《电动势》教学设计

《电动势》教学设计（共12篇）

《电动势》教学设计 篇1

电动势是中专物理在初中物理知识的基础上高一个层次的教学内容, 也是含源电路 (全电路) 的重要组成部分。电动势是一个重要概念, 由于它抽象, 涉及的知识面较广泛, 情况又比较复杂, 学生不易理解, 是教学的难点。在教学过程中, 一些学生认为电源的作用和电压的作用完全一样, 特别是对电动势和电势差的关系和根本区别混淆不清。为了使学生正确地掌握电动势的概念, 本文通过非静电力做功, 然后引出电动势的定义, 并且把电动势的概念和路端电压及电势差的概念加以区别, 讲清它与相关知识的联系, 对认识电动势的意义和本质将会取得好的效果。

1 电源电动势的物理意义及定义

如图1所示:全电路由内电路和外电路组成, 虚线内是电源, R是用电器, ARB在电源的外部, 称之为外电路, 电源内部的电路称之为内电路。内电路和外电路的交接处就是电源的极, 其中电势较高的极叫电源的正极, 电势较低的极叫电源的负极。

当电路被接通后, 外电路中形成电场, 在静电力作用下, 正电荷从电势较高的正极向电势较低的负极移动, 到达负极后与负极上的负电荷中和, 因此, 正、负极上的正电荷、负电荷同时减少。如果不及时地把正电荷从电势较低的负极转移、补充到电势较高的正极上, 电路两端的电压将逐渐变为零, 电路中的电流将停止, 这是静电力不能实现的。只有在非静电力的作用下才能将正电荷从低电势的负极移至高电势的正极, 电源的作用就是能够提供某种与静电力本质上不同的非静电力, 这种非静电力能够把电源内部的正电荷从电势较低的负极经内电路搬运到电势较高的正极上, 以维持正负极间一定的电压。在电源内部, 非静电力把正电荷从电源的负极移到电源的正极这个做功过程就是电源电动势的本质。

在上述过程中, 非静电力做功, 正电荷的电势能增加, 增加的能量是从其他形式的能量转化而来, 电源就是把其他形式的能量转化为电能的装置。如伏打电池是把化学能转化为电能的一种装置, 发电机是把机械能转化为电能的一种装置。在电源内部非静电力做功的过程就是能量转化的过程, 非静电力做的功反映了有多少其它形式的能转化为电能, 即非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功与该电荷电量的比值就定义为电源的电动势。其公式为:E=W非/q。

2 对电动势概念的理解

电源是把其他形式的能转变为电能的装置, 它的作用是通过非静电力 (即电场力以外的化学力、电磁力等) 做功, 把正电荷从电源负极移送到正极, 或者把负电荷从电源正极移送到负极, 在电源两极维持一定的电势差。对同一个电源来说, 电动势值为一恒量, 并不因电路中有无电流、流过的电荷多少、电流强弱的不同而不同。对不同的电源来说, 电动势的值不同。它反映了不同的电源把其它形式的能转化为电能的本领是不同的。由此可知, 电源电动势的大小是由电源的性质和结构所决定的, 而跟外电路的组成以及是否接入外电路无关。

2.1 电动势和路端电压的关系

路端电压是指电源两极的电压或者说电源加在外电路两端的电压, 反映的是静电力把单位正电荷从电源正极经外电路移到电源的负极所做的功。对于给定的电源来说电动势是不变的, 而路端电压却随电路的电阻的变化而变化, 外电路两端的电压用U外表示。如图2所示: (虚线框内为电源, 为电源内阻) 它是随着外电路负载的变化而变化的, 其变化规律服从全电路欧姆定律。即U外=E-Ir, Ir项是电源的内电压U内, 也叫内压降, 它的物理过程虽然也发生在电源内部, 但与电动势的意义不同, 它是由静电力所引起的, 在电源内部起着消耗非静电力所做功的作用。对给定的电源来说, 它的内阻r是不变的, 但通过电源的电流是要随外电路而变化的, 因此, 内电压也是一个随外电路而变化的量。若令U内=Ir, 则E=U外+U内。可见, 电源电动势在数值上等于内、外电路上的电压之和。

当负载电阻R为无穷大, 相当外电路断开时, I=0, 由U外=E-Ir得U外=E。

这表明:在外电路断开时, 电源电动势虽然在数值上等于路端电压, 但这并不意味着电动势就是电压。

电压的实际方向规定为从高电位点指向低电位点, 即由正极指向负极, 在电压方向上电位逐点降低。电动势的实际方向规定为从低电位点指向高电位点, 即由电源负极指向正极, 在电动势方向上电位逐点升高。

2.2 电动势和电势差的区别

电动势与电势差是学生最容易混淆的两个概念, 正确区别二者是非常重要的。两者的相同点: (1) 电动势和电势差都是标量; (2) 单位都是伏特; (3) 在没有接通电路的情况下, 电源的电动势和电源两极间的电势差在数值上是相等的。两者的不同点是: (1) 定义不同:电动势的定义式E=W非/q, 电势差的定义式U=W/q。 (2) 所表示的物理意义不同:电动势是指非静电力把单位正电荷从电源负极经电源内部移至正极时所做的功, 电势差表示在电场中静电力把单位正电荷从电场中的某一点A移到另一点B所做的功。 (3) 能量转化过程不同:电动势是表示非静电力做功特性的物理量, 非静电力做功时把其他形式的能转化为电能;电势差是表示静电力 (电场力) 做功特性的物理量, 静电力 (电场力) 做功时电能转化为其他形式的能。

摘要：在物理教学中, 物理概念有着十分重要的作用, 它包含着重要的物理思想和方法, 蕴含着物理规律。学生只有真正掌握了物理概念的实质, 才能正确理解并灵活运用, 提高运用物理规律解决实际问题的能力。电动势是物理学中的一个重要概念, 在教学中应使学生深刻理解电动势的物理含义并弄清其与电势差及路端电压概念的关系。

关键词：电动势,静电力,非静力,路端电压,电势差

参考文献

[1]邵长泰, 张明明.物理 (下册) .高等教育出版社, 2005, 6.

[2]人民教育出版社物理室.物理[M].北京:人们教育出版社, 2003.

《电动势》教学设计 篇2

一教材分析

电动势的概念比较抽象，是教学中的一个难点。但学生对各种电源比较熟悉，所以本设计从介绍各种电源开始，明确本节课要研究电源的共同特性。通过对电路中产生持续稳定电流原因的探讨，使学生知道电源工作过程中电源内部存在非静电力的作用。在讨论非静电力做功将其他形式的能转化为电能的过程中引入电动势概念。在学习闭合电路的基础上介绍外电路和内电路、外电阻和内电阻，外电压和内电压的意义，通过演示实验让学生直观感受内电阻的存在。在闭合电路中能量转化的讨论中采用类比儿童乘坐滑梯的方法帮助学生理解。

二、教学目标

（一）知识与技能

1． 理解电动势的的概念及定义式。知道电动势是表征电源特性的物理量。2．从能量转化的角度理解电动势的物理意义。

（二）过程与方法

通过类比的方法使学生加深对电源及电动势概念的理解。

（三）情感态度与价值观

了解生活中电池，感受现代科技的不断进步

三、教学重点与难点： 重点：电动势的的概念

难点：对电源内部非静电力做功的理解 四学情分析、五教学方法：实验，多媒体 六课前准备：实验教具 七课时安排：一课时 八教学过程：

（一）预习检查、总结疑惑

要点：电源、恒定电流的概念

（二）情景引入、展示目标 新课讲解-----第二节、电动势

〖问题〗1。在金属导体中电流的形成是什么？（自由电子）

2．在外电路中电流的方向？（从电源的正极流向负极）

3．电源是靠什么能力把负极的正电荷不断的搬运到正极以维持外电路中恒定的电流？ 结合课本图2-1，讲述“非静电力”，利用右图来类比，以帮助学生理解电路中的能量问题。当水由A池流入B池时，由于重力做功，水的重力势能减少，转化为其他式的能。而又由于A、B之间存在高度差，故欲使水能流回到A池，应克服重力做功，即需要提供一个外力来实现该过程。抽水机就是提供该外力的装置，使水克服重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能。重力做功、克服重力做功以及重力势能与其他形式的能之间的相互转化，学生易于理解和接受，在做此铺垫后，电源中的非静电力的存在及其作用也就易于理解了。

