同学们从中选择，你会怎么选？为什么？

同学们根据已有生活经验进行判断选择：客厅、书房安装60W的灯泡；卧室、厕所里安装25W的灯泡。

原因：60W的电灯泡比25W的更亮。

二、认识电功率

教师：演示60W和25W灯泡正常工作情况；

问1：电灯泡工作时能量是如何转化的？从刚才实验看出60W的电灯泡比25W的更亮，这说明什么问题呢？

问2：怎样来比较电流做功的快慢呢？ 学生观察灯泡亮度

电能转化为光能和热能；这表明相同时间内60W的电灯泡把更多的电能转化为光能和热能。（也就是说电流做功有快慢之分。）教师类比启发：

（1）怎样比较物体运动的快慢？（2）怎样比较力对物体做功的快慢？（3）可以怎样来比较电流做功的快慢呢？ 学生思考并回答：

（1）利用物体单位时间内通过的路程（即速度）；（2）利用物体单位时间内完成的功（即功率）；（3）单位时间电流所做的功。

教师：物理学中就引进了一个十分重要的物理量来描述电流做功的快慢，它就是电功率。从刚才的比较中得出应该怎么来描述电功率呢？ 电功率就是电流在单位时间内所做的功。

如果用Ρ表示电功率，用W表示电功，用t表示通电时间，用数学公式就应该这样表示： 引导学生说出其物理意义、数值和单位教师：但在工农业生产上的用电器，如起重机上的电动机，功率往往很大，这时就要用更大的单位千瓦（kW）来表示。1kW=1000W 如农田灌溉时用来带动水泵的电动机，功率大约在几千瓦到几十千瓦之间。电功率在数值上等于电流在单位时间内所做的功。当电功的单位是焦（J），时间的单位是秒（S），电功率的单位就是焦/秒（J/S），常用瓦特（W）来表示。

学生熟悉电功率的常用单位。

平常我们说40W的灯泡、150W的电视机说的就是电功率。电功率是家用电器的一项重要性能指标，在各种用电器的铭牌和说明书中都有标示，请同学们仔细观察课本图7-2-2并思考讨论：（1）该电视机正常工作时的电功率是多少？表示什么意思？（2）看两小时电视要消耗多少电能？

教师说明：计算时只要单位配套使用即可，计算日常生活中用电时消耗的电能用此方法更简便。学生观察后回答：（1）该电视机正常工作时的电功率是140W；表示它1s消耗电能140J（2）由公式，可得或：

学生了解单位的配套使用（1）P—W,t—S,W—J；（2）P—KW,t—h,W—KWh.教师：请同学们利用所学知识分析一下，要节约电能可以从哪些方面着手？

学生：根据公式W=Pt，可以在不改变用电时间的情况下，尽可能的减小用电器的功率；也可以在不减小用电功率的情况下，减少用电时间，如养成随手关灯的习惯等。当然可以同时考虑。

三、探究电功率跟电流、电压的关系。1.提出问题，进行猜想与假设

教师：不同的用电器工作时其电功率一般不同，请同学们猜想一下影响电功率大小的因素可能是什么？把你的猜想写下来，然后与组员讨论，提出共同猜想的影响因素。教师在教室里巡视，引导督促学生进行猜想，避免学生盲目猜想。

学生猜想假设：

（1）可能与两端的电压有关；（2）可能与通过的电流有关；（3）可能与用电器的电阻有关 …………

学生各自猜想后，与小组成员进行讨论，提出小组成员共同赞成的猜想，在班级里进行交流，每个小组选出一位代表与全班同学交流本组的猜想。

教师将学生主要提出的猜想列在黑板上。帮助学生排除掉一些不必要的因素，确定出需要探究的猜想。

学生在教师的指导下，确定出可能影响的因素。明确只需探究电功率跟电压、电流的关系。2.设计实验，进行实验

教师：以小组为单位进行讨论，设计一个验证我们提出的猜想的实验方案，画出电路图。

学生思考讨论，设计实验方案，画出电路图，各小组内进行方案交流。

教师：每组派代表与大家交流你们小组的实验方案。

教师指导学生交流，强调研究方法---控制变量法。

学生交流讨论得出实验方案。

通过观察灯泡的亮度来判断灯泡电功率的大小，操作如下：（1）将小灯泡串联，保持电流相等，测量灯泡两端的电压；（2）将小灯泡并联，保持电压相等，测量灯泡的电流。

教师：根据实验方案，选择实验仪器，分小组进行实验。

教师巡视指导学生实验。

学生进行实验。3.收集数据、分析论证

教师：请设计表格，记录实验数据，并且进行分析。

教师对学生进行适时指导。

学生设计表格，收集数据，进行分析，得出小组结论。4.交流讨论

教师组织、指导学生交流讨论得出实验结果。

小组选出代表汇报实验结果，全班进行交流讨论，得到结论：（1）通过用电器的电流相同时，用电器上的电压越大，电功率越大；（2）用电器两端的电压相同时，通过用电器的电流越大，电功率越大。5.评估

教师：实验设计有没有不合理的地方？操作中有没有失误？测量数据与所得结论是否可靠？

学生审查思考

教师：进一步实验发现：电功率等于电压与电流的乘积。即P=UI 公式中I表示电流，单位是安(A)，U表示电压，单位是伏（V），P表示电功率，单位是瓦（W）．

学生领会两个计算电功率的公式：（1）

（2）P=UI推导出公式：W=UIt.四、例题

教师引导学生解答课本例1；

教师：有无办法直接由电压和电功率求出电阻？

学生尝试完成例1和“自我评价”第3题。

教师引导学生解答课本例2并启发学生完成讨论交流----电流过大的原因。

学生尝试完成

五、课堂小结

本节课我们探究了电功率，知道了电功率的概念、计算公式、单位；并能利用所学知识进行计算，解决实际问题。

六、课堂练习

“发展空间”之“自我评价”剩余部分

七、课后练习

活动手册中的练习。【实践活动】

利用电能表和秒表测某家用电器的电功率。提醒学生一定要注意安全，最好在家长的陪同下完成。【教学反馈】

电功率的概念是本节内容重点和难点之一，要巧妙地利用前面所学“速度”和“功率”的概念进行类比，使概念的得出水到渠成。探究电功率跟电压和电流关系的实验，是一个完整的探究活动，要让学生在前面实验探究基础上进一步体会探究的各个环节，让学生在科学探究的过程中体会科学思想和科学方法，培养学生的科学探究能力。本课要根据实际情境设计问题让同学解答，在解题中激发兴趣。