两者相比，重力相当于电场力，重力做功相当于电场力做功，重力势能相当于电势能，抽水机相当于电源。

（三）合作探究、精讲点播 1．电源（更深层的含义）

（1）电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

（2）非静电力在电源中所起的作用：是把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能。

【注意】在不同的电源中，是不同形式的能量转化为电能。

再与抽水机类比说明：在不同的电源中非静电力做功的本领不同---引出 2．电动势

（1）定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势。（2）定义式：E=W/q（3）单位：伏（V）

（4）物理意义：表示电源把其它形式的能（非静电力做功）转化为电能的本领大小。电动势越大，电路中每通过1C电量时，电源将其它形式的能转化成电能的数值就越多。【注意】：① 电动势的大小由电源中非静电力的特性（电源本身）决定，跟电源的体积、外电路无关。

②电动势在数值上等于电源没有接入电路时，电源两极间的电压。③电动势在数值上等于非静电力把1C电量的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。

3．电源（池）的几个重要参数

①电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学性质，与电池的大小无关。②内阻（r）:电源内部的电阻。

③容量：电池放电时能输出的总电荷量。其单位是：A·h，mA·h.【注意】：对同一种电池来说，体积越大，容量越大，内阻越小。

（四）反思总结、在学习闭合电路的基础上介绍外电路和内电路、外电阻和内电阻，外电压和内电压的意义，通过演示实验让学生直观感受内电阻的存在。在闭合电路中能量转化的讨论中采用类比儿童乘坐滑梯的方法帮助学生理解。九板书设计 电动势

一、电荷定向移动的原因 1．静电力

化学作用（干电池）2．非静电力光作用（光电池）

电磁作用（发电机）

二、电动势（E）

1．表征了电源把其他能转化为电能的本领。2．大小：等于电源开路时两极间的电压。3．单位：伏特（V）

外电路—外电阻—外电压

三、闭合电路

内电路—内电阻—内电压

四、闭合电路中能量的转化 十教学反思

《电动势》教学设计 篇3

关键词：问题生成；问题解决；概念教学；电动势

一、物理概念教学的现状

一直以来，物理概念教学是学生的难点，因为学生需要结合生活中已有的认知，加以思维加工，从而提取抽象的模型，概括事物和现象背后的规律。虽然有难度，但是很重要。如果简单给出这个概念的定义，对于学生来说，不仅很难理解，即使勉强记住，也很容易遗忘，更不懂得如何应用。现在教材非常重视概念教学，有些可以用实验探究的方法来生成概念，有些可以从历史上发现规律的过程来引导，也有些可以通过问题的生成与解决来形成概念。以下是我对问题生成与解决的阐述。

二、问题生成与解决的意义

概念教学中往往会设计一系列的问题，学生通过对问题的思考层层递进、深入，从而对概念加深印象。对于物理概念的学习，不仅仅是学习知识本身，更是对研究物理问题方法的学习。所以，设置问题非常重要。而在教学过程中，教师虽然已经尽可能多地考虑到各种情况，但由于思维局限或者设计不全面，在课堂上会生成很多意外的问题，如果这类问题解决得好，对于课堂教学具有积极作用。当然，对于课堂上生成的问题，要引起重视，但是不能主次不分，课堂应该有明确的主线，在解决所生成的问题时不能避重就轻，要恰当引导回教学主线。这样，对于学生来说，概念课堂就不再是被动地接受概念，而是主动参与，积极性会大大提高，对概念的印象也会更加深刻。

三、基于问题生成与解决的课堂实例分析

【教学片断1】为什么需要提出电动势这个物理量？

教师在课堂上设置两个情境：一是在电流表两端分别接带电电容和干电池，让学生观察现象。通过情景和预设，学生很容易生成以下问题：①电容只能使电流表短暂偏转，而电池可以使之持续偏转，说明了什么？②产生持续电流有什么条件？学生很容易自己得出规律，必须要有恒定的电势差，教师即可得出电源的概念。

二是在小灯泡两端分别接水果电池和干电池，比较现象。学生发现不同电源的供电能力不同，自然而然生成问题：用什么物理量来衡量这种供电能力呢？

【教学片断2】用什么物理量来衡量供电能力？

要搞清楚这个问题，先要从本质上了解电源的供电原理。教师在课堂上给出电路的模型。如图所示，引导学生分析电路中电子的受力情况与运动情况，学生会生成以下问题：①在电源内部，电子如果仍只受静电力的作用无法回到负极，那么存在什么力呢？

教师可以提出非静电力的概念，学生经过这个片段的问题生成与解决，可以得到不同电源供电能力不同，即不同电源，通过非静电力做功，把其他形式的能转化为电能的能力不同，从本质上说，比直接给出这个概念形象的多，也理解的更加深刻。

②用什么物理量来衡量这种转化能力？

学生会生成问题：为什么不直接用W非来衡量？然后，学生分组讨论，自己解决问题：同一个电源，从正极搬运不同数量的电荷到负极，非静电力做功已经不同了，除非比较不同电源搬运相同数量的电荷，电场力做功多少，即用W非/q来衡量，这也正是教材中电动势的定义。

【教学片断3】在以上教学完成时，有学生提问：在原电池模型中，电子是不能够穿过溶液的，而上述模型中，为什么可以把电子直接从正极搬到负极？

这个问题非常特别也非常棘手，特别在于学生知道把所学的各科知识进行合并，而棘手在于讲解电动势时学生脑海中只有化学电池的模型，且非静电力本来就是虚构的概念。笔者在课堂上没有着重强调设计电池内部化学反应的内容，而是强化经典物理的思维——能量转化过程中一定伴随着做功，那么是什么力做功呢？显然不是静电力，那我们就把这种力称为“非静电力”。经过这样的提问、思考、解释，让学生把本来抽象的过程转化为形象的做功过程，便于理解，同时也锻炼了学生的思维能力——把不同学科关于某一知识的认知结合起来。

物理概念是教学的重难点，尤其是电动势这样的抽象概念。在概念教学时，我们往往会设计好教学过程甚至问题，但是如果转变思维，设置情境，让学生自己生成问题，自己解决问题，教师加以引导，学生的理解会更加深刻。另外，当学生在课堂上提出创新甚至超纲的问题时，教师要予以鼓励，让学生自己在实践中解决问题，从而产生成就感和进一步探究的兴趣。总的来说，基于问题生成与解决的物理课堂教学，要结合实际，让课堂更高效。

参考文献：

[1]缪建新.高效课堂：模式与案例物理[M].南京：南京大学出版社，2009-12.

[2]陈建华.提高“问题教学”有效性的实践与思考[J].物理教师，2012（11）：13-14.

[3]阎金铎，郭玉英.中学物理教学概论[M].3版.北京：高等教育出版社，2009.