教学的真正目的是让学生通过知识的探索去获得研究和思维的方法，所以在在设计本教案的时尽量通过学生的自主、合作、探究及师生交流、共同发展的互动过程来教给学生一种研究问题的方法，从而培养学生的能力。

6.功率放大器教学浅探 篇六

电器电路中放大电路的末级在输出大幅度信号电压的同时, 还必须输出大幅度的电流, 即向负载提供足够的功率, 这种放大器就称为功率放大器。一个功率放大器的直流电源提供的功率, 能不能最大限度地转换成交流输出功率, 关键要看放大器的工作状态和如何选择元器件了。

一、功率放大器工作状态

功率放大器按工作状态的不同, 可分为甲类、乙类和甲乙类三种。

(1) 甲类放大器的特点是工作点选在输出特性曲线线性区的中间位置, 信号电流在整个周期内都流通, 失真小但效率低, 输出功率也小。实际效率为30%左右, 常用做功率放大器的推动级。

(2) 乙类放大器工作点选在基极电流等于零的那条输出特性曲线上, 信号电流只在半周期内流通, 效率高, 输出功率大, 但失真严重。常见电路就是乙类双管推挽功率放大器, 它利用两只型号相同、主要参数相同的晶体管, 采用变压器耦合组成工作在乙类状态的推挽功率放大器, 可以获得高效率、低失真的功率放大。效率一般可达50%~70%。常见电路有OTL和OCL。

(3) 第三类放大器的工作点既不像乙类放大选得那样低, 也不像甲类那样高, 电流截止的时间小于半周期, 工作性能介于甲类和乙类之间。推挽放大器如果采用甲乙类放大方式, 就可以大大减小交越失真。所以一般的实用电路, 在静态时都要给晶体管加上一定的正向偏压。保证晶体管在信号电压较低时, 仍处于良好导通状态。

二、功率放大器对元件的要求

功率放大器通常工作在大电压、大电流的情况下, 这就要求放大器的元件要有一定的可靠性和稳定性。

(1) 电阻器的选用。功放器输出电流一般比较大。输出管的发射极电阻要选用功率比较大的电阻。互补对称电路PNP和NPN复合管的偏置电阻, 最好数值相等, 误差不能太大。特别是OCL电路中的电阻器要选用稳定性高的碳膜或金属膜电阻。半可变电阻要质量好, 接触牢靠。OCL、OTL电路中做复合管基极偏置电阻的可调电阻器一旦接触不良, 功率管就很容易因电流剧增而损坏, 最好还是调好后用固定电阻代替。

(2) 电容器的选用。声频功放电路中使用最多的是电解电容, 要选用漏电小, 耐压高的优质电容器。

7.大功率LED阵列光源的配光设计 篇七

关键词： 半峰边角； LightTools软件模拟； 二次曲面； 配光设计

中图分类号： TH 741.4文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.03.012

引言

由于LED灯具的节能，环保，寿命长等优点，LED照明灯具的普及是大势所趋。虽然目前单颗LED的光效已达 100 lm/W，但是同非LED光源相比，单颗LED的光通量仍然太低，因此LED阵列光源的配光设计[1]便成为急需解决的问题。针对此问题，以上海市科委项目——“LED照明技术在外滩建筑群中的示范应用”为依托，以一款50 W的LED投射灯为例，探究大功率LED阵列光源的快速配光设计问题。

1计算机辅助设计

照明光学系统属于非成像光学系统，只需从能量传递规律的角度进行配光设计。LED光学系统设计包括芯片封装之前的器件内的光学设计和LED的应用中的器件外的光学设计。器件内的设计涉及芯片、反射镜和封装芯片的光学透镜，主要影响LED芯片的光提取效率和光强分布；器件外的设计即封装结构之外的光学系统设计，也称为LED的二次光学设计，其目的在封装结构外增加反射或投射等结构使得空间光强分布满足实际需求。根据光线在光学系统内的传播方式，光学设计中大量光线的光路追迹有两类：序列光线追迹和非序列光线追迹。在非序列光线追迹中，光线与界面相交的顺序是未知的，它主要应用在非成像系统中，例如，光导和照明系统等。

计算机软件中，常用的计算方法是蒙特卡罗方法，适用于点光源和扩展光源照明光学系统。它通过追迹大量的光线来决定照度，进而求出光强分布等其他光学量，它又分正向追迹和反向追迹，即从光源到接收器为正向追迹，从接收器到光源为反向追迹。具体方法为用一个二维阵列把接收面分成许多矩形小方格，光线从光源的不同点发射出来，通过光学系统后入射到接受面上，于是每个小方格都能接收到一定数量的光线，接收面上每点的照度值依赖于围绕此点的小方格所收集到的光线的数量。方格越小，照度描述得越好。但是要获得一定的精度需要追迹大量的光线。蒙特卡罗的模拟方法既可以较精确地求解一个光学结构模型，给出具体形象的光分布结果，又可以对光学结构的参数进行灵敏度分析，可以很容易看到参数变化对光分布的影响。目前，在照明光学领域应用最广泛的计算机辅助设计软件是ORA公司开发的LightTools。其主要功能包括：系统建模；光机电一体化设计；复杂光路设计；杂光分析和照明系统自动优化、分析。

这里采用LightTools7.2模拟仿真软件，辅助进行大功率LED[2]投光灯具的二次光学设计，其具体设计内容为：

（1）根据照明需求及LED型号确定LED光源颗数和排列方式，并进行仿真分析。并对设计的LED光源阵列实物进行测试，确定仿真结果的可信度及查看是否达到预定要求。

（2）加二次曲面面型反光杯，光源放置在焦平面位置；进行反光杯参数灵敏度分析，确定反光杯初始几何参数，再以该初始参数为基础进行面型优化，得到最佳面型。

（3）通过LED光源阵列离焦分析，确定光源在反光杯内的最佳位置。

2光源阵列设计

投光灯的设计要求是，总光通量达到3 000 lm左右，选用CREE公司型号为XPG系列的LED贴片光源，如图1（a）所示，该LED光源半峰边角为63°，标准1 A电流下的光通量为235 lm。因此若要满足总光通量目标，大概需要15颗LED光源器件。

为了后续配光的方便，设计15颗LED光源为同心圆排布[3]，其中内环6颗外环9颗，所用基板为铝基板。通过平衡15颗光源的电源走线极限及后续配光需要的最小光源阵列的矛盾，取内外同心圆的半径分别为9 mm和18 mm，整个扩展光源的外观尺寸为39 mm，连同铝基板的外径尺寸有50 mm左右，如图1（b）所示。每颗LED光通量均设定为235 lm，对LED光源阵列进行模拟分析，得到光强分布图，如图1（c）所示；其中，总光通量为3 524.5 lm，半峰边角为63°左右，基本上为朗伯分布[4]。