《电动势》教学设计 篇4

永磁直流无刷电机(BLDCM)是一种典型的机电一体化电机,除了有普通直流电机调试性能好、调速范围宽和调速方式简单的特点外,还有功率因素高、转动惯量小、运行效率高等优点,特别是由于它不存在机械换相器与电刷,大大的减少了换相火花,机械磨损和机械噪声[1],使得它在中小功率范围内得到了更加广泛的应用,是电机的主要发展方向之一。

对于永磁直流无刷电机的控制方式,可以分为两大类:有位置传感器控制方式和无位置传感器控制方式。典型的有位置传感器控制方式是使用霍尔传感器控制方式。无位置传感器控制方式是目前比较广泛使用且较为新颖的一类控制方式,包含有:反电动势控制方法、磁链计算法、状态观测器法和人工神经网络(ANN)控制法等。反电动势控制方法中对驱动桥和电机在外电路过流时的保护极为重要,对软件发生错误动作时负载的保护也提出了较高的要求,本文采用反电动势控制方法,以直流无刷稀土电机为研究对象,设计了两个电流保护模块和一个数字逻辑保护电路,提高了系统工作时的安全性,具有较大的研究意义。

1 控制系统总体设计

本系统采用PWM反馈控制方式的典型闭环调速系统其中还创新性的加入了逻辑保护电路和两路电流保护电路,控制系统总体设计框图如图1所示。由转速参考值n0与实际转速的反馈值n相比较,得到的偏差送到转速控制器,经过相应的计算后输出控制信号到PWM控制器,PWM控制器则产生三相桥试逆变器主开关的控制信号,然后由主开关完成对永磁无刷直流电机定子电流的通断,并产生平均意义上旋转的定子电枢合成磁势,由定子电枢合成磁势带动永磁体转子旋转,实现了永磁无刷直流电机的自同步控制。

研究对象永磁直流无刷稀土电机将磁体粘贴到转子铁心表面,组成所谓的隐极式转子结构。其定子三相对称绕组采用整距、集中绕组,无中线引出线,由电机学原理可知反电动势的波形为一梯形波,而且电机中A、B、C三相是对称的,它们的反电动势只在相位上依次落后120度。再考虑到定子每相绕组的反电动势正比于转子角速度[1],有图2所示关系。

由此得出反电动势法控制规律的重要结论为:通过测量反电动势获取转子位置信号,并不是测量反电动势大小,而是反电动势的过零点信号,当反电动势出现过零点后再延时30度电度角就是转子电流下一次换相时刻[5]。但反电动势无法直接测量得到,可通过测量电机端电压来间接获取电机反电动势。

2 系统硬件设计

该系统硬件电路设计重难点在于驱动逆变电路,转子位置检测电路和电路保护模块三大部分。驱动逆变电路包含驱动芯片和驱动桥式电路两个部分,驱动芯片采用IR2130驱动芯片,它是专用的三相桥式电路驱动芯片,可以直接驱动中小容量的MOSFET、IGBT、MCT等,而且只需一个供电电源,工作频率从几十赫兹到上百千赫兹[2],内部还设置有过流和欠压保护使得在驱动功率管时更加安全可靠。

驱动桥式电路常用方案有:三相半桥驱动,电容储能驱动和三相全桥驱动[4]。三相全桥驱动由六只功率管构成三相六臂全控桥,虽然增加了功率开关管的数量,但增大了转矩输出且转矩波动小于三相半桥驱动,复杂性与可靠性上也优于电容储能驱动,而且起动特性和低速平稳性都较好,因此本系统采用此方案。如图3所示,为驱动芯片和驱动桥式电路(只接了一相的上下桥臂)的硬

转子位置检测电路用于测取电机反电动势过零点信息,从而获得转子位置,而且是通过检测电机的端电压来实现的。电路设计如图4所示。

电机端电压检测共分为A、B、C三相,现以A相为例,先将输入到IR2130的B和C相驱动控制信号PWM B和PWM C通过与非门反相,得到B、C两相上桥臂的PWM驱动信号相与的波形,然后跟单片机输出控制口信号Ctr_A相与。当单片机输出控制口为1时,D触发器时钟端为B、C两相PWM驱动波形相与的信号;当单片机输出口为0时,D触发器时钟端为低电平,封锁D触发器输出,使D触发器输出保持不变,从而通过编写软件控制单片机输出口,使得每个状态,只有一个D触发器开通,且在续流阶段封锁D触发器输出,这样可以很大程度的避免反电动势虚假过零点对零点信息测量的影响。

电流保护电路包括两个部分。第一部分如图3所示。通过R7、R8、R9三个电阻将驱动桥的电压信号采集到IR2130中,一旦外电路发生过流或直通,IR2130内部的电流比较器迅速翻转,故障处理单元输出低电平,封锁驱动输出口,同时引脚FAULT向MCU发出报警信号,由此完成第一部分电流保护功能且要通过软件设计实现具体的功能响应。第二部分电流保护主要针对驱动桥,电路设计如图5所示。(参见右栏)

保护电路通过R10于R11将驱动桥下桥臂的电压采集到LM393的正向输入端,可以和事先设定的Verf进行比较,当驱动桥电流过大时,LM393输出高电平,使得Q1、Q2、Q3都导通,由此降低下桥臂MOS管的栅源电压,达到保护MOS管的目的[4]。

三相全桥的驱动控制是由MCU通过PWM方式实现的,当软件运行出现错误时,可能会使得同一桥臂的上下两个MOS管同时导通,这将造成短路,极易烧坏MOS管,由此设计了逻辑保护电路模块,使得同一桥臂上下两个MOS管不会出现同时导通的情况。逻辑保护电路输入与输出的逻辑关系如表1所示。

通过表1的逻辑关系,同一桥臂上下桥臂的输入信号互锁,使得不会出现同时导通的情况。硬件电路的连接由表1逻辑关系而定,而且可以通过与非门电路搭建而成,在此不再详述。

3 系统软件设计

MCU输出控制信号控制三相全桥驱动逆变电路,在软件实现上可以采用不同的控制规律,常用的控制方式有:三三导通控制方式,两三轮流导通控制方式和1200导通型控制方式[1]。它们在控制性能上相差不大,本系统采用1200导通型控制方式,控制规律为:(1)每隔600换流一次;(2)任何时候只有两只开关器件同时导通;(3)每个开关器件导通1200

根据硬件电路的设计和1200导通型控制规律,桥臂与MOS管对应关系为:A上桥臂:T1,A下桥臂:T4;B上桥臂:T3,B下桥臂:T6;C上桥臂:T5,C下桥臂:T2。各MOS管导通顺序如表2所示。

采用反电动势法控制直流无刷稀土电机,在起动时,由于电机转速很小,无法获得反电动势,因此电机起动顺利完成要通过软件编程实现。常用的起动方式有:外同步驱动起动方式和预定位起动方式[3,4]。外同步驱动方式指以变频方式同步拖动电机转子旋转,这种起动方式的缺点是转子的旋转方向是不可知的,转子可能顺时针旋转也可能逆时针旋转;另外,如果频率上升太快,电机很容易失步。预定位方式起动是在起动开始时给电机一个确定的通电状态,使转子定位。然后改变电机的通电状态,在电磁力矩的作用下使转子向确定方向转动,在转动过程中把电机切换到无刷电机运行方式。这样,一方面使绕组中具有一定大小的反电势信号,另一方面电动势的相序是固定的而非随机的,保证电机有一个确定的转向,实现电机的顺利起动。

4 总结

采用以上分析设计的控制方案控制直流无刷稀土电机,实现了反电动势法无传感器控制方式。同时采用两个电流保护模块,一个从硬件上实现保护,一个从软件方面设计实现保护,使得电机在外电路过流与直通发生时能更好的保护整个控制系统的安全运行,相比较于只采用硬件保护电路或软件保护的反电动势控制方法更加灵活安全。还特别的加入了逻辑保护电路模块使得在软件出现问题时能保护驱动电路和电机的安全。整个系统在分析设计方面还有改进的空间,希望其他读者能从以下方面进行改进。

(1)更好的解决反电动势虚假过零点问题。

(2)有待研究更快更好的启动方法。

参考文献

[1]刘锦波，张承慧．电机与拖动[M]．清华大学出版社，2006．9．第1版

[2]谢运祥．IR2130驱动器及其在逆变器中的应用[J]．微电机，第34卷第2期，2001年

[3]邵刚，石山．一种新的无刷直流电动机的起动方法研究[J]．微特电机，1998．5

[4]郝卫生．稀土永磁无刷直流电机的计算机控制技术研究[J]．西北工业大学硕士学位论文

《电动机》教学设计 篇5

课题：课型：新 授 课时：一课时

一、教学设计的背景分析：

（一）学习需要的分析：

本节内容《电动机》是要学生初步认识科学与技术之间的关系，不仅要通过教师的演示实验来揭示磁场对通电导线的作用，而且要让学生经历制作模拟电动机的过程，这就需要教师准备的器材有：磁体、线圈、电源、电动机模型、漆包线。学生准备的器材有：图钉、一节干电池、曲别针、磁铁、漆包线、小木块（或火柴盒）、硬纸板。

（二）学习内容的分析：

《电动机》一课的内容主要包括两部分：一是了解磁场对通电导线的作用。二是让学生经历制作模拟电动机的过程，了解直流电动机的结构和工作原理。本节课是在学生学习了磁场的基本性质以及电生磁的基础上，进一步深入挖掘出磁场对通电导体产生力的作用，从而提出这一理论在人类生活的今天的实际应用——电动机，故其是本章的核心内容之一。另外，本节内容是在学生已有通电导体对放入其中的磁体能够产生力的作用基础上，进一步引导学生逆向思维：磁体对放入其中的通电导体是否也有力的作用猜测，再利用实验进行探究，从而培养学生要善于发现事物间的某种联系，并大胆的猜想、探究，以证实自己的想法。

（三）学习者的分析：

本阶段的学生（13—14岁）是情绪最不稳定的时期，且他们通过将近一年的物理学习，已有一定的动手能力，也需要教师对他们的动手能力及分析能力给予一定的肯定，更需要通过动手培养他们学习物理的兴趣。据此，在本节课我想通过小小电动机的制作，以满足他们的需求。但是他们抽象思维的能力还需要进一步培养，为了克服他们空间想象能力的局限性，我将难点换向器的教学设置成动画的形式，以克服他们学习上的困难，从而引起学生的学习兴趣。

二．教学设计的过程及内容：

（一）教学目标： 1．知识与技能：

a．了解磁场对通电导线的作用 b．了解直流电动机的结构和工作原理 c．知道换向器的作用

d.初步认识科学与技术之间的关系。2.过程与方法

a.经历探究的过程，体会观察与分析的重要性.b.经历制作模拟电动机的过程，从而培养学生的动手能力及分析问题、解决问题的能力。3．情感态度与价值观：

通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学习科学技术知识的兴趣。

（二）重点与难点 1．重点：

a.通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关； b.直流电动机工作时的能量转化。c.电动机的原理 2．难点：换向器

换向器学生理解起来比较抽象，若用实验演示透明度也不高，为了突破这一难点，我制作了动画，利用多媒体教学将换向器的作用形象、直观的展现在学生面前，使学生明白了换向器是如何改变线圈中电流方向的这一难点。3．教学方法：

多媒体教学、观察法、实验法、分析讨论法相结合的探究式教学 4.教具：

教师：磁体、线圈、电源、电动机模型、漆包线。

学生：图钉、一节干电池、曲别针、磁铁、漆包线、小木块（或火柴盒）、硬纸板。

（三）教学过程： 一．复习引入： 1.演示奥斯特实验

①奥斯特实验说明了什么？②磁场的基本性质是什么？小磁针在受磁力作用发生偏转的同时，是否也会通过磁场对电流产生力的作用？（用提问的方式，设计疑问层层导入新课，既激发学生求知欲，又启发学生思考问题，同时直接导入本课的学习，这样不仅复习了前面的内容而且为引出新课做铺垫）

2.引导学生将实验结果：电流对磁体有力的作用逆向思维会有一个什么样的结论？（可以培养学生逆向思维的能力，引起新问题，并教给学生如何善于思考问题、发现问题，引起学生探究新知的欲望）二．进行新课：

1．利用演示实验验证学生的结论是否正确。

（1）实验研究的引导和指导：我们要研究的问题是磁体对通电导体是否有力的作用根据要研究的问题我们需要哪些实验器材？让学生思考回答（目的在于教给学生如何根据问题设计实验）

（2）进行演示：让学生观察通电线圈是否受力的作用？（可以对学生的结论进行验证，也可以培养学生的观察力）

(3)问：就此实验装置中，力是有方向的，通电导体在磁场中受力的方向可能与哪些因素有关？哪些条件可改变的？由此你想到了什么？（可培养学生善于发现问题的能力，并引导学生如何去思考问题）

(4)教师根据学生的想法进行验证，并让学生观察当某一条件发生改变时导体的运动情况会怎样？（可培养学生的观察力，引起他们学习的兴趣）

(5)让学生自己根据实验现象归纳、概括影响导体运动方向的因素有哪些？（通过讨论交流问题，培养学生综合处理信息，分析实验现象的能力。同时突破重点——通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关，可培养学生的概括能力）

问：在我们刚才进行的实验中能量是如何转化的？生活中哪一用电器是将电能转化为动能的？

（6）如果把通电线圈放入磁场中，线圈的受力运动的情况如何？线圈是否能连续转动？(7)探究：让线圈转起来（制作模拟电动机）①介绍实验器材 ②出示制作方法

③让学生自己动手制作，教师巡视指导。（制作模拟直流电动机，是在学生知道磁场对通电导体有力的作用的基础上，通过自己的动手让线圈转起来。它既可以帮助学生进一步巩固知识，又可以提高学生的学习兴趣，培养观察能力和动手能力）（8）问：①线圈引线的一端为什么要刮去半圈的漆皮？

②“小小电动机”转起来的原因是什么？

（9）出示直流电动机模型，并引导学生观察其构造。（通过电动机实物图、电动机挂图、电动机剖面图，让学生全面理解电动机的结构和工作原理）

（10)出示P64图8.4—6换向器的多媒体动画，引导学生分析线圈的受力情况，转动方向及换向器所起的作用（可打破空间的界限，使学生感性认识换向器的作用）

图1 图2 图

图3 图4 图1 ：ab段电流方向由a向b，受力方向向上；cd段电流方向由c向d，受力方向向下.这样就使得线圈abcd沿着轴线顺时针转动.图2：线圈与磁场（磁感线）方向垂直的位置称为平衡位置。

图3 ：ab段电流方向由a向b，受力方向仍向上；cd段电流方向由c向d，受力方向仍向下.ab段、cd段的电流方向、受力方向没有发生改变.使线圈在这个位置摆动几下就停下来 图4：换向器的作用（提问：怎样使线圈越过平衡位置后持续顺时针转动?引导学生回答：及时改变电流方向或磁场方向从而改变受力方向）（11）电 动 机 的 优 点

构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、无污染。（通过学生自己总结电动机的优点，能进一步提高学生的归纳总结问题的能力）（12）拓 展 延 伸

①、电动机在工作过程中能量是如何转化的。

②、电动机在人类历史发展中所起的作用。

③、向学生渗透：从实践到理论需要走一段艰难而又曲折的路，同样，从理论到实践仍需付出艰苦的劳动。这种劳动包含了人类的创造与发明(可以拓宽学生的知识面，加深学生对知识的理解，并进一步加强学生热爱科学、热爱学习的动力。)三．小结并质疑：

通过本节课的学习，你有哪些收获？又有哪些困惑？ 1．通电导体在磁场中受力的作用

2．受力方向跟电流的方向，磁感线的方向都有关 3．电动机是利用通电线圈受力转动 4．电动机构造：定子、转子、换向器、电刷

5．电动机的优点：（可以帮助学生理清所学知识的层次结构，形成知识系列的结构框架。有助于学生掌握知识的重点和知识的系统性。）四．巩固练习：

1．电动机是根据什么原理制成的？电动机在工作时是将______能转化为______能。2．电动机主要有_______和________两部分组成。3．换向器的作用是什么？

4．在磁场中放一通电导体，其运动方向与哪些因素有关？若这些因素同时改变则其运动方向_______（填“变”或“不变”）五．作业：

1．生活中哪些用电器上都用到了电动机？ 2．电动机有哪些优越性？ 六．自我评价：

1．本方案如何体现新课改的精神？

（一）本方案在目标的设置上是寓知识、技能、思想教育为一体的三维目标。例小小电动机的制作，既培养了学生的观察力、动手能力，又潜移默化的对学生进行思想教育。

（二）本方案根据物理学科的特点，更加注重学生的亲自体验与感悟。例如在磁体对通电导体有力的作用的教学时，能利用实验使学生亲自感悟它们之间 的作用，而又通过小小电动机的制作，使学生亲自体验这种作用，使学生对此有了感性认识。