为了验证模拟数据的真实性，现利用远方（EVERFINE）分布光度计测试系统（GO2000H_V1系统V2.0.265）对设计的光源实物进行了光电测量[5]，如图2（a）所示，测量结果如表1所示，光强分布如图2（b）所示。从仿真和实测的结果对比可以看出，两者总光通量相差较大，主要原因在于温度对LED的光效的影响和测量时功率不稳定造成的，只要采取了合理的散热措施和驱动装置，就可以进一步提高光源的实际光效，进而提高光源总光通量。为提高仿真模型的真实性，把单颗LED的仿真光通量由说明书给出的235 lm改为实测的187.6 lm，作为后续的二次配光的仿真光源。

3反光杯设计

该LED投射灯设计要求为投射距离5 m以上，配光后出射光半峰边角要在15°以内[6]，连同机械结构出光口处外径要小于220 mm，几何长度（不包括电源）不大于200 mm。针对准直配光，由几何光学知识可知，先把待配光光源近似为点光源[7]，选择抛物面反光杯作为研究对象；再通过对抛物面反光杯的几何参数的灵敏度分析，确定满足要求的初始反光杯几何尺寸；然后再以该几何尺寸为初始条件，确定最优化的二次曲面面型。

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3.1反光杯几何参数确定

由于在LightTools中半峰边角的读取是按轴线零度方向光强的一半来读取的，因此从图5（c）可以看出，光源在z=0焦平面处的峰值表明轴线方向的光强凹陷，其原因主要是阵列光源并非完全是从焦点发出所致；峰值两侧的谷值表明轴线方向凹陷的消失，其中，达到两个谷值的离焦量仅为几个毫米，其原因是阵列光源相对于反光杯焦平面位置的微小改变产生了一个近似几何尺寸较小的虚拟光源所致。从以上分析可以看出，光源在反光杯中位置的微小变化对配光效果影响很大，因此在实际的灯具加工过程中，需要设计反光杯和光源相对位置的微调装置来调节光源的最佳安装位置。

5结论

抛物面反光杯是LED灯具配光中常用的配光方式，通过LightTools软件仿真分析了抛物面反光杯的出光口径、焦距等参数对LED阵列光源的配光效果的影响，进而指导反光杯几何尺寸的初步确定，再对该初始结构进行自动优化得到了满足要求的反光杯结构和光源放置位置。通过设计实践可知，该自动化的设计方法在设计不同半峰边角要求的系列灯具时可以做到简洁高效，易于掌握，便于设计人员在灯具设计前对要设计的反光杯的几何参数有一定的宏观把握，对后续的结构及配光设计又有一定的指导意义。

参考文献：

[1]王洪，张小凡，杜乃锋，等.面向大功率LED集成光源的反射器设计方法[J].红外与激光工程，2011，40（7）：1282-1286.

[2]公文礼.大功率LED在照明灯具设计中需要解决的问题[J].灯与照明，2008，32（4）：21-24.

[3]黄明波，郭震宁，黄智炜，等.基于一种圆形LED面光源的网点设计及仿真[J].应用光学，2010，31（5）：701-704.

[4]霍彦明，王志远，谭俊廷，等.同半光强角对医用LED这列灯珠间距影响的方针研究[J].应用光学，2011，32（3）：410-415.

[5]全国照明电器标准化技术委员会.GB/T 24824-2009普通照明用LED模块测试方法[S].北京：中国标准出版社，2009.

[6]卓金寨，王敏，庄振锋.小角度LED高效配光镜组及阵列设计[J].激光与光电子学进展，2010，47（11）：113-118.

[7]黄德云，任飞，凌一品，等.光学照明系统设计中若干问题的研究[J].数学的实践与认识，2003，33（7）：102-107.

[8]钱可元，罗毅.LED城市道路照明灯具二次光学系统的光效分析[J].照明光学学报，2009，20（增刊）：21-25.

[9]陈郁阳，刘木清.LED普通照明系统的思考[J].中国照明电器，2009（7）：1-6.

[10]李志敏，朱小清，汪然，等.LED路灯的光学系统研究与设计[J].激光杂志，2009，30（5）：73-74.

[11]陈波，李伟平，黄杨程，等.一款LED后位灯的光学设计与仿真[J].光学仪器，2006，28（5）：37-41.

[12]赖伟，陈伟民，雷小华，等.平面LED阵列远场条件研究及实验验证[J].光学技术，2011，37（3）：269-273.

[13]王乐.LED应用于照明的计算和仿真[J].应用光学，2007，18（1）：25-30.

8.电功率教学建议 篇八

一、对电功率的单位的理解

1、电功率的单位是瓦特

根据P=W/t 可知，如果电流做功为1焦耳（1J）所用的时间是1s，则P=1焦/1秒=1瓦特。可见瓦特=焦/秒，其中焦/秒是由电功的单位和时间的单位组合面成，像这样组合而成的单位叫做复合单位，在物理学习中是常见的单位，其读法是焦每秒。例如：20J/s=20W，所以20W的物理意义是1秒内电流做功是20焦。

2、千瓦是电功率的另一单位，千瓦和千瓦时应用时容易混淆，必须加以区别，千瓦时是电能（电功）单位。它们表示的物理意义不同。二、四个电功率公式的适用范围

1、公式P=W/t是电功率的定义式，它同时也适用于其他形式的能量转化过程。

2、公式P=UI只适用于电功率的测量，或者是在电路中计算电功率。

3、变形公式P=U2/R或P=I2R适用于纯电阻电路。（纯电阻电路是指电流做功完全转化为内能的电路，在初中阶段不做要求。）

上述公式在初中阶段计算其个量时都可使用，如果有特殊情况会特殊说明。

三、重点难点突破

1、“千瓦时”与“千瓦”的区别和联系（重点）

（1）千瓦时是电能单位，它表示消耗电能的多少。千瓦是电功率的单位，它所表示的是消耗电能快慢的程度。两者在使用时应注意不能混淆。

（2）可以这样来理解千瓦时：由公式W=Pt可知，1KWh=1Kw*1h=1000w*3600s=3.6*106J

2、用电器的额定功率与实际功率

（1）额定电压与额定功率：（略）（2）实际电压与实际功率：（略）

（3）用电器在使用过程中，实际电压如果小于额定电压，其实际功率就会小于额定功率，这样就不能很好的发挥用电器的作用；如果实际电压大于额定电压，其实际功率就是大于额定功率，长期使用会影响用电器的寿命，还可能烧坏用电器。