（三）本方案能引导学生主动动手、动脑去学、去做，使学生认识到物理是很有趣的也是很有用的，为了达到这一目的，我在设置时，大量使用了实验且给了学生充分展示自己的平台。例在问题的引入、实验的设置上都给了一个学生想表现自己的机会，让学生在可实现的活动中，得到他们想学习的机会，让学生在可实现的活动中，得到他们想学习的内容，也充分调动了他们主动学习的兴趣和乐趣。2．本方案的主要特点：

（一）学生的可操作性强，特别是小小电动机的制作用的是生活中的一些材料就可以进行。

电动汽车车身轻量化设计刍议 篇6

摘 要：该文基于我国十二五发展新能源汽车科技发展规划、对目前纯电动汽车车身轻量化设计进行了论述、主要针对对国内纯电动汽车应用新材料，新工艺问题进行了对比分析。

关键词：车身轻量化；镁合金；复合材料

一、汽车车身轻量化应用新材料

1.铝合金

与普通低碳钢钢板相比，铝合金具有密度小（2.7g/cm3）、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形等优点，而且由于所有的铝合金都可以回收再生利用，深受环保人士的欢迎。

在工艺方面，根据车身结构设计的需要，可以采用激光束压合成型，将不同厚度的铝板或者用铝板与钢板复合成型，再在表面涂覆防腐蚀材料使其结构轻量化且具有良好的耐腐蚀性。

铝合金已成为仅次于钢材的汽车用金属材料，能够为汽车提供各种铝合金铸件、冲压结构件和拉制的铝型材。铝合金主要用于制造发动机缸体、活塞、进气支管、气缸盖、变速器壳体、矫车的骨架、车身、座椅支架、车轮等部件。

轻质的铝合金车身使车体质量大大减轻，与相同体积的钢铁相比，质量可减轻30%-40%，这意味着更低的油耗和更佳的动力性能。此外，框架结构还可以提高车体的安全性，保护车内设施。我国铝资源丰厚，作为国家战略，应该全力研发并推广轻质铝合金在电动汽车车身及底盘上的应用，降低对铁矿石资源的依赖。

2.镁合金

镁的密度为1.8g/cm3，仅为钢材密度的35%，铝材密度的66%。此外它的比强度、比刚度高，阻尼性、导热性好，电磁屏蔽能力强，尺寸稳定性好，因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。镁的储藏量十分丰富，镁可从石棉、白云石、滑石中提取，特别是海水的盐分中含3.7%的镁。近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20%。

铸造镁合金的车门由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、内板组成。另一种镁合金制成的车门，它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成，每扇门的净质量比传统的钢制车门轻10kg，且刚度极高。随着压铸技术的进步，已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。

3.高强度纤维复合材料

复合材料是一种多相材料，是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成。目前玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已经获得成功的应用。

玻璃纤维增强树脂复合材料耐腐蚀、绝缘性好，特别是有良好的可塑性，对模具要求较低，对制造车身大型覆盖件的模具加工工艺较简易，生产周期短，成本较低。在矫车和客车上，采用玻璃纤维增强树脂复合材料制造的矫车车身覆盖件、客车前后围覆盖件和货车驾驶室等零部件。

高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料（CFRP），因其质量小，而且具有高强度、高刚性，有良好的耐蠕变与耐腐蚀性，因而是很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维车身比钢质车身可减轻50%的质量，比铝车身轻约30%。碳纤维作为汽车材料，质量轻、强度大，质量仅相当于钢材的20%-30%，硬度却是钢材的10倍以上。汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，实现整车减重效果可以达到50%以上。

二、电动汽车的整车轻量化关键技术工艺

电动汽车车身轻量化的技术工艺重点应该放在新材料的应用及其结构设计、模具设计和相应的工艺制造技术。其中轻量化新材料的成型和焊接工艺尤为突出。

（1）片状膜成型（SMC）、树脂转移成型（RTM）、挤压、注射、液态或半固态等新型成型工艺取代传统冲压工艺。这种工艺特点是产品的一致性好、效率高，但需要非常昂贵的设备与模具投入，整车产品投资在1亿元人民币左右。在一定程度上制约了新能源汽车产业的发展。

（2）粘接、铆接工艺取代传统焊接工艺，它将汽车不同的冲压件按要求精确定位在专用的的工装夹具上，采用大功率的机器人焊接线拼焊成形，其一次性的设备、工装投入仅次于涂装工艺，在工厂面积、作业环境、操作安全方面都有规范要求。这种工艺特点是工艺复杂、投入大。电动汽车在采用轻量化材料和工艺后，必将带来汽车车身设计制造的革命。

三、尾声

综上所述，目前纯电动汽车汽车车身质量的高起点和相对黑色金属的高成本售价、在国家补贴政策的扶持下、已逐步被市场接受。如果采用上述轻质材料必将推动新能源汽车的发展，也将推动电动汽车的推广和应用。

在整车车身設计上立足以现有金属材料为主，辅以轻质复合材料过度。开发推广应用先进的设计软件，在关键结构等部位，部分采用轻质复合材料、已达到轻量化设计的目的。（作者单位：沈阳工学院）

参考文献：

[1] 电动汽车科技发展“十二五”专项规划，中华人民共和国信息与工业化部，2012.3.4

《电动势》教学设计 篇7

一、实验方法探讨

测定电源的电动势和内电阻有四种实验方案, 无论是哪一种, 其实验原理都是对闭合电路欧姆定律的具体应用, 对高师学生来说, 掌握多种实验方法并对其进行相应实验研究有助于拓宽学生今后的教学视野, 提高学生将来的教学水平。

1. 伏安法

器材:电流表、电压表、滑动变阻器、电池、电键。

如下图所示, 当滑动变阻器的阻值改变时, 电路中的路端电压和电流也随之改变。

根据闭合电路欧姆定律可得方程:

为提高精确度, 可多测几组U、I值, 求出E、r后再求其平均值。

此外, 还可以用作图法来处理数据。以I为横坐标, U为纵坐标, 用测出的几组U、I值画出U-I图像 (如上图) , 所得直线与纵坐标的交点, 即为电动势值, 图线斜率的绝对值, 即为内阻r的值, 也可用直线与纵轴的截距E、与横轴的截距I短求r, 即。

2. 安阻法

器材:电阻箱、电流表、电源、开关。

电路如图三所示, 改变电祖箱的阻值并测出其对应的电流, 得方程:

3. 伏阻法

器材:电压表、变阻箱、电源、开关。

测量电路如图四所示, 改变电阻箱的阻值并测出其对应的电压, 得方程:

4. 用两只电压表测量电源的电动势和内电阻

器材:电压表2只 (其中一只内阻已知) 、电池、电键。

测量电路如图五所示, 断开S, 测得两电表的示数分别是U1、U2, 再闭合S, 此时电压表V1的示数为U1, 设电压表V1的内阻为RV, 则由闭合电路欧姆定律可得。

二、实验研究

1. 保证实验的关键

(1) 测量时的通电电流与时间

电池在大电流放电时极化现象较严重, 电动势E会明显下降, 内阻r会明显增大, 也就是说, 电池的放电时间过长, 电流过大时容易导致电池发热, 致使电池性能发生变化, 特别是内阻增大。因此, 实验中电流不宜过大, 通电时间不宜过长。通常长时间放电电流不宜超过0.3A, 短时间放电电流不宜超过0.5A, 并且读数要快, 每次读完数据要立即断电, 使电池的电动势和内电阻尽量保持固定值。

(2) 电阻R的选取

R值选取不当, 会造成E、r产生较大误差。对伏安法、安阻法和伏阻法来说, 当R过小时, 电流过大, 会使电池的电动势和内阻发生变化;对伏安法、安阻法来说, 当R过小且与电流表内阻的差别不太大时, 一方面会导致电池性能发生变化, 另一方面, 电流表内阻rA的分压不可忽略, 且根据全电路欧姆定律, 其表达式应作相应的修正:

伏安法:测量电路必须采用电流表外接法 (如图六) , 测量方程应由E=U+Ir修正为E=UR+IrE+IrA

安阻法:测量方程应由E=I (R+r) 修正为E=I (R+rE+rA)

当R过大时, 电池内阻一般在1.0Ω左右, 虽说R对电路的影响可忽略, 但这时需要选择较小量程的电流表, 以致电流表的内阻与电池内阻相差不大, 也会给实验带来较大的误差。根据电流应小于0.3A、大于0.03A及电表指针应在满偏的2/3处左右等因素, 通常R取10.0~25.0Ω之间的阻值比较合适。

2. 数据处理的实验探讨

为提高精确度, 测量时均要求测量数据不得少于6组 (方法四除外) , 且要求测量数据的变化范围尽可能大些, 以达到尽可能减小误差的目的。

(1) 公式法处理数据

该实验的四种方法均是利用全电路欧姆定律原理进行数据处理, 即根据测量数据列出相应的方程, 并联立成方程组, 求解出E、r值, 并分别求出E、r平均值的办法来进行数据处理。为了减小因计算带来的误差, 联立方程组时需对测出的6组数据进行合理的组合, 分别将第一和第四、第二和第五、第三和第六组成三个方程组, 解出三组E、r值, 再求其平均值。

(2) 作图法处理数据

通常情况下, 当测量量与待测量能够通过图形直观地反映出来时, 在进行数据处理时可考虑用作图法

处理数据。就该实验的四种测量方法来说, 伏安法比较适合采用作图法处理数据, 现就此进行相应分析。根据实验原理, 以I为横轴, U为纵轴, 用测出的几组U、I值画出U-I图 (如图六) , 将直线延长, 则直线与U轴交点即为电源电动势E, 直线斜率的绝对值, 即为电源内阻I短。电源内阻也可由直线与横轴的交点I短和E求得, 即。

通常情况下干电池内阻较小, 于是外电路电压U的变化较小, 坐标图中数据点将呈现如图六所示状况, 下部大面积空间得不到利用, 且读数很不方便。为此要恰当地选取标尺比例和坐标原点, 使得实验数据大致布满整个坐标系。

由于实验测得的U值不宜过小, 因此纵坐标U的起点可根据实测数据从不为零的某一数值开始, 如图七所示, 把纵坐标的比例尺放大, 这样可使误差减小些。此时图线与横轴交点不再表示短路电流, 不过直线斜率的绝对值照样还是电源内阻。但由于要用I=0时U-I图线在纵轴上的截距来求电源电动势E, 所以横坐标仍必须以零为起点。此时, 由E=U+Ir在图线上任取一点便可求内阻r。

总之, 为了培养高师学生在今后教学中的实践能力, 在教学法中应不断引导学生对相关知识进行挖掘, 让学生养成认真思考和不断探索的习惯, 以达到培养学生思维能力、分析问题和解决问题的能力的目的。

摘要：测定电源的电动势和内电阻是中学物理的一个重要实验, 本文旨从高师教学的角度对该实验进行了相应的实验研究和分析, 目的在于加强高师物理专业的学生对中学物理教学法实验的认识, 从而引起对该门课程的重视。

关键词：电源,电动势,内电阻,实验教学

参考文献

[1]张德启, 等.物理实验教学研究[M].北京:科学出版社, 2005.

[2]刘炳升, 等.中学物理教师专业技能训练[M].北京:高等教育出版社, 2004.7 (2008重印) .

[3]韩景春, 等.物理实验教学研究[M].山东:银河出版社, 2004.5.

《电动势》教学设计 篇8

测定电源电动势和内电阻的实验是电学中的重要实验, 在近年高考中演变出了多种测量方案。如何让学生在原型基础上灵活应变?过去, 我们经常采用习题训练的方法试图达到目的, 实践证明效果不是很好, 原因是学生没有真正理解实验原理、处理方法等, 没有亲历实验过程, 机械记忆的知识浮于表象极易遗忘。为此, 在学完测定电源电动势和内电阻的实验后, 可以安排一节多角度、全方位探究该实验的课, 让学生在科学探究活动中系统掌握知识和提高技能, 将枯燥习题演练变为富有生气的实践活动, 对激发学生的学习热情, 发展学生的分析归纳和拓展迁移能力, 培养学生自主设计实验和动手操作的能力, 培养学生的团结协作精神等都是非常有益的。

二、教学目标

1. 知识与技能。

(1) 进一步深化对伏安法测电源电动势和内电阻实验的理解。

(2) 借助原型, 拓展知识, 探究测定电源电动势和内电阻的其他方案。

(3) 通过猜测, 培养学生分析归纳能力。

(4) 通过实验, 培养学生的观察能力, 动手操作和实验设计能力。

2. 过程与方法。

(1) 通过实验探究过程, 让学生领悟科学探究的一般方法。

(2) 在数据处理中理解作图和曲线化直的方法。

(3) 会用闭合电路欧姆定律分析物理量之间的关系, 结合图形解决问题。

3. 情感、态度和价值观。

(1) 通过实验, 培养学生严谨的实事求是的科学态度。

(2) 通过探究活动, 培养学生的团队合作精神和主动参与意识。

(3) 通过误差分析, 感受物理学的近似思想, 从而体会“残缺”美。

三、教学难点化解

1. 创造条件, 定向探究。

按照学生的已有水平, 学生不可能在有限的时间内从较多的仪器中做出选择, 从而设计成预设方案, 教师要创造恰当的问题情景, 引导学生思考讨论, 适当控制探究的方向和任务, 让学生能够完成一定的任务。

2. 迁移引导, 曲线化直。

学生遇到的第二个难点是采集到数据后, 作出的图像I-R、U-R图像是曲线, 学生可能茫然无措。在学生考虑后, 教师可以依据学生研究牛顿第二定律实验 (F一定时, ) 的先前经验, 适当加以启发引导, 帮助学生克服难点。

四、教学过程

1. 创设情境, 提出问题。

师:如何测电池的的电动势和内电阻?

生:伏安法, 测出多组数据作图……

师:如何实现测出多组数据的呢?

生:通过滑动变阻器改变电路结构。

师:每次实验中至少需要读出6组数据, 每一组中需读几个数据?

生:两个。

师:为什么要用作图法, 能否用计算法?Xb�

生:能用计算法, 但用作图法可以豘减X榊h�讟���少偶然X误X差�。柝榅x鳹鳹鳹鳻�Z豜

师:可以用谁代替滑动变阻器改变电路结构, 有何不同?

生:电阻箱, 用电阻箱可读出阻值。

师:假如没有伏特表, 只有电流表和电阻箱能否测定电源电动势和内电阻?

生: (讨论)

师: (进一步引导) 原型中伏特表测的是路端电压, 现在能不能用电流表读数乘以电阻箱读数代替路端电压?