四、规律方法总结（关于电功率的计算问题）

1、关天电功率的计算应注意以下两个方面的问题：（1）、电功率定义式P=W/t和P=UI适用于任何电路，而根据欧姆定律推导出的公式P=U2/R和P=I2R仅适用于纯电阻电路，对于非纯电阻电路则不适用。一般情况下，如果知道用电器所消耗电能（W）和通电时间（t），求电功率就用公式P=W/t；如果要求某段电路中的电功率，就应根据串并联电路中的电流、电压关系和欧姆定律求出该段电路上的电流和电压，再根据公式P=UI求解。

（2）在实际问题中，对于给定的用电器，它的额定电压、额定功率是不变的，且一般情况下其电阻也认为近似不弯，但实际功率则随着用电器两端的实际电压变化而变化。若题目中说用电器正常工作，则隐含条件“用电器两端电压为额定电压，功率为额定功率。”当用电器电阻不随温度改变而改变时，可由P=U额I额=U额2/R求得电阻R=U额2/P额。

2、解答计算题的常用方法：

（1）根据题干给出的信息画出等效电路图。（2）确定电流表、电压表测量的对象。

（3）配合使用欧姆定律，串、并联电路中的电流、电压、电阻规律，电功率的计算公式找等式方程。

（4）解方程求出答案。

五、满分向导

1、正确理解电功率的关键点：

（1）电功率是表示消耗电能快慢的物理量，而不是表示消耗电能多少的物理量；（2）千瓦是电功率单位，而千瓦时是电功（电能）单位，二者不可混为一谈。

2、利用公式P=W/t 计算时的易错、易混点：

（1）电功率用瓦（W），电能用焦耳（J），时间用秒（S）；

（2）电功率用千瓦（KW），电能用千瓦时（KWh），时间用小时（h）。

3、正解应用电功率推导公式的关键点：根据民功率公式P=UI和欧姆定律公式I=U/I及其变形公式U=IR可推导出P=I2R=U2/R，但只能用于纯电阻电路。对于含有电动机等非纯电阻电路则不可使用，而P=W/t=UI 适用于所有电路。

4、额定功率与实际功率的区别：用电器的额定功率只有一个，而实际功率有许多个。灯光的亮暗程度取决于它的实际功率。

5、串并联电路的电功率分配特点：

（1）串联电路中，各部分的电功率与其电阻成正比。P1/P2=R1/R2，P=I2R。（2）并联电路中，各支路电功率与其电阻成反比。P1/P2=R2/R1，P=U2/R。

（3）无论是串联还是并联电路，总功率都等于该电路中所有用电器的功率之和，P总=P1+P2+„„+Pn。

六、教学建议

9.电功率教学反思 篇九

教学目标：

1、知识和技能

(1)掌握电功率的概念，会利用电功率的公式解题.

(2)理解什么是额定电压﹑额定功率.

(3)通过“测量小电灯的电功率”，能区分用电器的额定功率和实际功率，了解实际功率和额定功率之间的关系.

2、过程和方法

(1)通过测量，体验额定功率和实际功率的区别。

(2)锻炼学生根据公式P=UI设计试验的方法。

3、情感、态度、价值观

通过讨论和交流，培养合作学习的意识和态度。

教学内容：

电功率的概念，电功率的公式，理解什么是额定电压﹑额定功率，测量小电灯的电功率。

课前准备:

电源，电流表﹑电压表,标有“2.5V”的小灯泡,开关,滑动变阻器各一个,导线若干.

重点难点:

理解额定电压,额定功率与实际电压,实际功率之间的关系.

设计实验测量小电灯的额定功率和实际功率.

学法指导：

观察体验电能表盘转动快慢跟用电器电功率的关系，通过科学探究电功率

与用电器中电流的关系(或与用电器电压的关系)。

教学过程:

一、电功率概念的教学

播放一段动画

电路中单独接入电灯和电炉，观察电能表的转动的快慢情况怎样?

讨论：电灯和电炉的家用灯泡谁消耗电能更快?你认为应该怎样衡量消耗电能的快慢?怎样比较电流做功的快慢?

生：接入不同的用电器，电能表的转速不一样。

师：这一现象说明什么?

生：不同的用电器，电流做功有快有慢。

师：在物理学中引入一个物理量来表示用电器中电流做功的快慢，这就是——电功率

(板题)电功率

师：我们把电流做的功用W表示，所用的时间是t，单

位时间内所做的功怎么求?

生：P=W/t(师板书)

师：前面我们又学习了电功的计算公式，W=UIt，把这两

个公式结合起来，同学们有什么发现?指名学生上黑板推导，其他学生在纸上推导。

P=W/t=UIt/t=UI

师：今后计算电功率大小，我们可以有几种方法?公式?

生：P=W/t 和 P=UI。

【单位】瓦特 简称： 符号：

还有那些其他单位?换算关系是怎样的?

阅读小资料，找出空调、电冰箱、计算器的功率是多少?并说明其物理意义?

下面我们来看一道例题：(投影)

一个小灯泡接在2.5V的电路中,通过的电流为0.3A,问小灯泡的电功率是多少瓦特?若通电一分钟,电流所做的功是多少焦耳?

指名学生上台板演，其他学生在纸上完成，师巡视，收集下面的学生存在的问题。

注：1千瓦时指的是 。 请你算一算：1千瓦时= J

二、用电器的额定功率的教学

师出示一只灯泡，指名学生上台观察上面的铭牌汇报，生板书。

【额定功率】

额定功率指的是什么?

【额定电压】

额定电压指的是什么?

“PZ220 15”的含义“220V 400W ”

指名回答：额定电压

220V，额定功率15W

什么是额定电压、额定功率呢?

生答后出示投影：

额定电压是指用电器或电学仪表正常工作时的电压。

额定功率是用电器在额定电压时正常工作的功率。

【合作探究】STS：收集下列电器的铭牌，了解它们的额定电压和额定功率。

再出示几个常见用电器的额定功率的值。(PPT)

三、活动15.2 探究：测量小灯泡的电功率

发现问题，提出问题：

你想过吗，在用电高峰时，电压较低，灯较暗，夜间开灯，灯较亮。你能提出什么问题或有什么想法呢?

猜想：

你认为当电压变化(变大或变小)时电功率如何变化呢?你的依据是什么?(请写在下方)

制定计划、设计实验：

如何来验证我们的猜想呢?(请同学们讨论、交流)

师：同学们，我们从铭牌上可以知道一些常见用电器的额定功率，我们能不能测量某个用电器的额定功率呢?

生：能。

师：依据什么来测?

生答后板书。P=UI(若有学生回答P=W/t，教师则追问方法，作适当引导) 师：那我们需要测出哪些物理量?

生：小电灯两端的电压和小电灯中的电流

师：需要哪些器材?

电流表、电压表等(生答不全师作适当补充，特别是滑动变阻器)

师：同学们能不能设计出实验的电路图啊?

指名一生上黑板板演，其他学生在纸上设计。

10.浅谈如何提高机能实验教学成功率 篇十

【关键词】机能学实验；问题；成功率

【中图分类号】R311

【文献标识码】A

【文章编号】1007-8517（2013）11-0039-02

机能学实验是面向一至二年级的医学生开设的生物基础医学实验，此实验必须在活的生物机体或组织上进行，而且要求学生动手进行操作，对于刚接触医学科学又不具备操作技能的学生，此实验具有一定的难度。在整个实验过程中，常由于操作失误致动物死亡或组织细胞失去活性从而导致实验失败，或由于某些原因未能得到预期的实验结果等也视为实验失败。所以，如何教授学生完成机能实验，并提高实验成功率成为机能学学科教师面临的难题。本文就如何教授学生顺利成功地完成机能学实验，并提高实验成功率进行浅谈。

1

要清楚地讲解机能学实验教学的目的

在机能学实验开课前，要清楚地讲解实验的目的，让学生明白本实验的意义和重要性，这对提高实验的成功率起着关键性作用。笔者发现，有些老师基本不讲解实验的目的，即使讲解也是照本宣科，或者程序性的讲解几条，未能引起学生太多的注意，致使大多数学生不明白机能实验教学的意义和重要性，学生简单的认为：实验就是按照老师说的进行，杀几个动物，完成教学任务即可。而这样的实验与将来的工作有多大关系，学生却不明白。这就造成了大多数学生对机能学实验没有更多的热情和积极性，进入实验室后不认真听老师的讲解，不积极参与，不主动动手操作。在这样的状态下做实验，常会出现多种问题致实验成功率低，所以，课前对学生讲解实验的目的并强调其意义显得非常重要。那么，如何讲解才能引起学生的注意呢？如：本实验的目的之一是，培养学生的操作技能，由于绝大部份学生将来从事临床工作，有少数人可能会从事科学研究工作或在其他的部门工作，作为临床医生必须具备较强的动手能力，所以在讲解的同时强调其与临床工作的关系，将对提高学生的积极性起促进作用，如何使用手术刀、止血钳和注射器等医疗器械，如何做手术切口、如何止血，如何给动物给药、麻醉动物等，这种技能的学习只能是先从动物实验开始，只有在动物实验中使自已的手变得灵活，动手能力得到提高，才能逐步过度至人体。实验目的之二是，培养学生发现问题、处理问题、解决问题的科学思维能力，因为动物情况犹如病人的病情都在不断的变化，观察动物的生命活动的变化犹如观察病人的病情，教导学生在实验过程中注意可能出现的情况，并找出原因，同时解决问题，对将来的临床工作和科研工作也有很重要的作用。在讲解目的时将实验与临床工作联系起来对提高学生的积极性起的作用将更大些，当学生学习的兴趣提高后，会认真去预习，听教师的讲解，积极动手操作，对提高实验的成功率起到一定程度的促进作用。

2实验前对学生和教师的要求

许多学生上课前对实验内容不了解，不知道要做什么内容，如何操作，再加上没有认真听老师的讲解，或者没听明白，还有的学生采取边看书边操作的方式，使得实验的速度太慢且容易出错。所以，可以要求学生实验课前先看理论教材和实验指导，对相关的理论知识和操作过程有一个初步的了解，接着再听教师的讲解，在这样的前提下操作就不会盲目，在操作过程中出错的可能性就会降低。教师在实验前可以通过提问的方式检查学生是否预习，并对回答好的学生给予分数奖励，间接督促学生看书。另外，教师在实验前应先预习实验，熟练的掌握每个操作步骤，还应能预见和处理可能发生的问题。特别是年轻教师。由于工作经验较匮乏，如果对操作过程不太熟悉，就可能无法预见问题的所在，也不能提醒学生注意容易产生问题之处，一旦出现问题后还会在学生面前显得手忙脚乱，这将大大降低教师的威性，也不能很好的指导学生做实验。所以，要求学生和教师在准备充分后进行实验，对提高成功率起很重要的作用。

3在实验过程中对学生和教师的要求

实验的失败集中体现在实验过程中，原因有多种，如：在体实验操作过程中，麻药用量过大或注药速度过快致动物死亡；损伤颈总动脉致动物大出血；离体实验时由于灌流液配制不准确致标本无活性而失败等。要减少实验的失败首先要求学生按照实验的操作过程进行，对易出现问题的地方重点强调，以避免问题的发生；还应告诉学生如何解决可能出现的问题，这样将大大提高实验的成功率。笔者长期从事机能学实验教学工作，就实验过程中易出现的问题从十个方面进行了总结，提出了问题产生的原因、如何预防及解决方法_，希望能对机能学教学有所帮助。另外，有的学生对教师依赖心过强，出了问题先想到老师，没试着自己先去解决。要教育学生积极主动的面对问题，这样才有利于问题的快速解决。在实验观察过程中，大多数学生只是照书本上的观察项目做下去，对于会出现何种结果却不去思考，有时会出现与理论不一致的结果，也应注意查找原因，做到及时发现问题、解决问题。还有的学生在实验未结束前就随意处置动物，如开腹查看内脏的结构，开胸查看心脏如何跳动等，使动物和标本不能保持在一个良好的状态，也是实验成败的原因之一。甚至有的学生做与实验无关的活动，如玩电脑游戏，从一个实验室到另一个实验室等，这也会影响到实验的完成。所以，要求学生在实验过程中要积极动手操作，不要做与实验无关的事。

教师在实验过程中合理的引导学生，对提高实验的成功率也会起到很重要的作用。少数教师态度不好或不够耐心，学生一做错就大声教训，甚至骂学生笨，使得被训斥的学生情绪上很受打击，感觉自己的动手能力差，以致怕做错而不敢动手操作；有的教师直接自己动手操作而不教学生，这样就失去实验的意义；有的教师长时间离开实验窒，对于实验进行得如何完全不知道。耐心的教授学生是作为教师应具备的基本素质，心中要想着学生是因为不会才来学习的，不要在操作一出现问题就大吼学生；对于复杂或操作步骤多的实验可进行某种程度的示范或分段教学，即讲解一部份内容，学生做一部份，然后再讲解下一部份内容；对于操作的关键位点或易出现问题处要反复的强调以引起学生的注意；教师应随时观察学生的实验操作，看见不正确的操作可及时指正，不要长时间离开实验室，教师及时正确的指导对实验的成败起关键性的作用。