生: (有点明白) 行, 只不过需忽略电流表两端的电压。

师: (总结) 电阻箱既可读出电阻值, 又可改变电路结构。因此电路中选用电阻箱时, 无需再连入滑动变阻器;当提供的器材中无电流表或电压表时, 需要考虑能否用其他器材代替或改装。根据以上分析, 现提供以下器材测定电源电动势和内电阻, 请同学们认真思考, 积极讨论, 依照原型设计尽可能多的方案, 要求:测出多组数据, 每个方案至少需要有两个可读数器材。器材包括:滑动变阻器、电流表A、电流表mA (内阻已知) 、电阻箱、定值电阻、电压表V (两只) 、导线电键若干。 (板书)

2. 合作讨论, 猜测方案。

以问题为驱动, 激励学生积极合作讨论, 形成预设方案, 由小组汇报交流, 教师板书结果:伏安法、安箱法、伏箱法、双压表法、双流表法、对应图像U-I、I-R、U-R、U 1-U 2、I1-I 2……

3. 师生互辩, 确定方案。

教师要充分肯定学生的各种想法, 同时帮助学生选择合适的仪器和电路, 从而使实验具有可行性并且实验误差较小, 最终共同确定为四种成功方案, 如下图所示。让学生明白四种方案间的异曲同工之妙:原型⇒IR代替代替I⇒R0、mA支路为改装电压表。

教师指导分组, 每一个合作小组选一个实验方案。

4. 进行实验, 采集数据。

小组内合作选择仪器, 连接电路, 进行实验。教师巡回察看指导, 要求学生操作规范, 及时记录数据。

5. 分析论证, 处理数据。

学生尝试作出U-I、I-R、U-R、I 1-I2图象, 作出的图象一部分是曲线, 出现新问题。教师借助牛顿第二定律实验的处理方法启发指导学生通过变换将曲线化直。确定分别作U-I、I1-I2图象。

原理U=E-Ir斜率k=r, 截距Eⓥ的分流造成Ⓐ的读数偏小r、E测量均测量值偏小。

忽略Ⓐ内阻造成, E测量值等于真实值, R测量值偏大 (含RA)

ⓥ的分流造成E、r测量值均偏小。

原理, 斜率、截距如图忽略支路电流造成, E、r测量值均偏小。

6. 结果质疑, 合作评估 (略录) 。

(1) 分析假设与实验结果间的差异;

(2) 通过误差分析, 论证设计方案的可行性, 如何改进方案从而减小误差;

(3) 当遇到新问题时, 如何解决? (原理和曲线化直的拓展迁移应用反思)

(4) 反思实验操作过程有无不恰当之处, 对今后学习有何教训?

(5) 根据观察和汇报情况点评小组合作表现, 个人参与态度、实验效果等。

五、教学反思

1. 依据学生认知规律, 合理降低探究要求。

案例中学生猜测实验方案环节, 采取了在教师引导下, 适当控制猜测要素, 降低了探究要求。又如案例中论证作图环节, 通过教师点拨, 促成了学生的方法迁移, 因此才能使探究活动得以顺利开展, 这是基于学生的认知水平和符合学生的实际能力的客观考虑, 这也是符合一堂课完成一定探究任务的必然选择。往往看似完美无瑕的放任学生探究而达到了目的的, 必是伪事实。

2. 图像法与原理分析法完备结合。

学生怎么会知道给I取倒数后图像是直线, 或给U、R均取倒数图线是直线, 这里面学生应该有一小部分预测的意向, 但靠学生全部来完成, 这是不现实的。我们知道, 在已知物理规律时, 可以用图线法来求实验结果;如果物理规律尚未清楚, 也可以用图线法来探究物理规律。本案例中明线是用图线来求电源电动势和内电阻, 暗线是闭合电路欧姆定律, 明线绕眼前暗线藏于后, 当局者不善于应用, 教师从细微处入手利用原型揭示实质, 是暗示学生明白可从原理分析方面寻求物理量之间的函数关系, 为曲线化直作图和探求结果提供理论依据。

3. 在探究中领悟实验真谛——探究另类作图法及图象的统一。

纯电动动力设计 篇9

关键词：纯电动动力,设计,典型故障

项目背景:随着新型动力电源锂离子电池开发, 加快了电动行业的进程。2010年电动车整体销售总量将逼近2300万辆。为了让电动车适应丘陵地带, 现设计了变档的纯电动动力。

1 总体设计流程

1.1 资料收集

1.1.1 整车配置及性能要求。

设计电动动力产品时, 我们需要收集该产品所要匹配车型的完整资料, 其中包括整车质量、轮胎规格、电池规格、以及客户对整车性能目标值要求等可用资料。以产品ZG05产品为例, 其整车整车配置及性能要求如下:

1.1.2 纯电动动力工作原理见下图。

1.2 设计计算流程

1.2.1 整车性能计算。

(1) 最高车速计算。以ZG05为例, 计算最高车速时, 需对整车该状态下的阻力进行计算。平路最高车速阻力为:ΣF=Fr+Fw+Fg。Fr为滚动阻力, Fr=Mg×f0×cosα;Fw为空气阻力Fw=0.5×ρ×Ar×Cd× (V+Vw) 2;Fg=坡度阻力。f0 (平整硬化路面) =0.011, α (路面斜度) , 若平路时:α=0;ρ (空气密度) =1.2258, Ar (迎风面积) =2m2, Cd (阻力系数) =0.7, V=11m/s (40KM/h时速) , Vw (风速) =0。M=ΣM=Mg (整车质量) +M人 (驾驶员标准体重) =145kg。则ΣF=42.87N, 扭矩T=9.13N.m, 对应此车速下电机需输出转速n=497r/min。 (2) 最大爬坡能力计算。如果要求爬坡车速不低于10km/h (2.8m/s) , 则功率P=V×F=2.8×312=867W。若要求最大功率P=750W, 则可行驶坡度ASIN (F/Mg) = (750/2.8/ (145×9.8) =10.7° (18.8%) , 即最大爬坡能力为10.7°。 (3) 续航能力计算。以车速V=30km/h计算, 后轮功率P2=258W, 如果电压为48V, 效率按η=0.6计算, 输入功率P1=P2/η=430w、电流I=P2/48=8.96A、理论放电时间t=20/I=2.2h和续航里程S=V*T=66Km。

1.2.2 电机系统性能计算

(1) 电机主要性能参数

通过上述整车能耗计算, 可确定电机最大功率、额定功率、转速、扭矩、效率等数据。而根据以上数据, 可进行电机定转子绕组、磁路等一系列的计算。以下对电机定转子计算进行讲解。

(2) Ansoft Maxwell软件应用。依据以上对电机和车辆的动力特性匹配分析, 综合考虑离合器的工作特性、现有电机的选择范围做出电机的基本要求。利用Ansoft Maxwell电磁场有限元软件, 将相应参数输入并得到其输出。利用Ansoft Maxwell软件, 对电机磁场进行有限元分析, 见下图。最后, 得到其基本性能输出。

1.2.3 减速系统设计。

(1) 离合器计算。ZG05离合器离心力为Fw=M·R·ω2, 其中角速度ω=2πn/60;弹簧拉力F1=F2=100g;蹄块对从动盘的压力为P=Fw- (F1+F2) ;摩擦力f=μP, 其中, μ为摩擦系数, 取0.18。将数据生成折线图, 加入电机扭矩和阻力矩, 用图算出完全结合转速。 (2) 变速比计算。a一档变速比。电机最大扭矩略为5.5Nm (28A) , 而整车行驶最大阻力矩≥70Nm, 故低速档转速比为S1≥70÷5.5=12.73。b二档变速比。最大车速35km/h时:折合后轮转速为n=35×1000÷ (2×3.14×0.2×60) =465r/min。电机空载最高转速约4500r/min, 因此2档速比S2≤4500÷465=9.7。查电机输出特性, 满足效率≥75% (≤3800) 和离合器转速 (≥2500 r/min) 以上特性段, 兼顾1档效率, 取3500r/min, 此时扭矩2.5Nm, 按3500r/min, 试算S2≥3500÷465=7.52。如果取值7.5。输出扭矩为18N.m。 (3) 齿轮设计计算。以ZG05为例, 传动系统为定轴轮系、三轴两级。三轴分别为连接转子的电机轴、中间轴、连接驱动轮的输出轴。两级为初级变速、末级减速。

1.2.4 三维外形设计

传动箱内部结构确定后, 再对传动箱外形进行设计, 主要考虑安装位置与箱体强度。上图是我部纯电动动力产品的三维外形。

2 样件样机制作

利用快速成型等工艺, 将所需样件、工装等组织到位后装配样机。

3 实验验证

3.1 电机外特性测试对于电机外特性试验, 需要在专用的电机外特性试验台上进行, 并测试上述参数曲线, 以此来对纯电动动力产品进行性能分析。

3.2 整车性能测试

3.2.1 等速测试。

以ZG05为例, 通过等速测试, 可了解电机所匹配整车在不同行驶速度下 (模拟平路状态) , 电机所消耗功率、电流以及效率。以此可计算出整车理论续航里程。

3.2.2 最大爬坡能力测试。

该实验在底盘测功机上进行模拟测试, 以得到整车的最大爬坡能力。纯电动动力产品最大爬坡能力达到12°。

3.2.3 续航里程测试。

因理论续航可以从等速测试中得到, 这里的续航里程针对实际道路实验中的续航里程, 根据GB/T24157-2009标准, 电动车续航里程测试在车速达不到最高车速的70%时, 实验终止。而目前, 绝大多数厂家均按控制器设定欠压保护值为终止条件。