4教铺人员应如何辅助教学

教铺人员在实验前要配制各种试剂、准备实验用器材等，有些实验员在试剂配制时药品的称量不够准确，有时基至不称量而直接根据经验加药品，致使试剂浓度配制不准确是导致实验失败的直接原因。如试剂配制不准确使麻醉药浓度过高致动物死亡；在离体器官灌流实验时，灌流液的配制不准确会使标本失去活性，如在离体器官灌流实验时各实验小组将标本置于灌流液中都没有得到如期的实验结果，可能提示灌流液有问题，如果标本置于此灌流液中时间不长，及时更换灌流液一般可使标本恢复活性。各种器械准备不充分也是致实验失败的原因，如动脉插管尖端太尖细，插管插入动脉后易刺破动脉至动脉大出血，可提醒学生在插管前将太尖细插管剪平滑；气管插管没清洗干净不通畅等，教师在实验前要提示学生对易出问题的器材进行检查修正。各种换能器在实验前要效正准确，器材的数量和种类准备齐全，否则实验的进程会因此而延误。教铺人员认真的铺助教学对实验的成功起重要的作用。

5要求学生勇敢地面对实验

机能学实验面对的是蟾蜍、鼠、兔、狗等活的动物，在实验过程中又不可避免地要接触动物的血、尿、屎及各种脏器等，有的学生嫌动物太脏或可怕，有的认为动物可能会有传染病或毒性成份，还有的认为用活的动物做实验太过残暴等。当面对这些时有些学生不愿意动手操作，这时可先教育学生不要怕脏，不要惧怕什么，实验是安全的。可先对学生说明，动物尿无非是水中溶解的一些化学成份，屎是没被消化吸收的食物残渣，从正规动物房出来的动物没有传染病，也可抓动物示范给学生看等。如在用蟾蜍进行实验时，学生会担心蟾蜍皮肤上的化学物质和蟾素的毒性成份，这时教师可先去抓蟾蜍示范给学生看，以证明其无毒和安全性；还可进一步说明蟾蜍皮及蟾素是中药材，含有很多能冶疗疾病的有用成份，在这样的教育后学生一般都积极主动操作，不再惧怕了。还可进一步的对学生说明在将来的临床工作中也会遇到患各种疾病的病人，面对病人的血、尿、屎、痰、脓等是经常的事，有些病还有传染性，不能因为怕脏，怕传染等而不行使自已的职责，否则不具备成为医疗工作者的资格。学生在明白这些道理后会认真积极去操作，对提高成功率起很重要的促进作用。

综上所述，实验的成功与否取决于多种因素，只有在学生、教师及教铺人员的共同努力下，才能提高实验的成功率，提高教学效果。

11.突破电功率教学的难点 篇十一

一、做好知识的归纳整理, 使学生掌握的知识条理化

电功率这一部分内容概念多、公式多、规律多, 进行必要的梳理, 可以使学生储备的知识条理化, 也便于学生记忆。

串并联电路中的规律是电功率计算的基础, 俗话说:“基础决定高度。”因此, 我们应要求学生熟练掌握以下内容。

二、分类掌握电功率常见题型, 有效突破教学难点

1.有关电功率定义式${\rm P}=\frac{W}{t}$的计算

【例1】 一只白炽灯泡标有“PZ220—40”字样, 1kW·h的电能可以供它工作多长时间?

【例2】 教室里有“220V, 40W”的日光灯16盏, “220V, 100W”彩电1台, “220V, 160W”投影仪1台。若以上用电器平均每天工作5h, 则一间教室每月 (以20天计) 耗电多少千瓦时?

要注意电功率的计算有两组单位:一是J/s→W, 一是kW·h/h→kw。

2.灯泡的亮度问题

灯泡的亮度是由实际功率决定的, 电灯亮说明单位时间内电灯消耗的电能多, 也就是电流做的功多, 单位时间内电流所做的功就是电功率, 也就是电灯的实际功率。

【例3】 将标有“220V, 100W”的灯泡接在110V电路中, 它的实际功率是多少? (设灯丝电阻不变)

由此题可得结论:当实际电压是额定电压的一半时, 实际功率是额定功率的四分之一。进一步可以得出$\frac{U{}_{\text{额}}^2}{{\rm P}{}_{\text{额}}}=\frac{U{}_{\text{实}}^2}{{\rm P}{}_{\text{实}}}$, 也就是$\frac{{\rm P}{}_{\text{实}}}{{\rm P}{}_{\text{额}}}=(\frac{U{}_{\text{实}}}{U{}_{\text{额}}}){}^2$。

【例4】 标有“220V, 100W”的灯泡L1和标有“220V, 60W”的灯泡L2串联在220V的电源上, 两灯的实际功率各多大 (不考虑灯泡工作电阻的变化) 哪盏灯亮?当并联在220V电源上时, 它们的实际功率又各为多少?哪盏灯亮?

由此题可得结论:灯泡不正常工作时, 先求出电阻;在串联电路中, 电阻越大的灯泡, 实际功率越大, 灯泡就越亮;串联电路中电功率多用P=I2R来计算;在并联电路中, 电阻越小的灯泡, 实际功率越大, 灯泡就越亮;并联电路中电功率多用${\rm P}=\frac{U{}^2}{R}$来计算。

3.比例关系计算问题

串联电路中, 除了电流相等之外, 所有的物理量之比都等于电阻之比;并联电路中, 除了电压相等之外, 所有的物理量之比都等于电阻的反比。

【例5】 标有“6V, 6W”的甲灯和“12V, 12W”的乙灯并联在6V的电源上 (假设灯丝的电阻不变) , 则甲、乙两盏灯的实际电功率之比是多少?

【例6】 两个电阻并联在电压为U的电源上, 功率之比为P1∶P2=9∶25, 若将这两个电阻器串联在同一电源上, 其功率之比为多少?

4.有关电动机的计算问题

【例7】 一台电动机正常工作时, 两端的电压为220V, 通过线圈的电流为10A, 若此线圈的电阻为2Ω, 那么它的电功率是多少瓦?这台电动机1min内产生的热量是多少焦?

结论:求电动机消耗的电功率时要用P=UI, 求电动机电阻的发热功率时要用P=I2R。

【例8】 某施工工地用直流电动机提升重物, 重物的质量m=100kg, 加在电动机上的电压为110V, 当电动机提升重物匀速上升时, 经10秒钟可以上升4.5m, 通过电动机的电流为5A。设不考虑摩擦。 (g取10N/kg) 求: (1) 电动机的机械效率。 (2) 电动机线圈的电阻。

结论:电动机在工作过程中将电能转化为机械能和内能, 电动机的机械效率$\eta =\frac{W{}_{\text{机}\text{械}}}{W}$, 而电动机在工作过程中产生的电热 (即转化来的内能) Q=W-W机械。

12.电功率教学反思 篇十二

围绕生活中的“更换合适规格的灯泡”、“如何节约用电”等实际问题进行了师生互动，学生学有所得，较好地实现将物理课堂与现实生活紧密结合起来的课程目标。对课程内容过多的考虑有时并不一定取得最佳的教学效果，因为学生是课程实施过程中的主体，对学生的关注不够主要体现在以下一些方面，我认为还需要改进：

1、信息技术与课堂教学有机整合过程中，板书内容和媒体内容的交互上还需要进一步做取舍，避免因出现了比较多的重复而耗费过多的时间，致使课堂容量无形之中受压缩。

2、教师作为教学实施过程中的主导者，主要是“引导”，而不是“代替”，让学生“想到的说出来，说出的写下来，写出的做出来”将更好地培养学生自主学习的意识和能力。

3、物理学科的特色——实验，可以穿插于课程之中，用于检验理论知识的正确性;也可以作为整堂课的开始，作为学生探究新知识的线索贯穿始终，各有优势，教学中可以大胆重组，尝试变换，寻找最适合学生的教学方式，真正体现“因材施教”和“以人为本”。

13.电功率与安全用电教学设计 篇十三

梁家湾九年制学校 杨艳红

三维目标：

一、知识目标

1.知道电功率和电路中电流的关系,理解电路中的总电流随用电器功率的增大而增大。

2.知道电路中安装保险丝,为什么能够“保险”。

二、能力目标

1.通过观察体验保险丝怎样保险,培养学生的观察能力,初步的分析和概括能力。

2.通过联系生活实际,培养学生利用物理知识解决简单问题的能力。

三、情感态度与价值观

1.通过本节课的学习,使学生进一步体验安全用电的重要性.增强学生安全用电的意识。

2.通过学习本节内容,进一步激发学生对学习物理的兴趣、培养学生严谨的科学态度。教学重点：

1．用电器总功率过大是家庭电路中总电流过大的原因； 2．保险丝“保险”的作用。

教学难点：保险丝“保险”的作用。

教学方法：探究法、讨论法、讲授法、实验演示法。教学准备：多媒体课件、保险丝、空气开关、打火机。教学过程：

一、导入新课

师：电给我们的生活带来了极大的方便，促进了人类的文明，但是如果不注意安全用电，所造成的危害和损失让人触目惊心。

师：讲述故事，引出安全用电的重要性（激发学生的兴趣）

二、推进新知

（一）家庭电路中电流过大的原因（板书）

1、总功率太大（板书）

师：近几年来，我国许多地区对供电线路进行了改造。将电线换成更粗的，电能表的额定电流换成更大的。为什么要这样做呢？根据你对家用电器的了解，你能推出电功率和电流之间的关系吗？

生：讨论交流（培养自主探究能力）师：根据电功率，电流，电压的关系P=UI得I=P/U，家庭电路中的电压是一定的U=220V,所以用电器的电功率P越大，电路中的电流I就越大。（课件展示）

2、电路出现短路（板书）师：引导学生分析电路

师：根据欧姆定律的计算公式：I=U/R，当电路中出现短路时，导线的电阻很小，家庭电路中电压是一定的U=220V，当电阻R减小时，电路中的电流I就越大。（课件展示）

师：总结家庭电路中电流过大的原因 课件展示课本图片，出示问题

生：根据问题交流，发表自己的看法（培养学生解决实际问题的能力）

（二）保险丝（板书）

师：我们如何避免家庭电路中因电流过大而烧坏用电器？（引出保险丝）师：对于保险丝大家知道那些知识？ 生：自主交流

师：既然大家已经知道了这么多关于保险丝的知识，那么我们一起交流一下看看下面的问题能不能解答。

师：出示交流题目

生：小组合作解决问题（互动交流）师：进行总结（板书）

（1）材料：电阻大熔点低的铅锑合金

（2）作用：当电流过大时切断电路，起保护电路作用（3）保险丝应与所保护的电路串联，接火线上（4）不能用铜丝、铁丝代替保险丝（5）空气开关

师：用打火机演示保险丝熔断现象

师：播放视频（加深学生对保险丝的直观认识）

师：简单介绍空气开关

（三）课堂小结（复习本节知识）

（四）课堂练习

1、课件出示练习题

2、学生抢答

（五）学生交流

请你们自己讨论在本节课你学到了哪些原来不知道或不清楚的知识？并和同伴交流你的体会。

（六）巩固提高练习（时间够则讲，不够为作业题）板书设计

电功率与安全用电

一、家庭电路中电流过大的原因

1、总功率太大 I=P/U（U一定）

2、出现短路

二、保险丝

（1）材料：电阻大熔点低的铅锑合金

14.模拟预失真射频功率放大器设计 篇十四

近年来,在无线通信领域中,为在有限的频谱范围内容纳更多的通信信道,提高频带利用的有效性,需要采用利用率更高的线性调制方式,如QPSK、16QAM等。这些正交调制信号的包络不是恒定的,包络的起伏经功率放大器后,产生交调失真,从而使功率放大器的输出信号产生频谱再生。这就对发射通道提出了更高的线性要求,而发射信道的非线性主要使由功率放大器所造成的,因此追求更高的频谱利用率就必须保证发信通道和射频末级放大器工作在线性区,线性化技术正是顺应这一要求而产生的。射频功率放大器的线性化技术包括:负反馈、前馈和预失真等,其中预失真技术具有成本低、功耗小、电路结构简单的特点,特别适用于直放站等较低功率的线性放大器。在预失真射频功率放大器中,放大器性能的好坏主要取决于预失真器的特性,好的预失真器可以大大提高功率放大器的线性度,更好地抑止频谱再生。本文将介绍一种工作于WCDMA频段,基于美信公司MAX2009模拟预失真器的射频功率放大器的设计方案。

2. 基本原理

在功率放大器中,影响功放线性度的是两个物理现象,即功率放大器的幅度-幅度(AM-AM)转换和幅度-相位(AM-PM)转换。

幅度-幅度(AM-AM)转换如下图所示。当功放的输入功率超过一定值时,功放的增益|S21|开始下降,增益开始下降的这个点叫做幅度转折点。这是一个理想模型,实际的AM-AM转换曲线要复杂一些,在大信号输入状态下,中间的那段直线只是一条理想的直线,实际的情况是增益值在这条直线上下波动。

幅度-相位(AM-PM)转换如下图所示。当功放的输入功率增加时,功放的相移由开始的恒定值变成一个随输入功率变化的值,开始变化的这个点叫做相位转折点。当功放的输入功率小于幅度转折点和相位转折点的功率时,功放的输出保持线性,当输入功率超过转折点的功率时,就会出现幅度和相位的压缩,产生非线性失真。

随着无线通信技术的发展,非恒包络调制技术得到了广泛应用,这使得信号的峰均比(PAR)进一步提高,在WCDMA系统中,峰均比可以达到10d B,这就对射频功率放大器的线性度提出了更高的要求。预失真技术可以采取控制措施(或者称其为补偿措施)来控制功率放大器的AM-AM转换和AM-PM转换,从而提高线性度。

预失真技术的基本原理如图3,即是在射频功率放大器前加入一个预失真器,预失真器的特性刚好与放大器的特性相匹配,对放大器的非线性畸变进行实时的补偿,通过电路网络或者其它技术手段,对放大器的非线性特性进行校正,使得输出信号为完全无失真信号,从而到达线性化的目的,其结构框图如图4。根据预失真器所处的位置,通常可将预失真线性化技术分三种类型,第一种是射频预失真,也叫微波预失真,它是对射频信号进行纠正;第二种是中频预失真,这种方法是把预失真使用在中频上,它的效率高但是精度没有第一种高;第三种是基带预失真,即对基带输入信号进行预失真,主要采用了DSP技术,把预失真技术存储在DSP中,并且引入反馈,构成自适应预失真方法。本文所采用的是射频预失真。

3. 预失真功率放大器设计

本方案针对WCDMA设计一个工作频段为2110MHz~2170MHz,功率输出39d Bm的功率放大器,通过引入预失真器,改善功放的线性度(具体表现在ACPR的提高上),使其能工作WCDMA直放站系统中。

3.1 预失真器

预失真器采用的是美信公司的模拟预失真器MAX2009,它相当于包含了上图中的移相器、衰减器等部分,通过外围电路调整其内部的可调衰减器和移相器,引入与功率放大器幅度和相位压缩相反的幅度和相位扩展,使功率放大器最终能够得到线性的输出,其原理如图5。

MAX2009可工作于1200MHz-2500MHz,可提供7d B的增益扩展和24o的相位扩展来抵消功率放大器所引起的增益和相位压缩。其主要控制引脚为:GPB、GCS、GFS、PBIN、PDCS1、PDCS2、PFS1、PFS2。由信号源产生的WCDMA信号,经隔离器后加到推动放大器上,然后进入MAMIX2009的相位控制部分,调节PBIN、PDCS1、PDCS2、PFS1、PFS2上的控制电压产生与主功率放大器相反的相位转折点和相位扩展,进入补偿放大器,补偿MAXIN2009相位和增益控制部分所引入的插损,以更好地改善ACPR指标。然后进入MAXIN2009的增益控制部分,调节GPB、GCS、GFS上的控制电压产生与功率放大器相反的增益转折点和增益扩展。这样就可以得到与功率放大器相对应压缩转折点和相反的特性曲线,与功率放大器一起实现线性输出。

3.2 功率放大器

为了实现所需的39d Bm的输出,本方案采用三级放大,即前置级、驱动级和功率输出级。在本设计中,考虑到电路实现的难易和成本等问题,采用了Freescale半导体公司的LDMOS功率管MHPA21010N、MRF6S21100HR3分别作为驱动级和主功放用晶体管。介质基片的选择主要考虑工作频率和介电常数的稳定性,另外结合电路的尺寸、成本等因素,选择Taconic TLX8-0300作为介质基片。该介质基片相对介电常数为2.55,厚度为30mil。

首先要进行功放管的阻抗匹配工作。本功放模块工作在大信号状态下,小信号特性下的匹配电路设计方法不再实用,设计中将采用大信号设计方法进行设计。大信号特性下常用的设计方法有:

(1)动态阻抗法:要求在给定的大信号工作条件下,测出功率管的动态源和负载阻抗,以此为依据设计匹配电路。

(2)大信号S参数法:可以进行功率放大器的功率增益、稳定性的分析和增益、平坦度的设计。

通常对于大功率晶体管而言,厂家多给出功率晶体管的动态源阻抗和负载阻抗值,故文中的匹配电路也采用动态阻抗法来设计。

接下来采用ADS对功放管进行静态工作点和S参数的仿真。

3.3 其它电路设计

作为一个完整的功率放大器,本着要实现系统指标的考虑,还要对馈电电路、功率检测电路、耦合器、辅助放大器、衰减器、隔离器等相关电路进行设计和选取,这里不再累述。

4. 实验测试结果

本方案使用如下测试仪器:信号发生器为Rohde&Schwarz SMJ100A,100k Hz~30GHz;频谱分析仪为Rohde&Schwarz FSP30,30Hz~30GHz。测试结果如图6,可以看出其测试结果在一个信道3.84MHz内的带内波动为1.77dB,满足3GPP相关标准带内波动小于2d B的要求,在输出为39d Bm时,ACPR值优于-51dB,较之前不加预失真器的-46d B有较大程度改善。

5. 结论

实验结果证明,采用预失真技术的功率放大器能有效地对功率放大器产生的AM-AM和AM-PM失真进行改善并较大程度提高线性度。在本文提出的方案中,预失真补偿电路结构简单,调整方便,易于实行,可工作于WCDMA直放站当中。

将预失真技术和自适应算法相结合,使功率放大器具有自适应预失真线性化的功能,这将是未来功放发展的必然趋势,也是我们下一步研究的重点。

摘要：本文介绍了一种WCDMA频段模拟预失真功率放大器的设计。在设计中采用预失真技术对幅度-幅度(AM-AM)和幅度-相位(AM-PM)曲线进行校正,以补偿功率放大器的非线性失真。实现了在输出功率为39dBm时信号带宽内偏离第一个5MHz信道的ACPR值优于-53dB。

关键词：功率放大器,非线性失真,预失真,WCDMA

参考文献

[1]RF Power Amplifier Linearization Through Amplitude and Phase Predistortion,Aldo N.D’Andre,1996.

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[3]3GPP TS25.143(V6.2.0).A repeater conformance testing.

[4]Rienhold Ludwig.Pavel Bretchko,RF Circuit Design:Theory and Applications[M].北京,电子工业出版社,2002.

[5]胡树豪.实用射频技术[M].北京:电子工业出社,2004.