3.2.4 温升测试。

根据GB/T 792-2009规定, 温升判定标准不超过企业技术文件规定。根据我司制定的标准为例, 要求电机在500W额定功率工况下, 绕组的温升应小于75℃;电机在800W最大功率工况下, 绕组的温升应小于100℃。该要求主要针对ZG05定转子所使用的漆包线材质, 霍尔耐温等级进行设定。

3.2.5 加速性能测试。

该测试与燃油车加速性能测试基本相同, 分为起步加速与超越加速。

4 故障解析及处理

4.1 故障分析

以ZG05故障问题为例, 样车路试实验出现无法起步, 且上坡无动力输出, 电机空转。对单向器楔块进行检查, 发现楔块磨损严重, 见上图。

4.2 重新校核设计新

新单向器 (LHQ7402) 楔块结构, 实物见右图。

5 总结

通过以ZG05产品开发为例, 熟悉了市场客户对纯电动产品性能、价格等需求。掌握了纯电动项目的开发流程及知识要点, 特别是利用二维/三维电磁场仿真等软件对开发电动机更精确更方便。对电动机主要故障的解决积累了经验, 为以后的设计开发奠定基础。

参考文献

[1]石庆升.纯电动汽车能量管理关键技术问题的研究[D].山东大学, 2009.

[2]夏青松.电动汽车动力系统设计及仿真研究[D].武汉理工大学, 2007.

电动工具的色彩设计 篇10

一、色彩成为人们对产品好恶的重要因素

1.“7秒定律”的概念。

7秒定律也称为“色彩营销”, 即消费者会在7秒内决定是否有购买商品的意愿。色彩营销是以了解和分析购买者的心理为基础, 给商品恰当定位, 然后给产品本身、产品包装、人员服饰、环境设置、店面装饰一直到购物袋等配以恰当的色彩, 使商品含有情感化, 成为与消费者沟通的桥梁, 将商品所要表达的内涵、思想传达出来, 使购买者在不知不觉中感受该公司的设计理念。

这个“7秒定律”是美国流行色彩研究中心的一项调查。主要是说人们在挑选商品的时候存在一个“7秒钟定律”:在面对各种各样的商品中, 人们只需要7秒钟就可以确定是否对这件产品产生好感, 而在这短暂的7秒中, “色彩占有67%的作用”。所以, 美国营销界研究认为, 色彩现在成为人们对商品喜欢与否的重要因素之一。

2. 色彩与文化的关系。

不同国籍的人们对于色彩的认知有跨文化、跨区域的差异。来自不同文化背景的人会有意识地将色彩和不同的价值观相联系。例如, 美国人把公司设计为蓝色, 象征着男性气概, 高品质和信任, 然而, 东亚国家的人们却认为蓝色是冷酷的。相对不同的文化似乎对色彩产生的核心潜意识联想是相似的。例如, 大多数民族认为白色是纯洁和干净的象征, 黑色则意味着权威、冷酷。绿色代表平静、轻松、和平、柔和和安全等。

随着经济的全球化, 跨文化差异越来越远离极端, 而观念和习惯则越来越统一化。例如, 在中国, 红色是婚礼时用的传统色彩, 但新娘穿白色婚纱的也不少。随着不断深入的信息交换全球化, 视觉信息和观念, 以及对色彩的联想也将在很多文化中找到共同点。

3. 色彩与企业品牌的关系。

企业可以运用色彩情感语言树立独特品牌形象。随着高科技的发展, 人们的生活节奏越来越快, 工业化也愈加发达, 现在人们每天能接触到大量不同品牌、不同样式的各种产品, 这就要求这些产品具有高度的识别性, 在众多相似的产品中能够让人把注意力集中在某一品牌上。在时间较短的情况下对某一品牌的产品留下较为深刻的印象。如今, 在竞争企业之间产品质量上的差距越来越不明显了, 因而企业的品牌、产品的设计和色彩等形象因素已经成为企业产品能否畅销的最关键因素, 而色彩则是最基本的形象要素。色彩能在第一时间让人产生印象。色彩还可以代表一个企业的品牌形象。比如说提到“鳄鱼”人们会想到绿色, 提到“柯达”人们会想到金黄色, 还有海水蓝的“苹果电脑”等等。

二、目前电动工具的色彩设计

就电动工具来说, 比较知名的品牌有MAKITA (牧田) 、RYOBI (利优比) 、BOSCH (博世) 、HITACHI (日立) 以及National/Panasonic (松下, 在日本本地, 通常用National作为商标, 而在国外则用Panasonic) 。牧田和优利比是世界知名的品牌, 是专业设计电动工具的企业。产品的种类非常齐全, 产品主要面对的是专业人士的使用, 这两家品牌企业在消费者心中是有质量保证、值得信赖的商品。博世则是来自德国的世界第一大电工工具厂商, 这个品牌在消费者心中有着“较为高级、第一等级”的印象, 而且这个品牌还把家庭用DIY作为设计重点。博得了除了专业人士之外爱好自己动手制作、修理的DIY人士的青睐。在造型设计方面, 牧田和博世集团的设计手法是将大众而耐用的工具形象呈现在造型上。他们设计的外形并没有过多的修饰, 简洁而不简单, 将机能主义忠实地融入其中, 在很多国家或地区, 受到专业人士和DIY爱好者的认同。色彩设计更是呈现出温文尔雅、刚毅不拔的感觉。博世企业的理念是“科技成就生活之美”, 科技不仅带给人们生活的方便, 也可以美化人们的生活。可靠的产品品质是博世成功的关键, 也是博世引以为豪的一贯传统。“12质量原则”是博世所有员工的工作准则和产品、服务品质的根本保证。博世所有产品使用蓝色和绿色进行设计, 其中专业级系列是蓝色, DIY系列选择绿色, 这两种颜色不是普通的蓝和绿, 而是经过设计和调和的, 设计之后的蓝色和绿色给人一种德国制造的信赖感, 符合博世的理念。

日立公司的整体色彩采用其公司的代表色“日立绿”, 铭牌采用绿底黄字, 与机壳的绿色更加协调。但是日立和优利比很早就将销售目标定位为专业人士消费市场, 所以他们对“机能至上”的专业级别的机中设计齐全。后来, DIY市场日益壮大, 两家公司开始把市场也作为自己的目标市场, 随即推出了根据DIY人士喜好加以设计的产品, 所设计的产品虽然坚持品位但是富有色彩, 让不熟悉的人乍看一下会误以为是电吹风或去毛机, 造成两家品牌形象不明显, 背离了“日立绿”的本身形象。

松下电器设计的电动工具也是销售给专业人士之用, 它的特别之处在“充电电池研发成果上有独到之处”。由于松下不同于上述品牌的产品形象, 设计理念的不同使该公司产品受到关注。松下将工具的色彩形象设计为以墨绿色为底加上黄色做点缀, 创造出质量优良的商品形象, 也成功地在众多电动工具的品牌中脱颖而出。

关于造型与色彩方面, 每家品牌各有不同。这反映出了各家以特定的市场为考虑所呈现出不同的消费层。像牧田及博世将企业色彩作为品牌形象的卖点之一, 用来确立公司品牌的权威以及定位。而日立和优利比则是把多种不同色彩运用到不同功能的产品上, 所以它的品牌形象色彩没有牧田和博世那样使人印象深刻, 没有那么高的识别性。电动工具是“机能性的道具”, 有许多人机上的需求, 所以在设计上, 造型的限制很多。必须注意到产品细节的“方便使用”而采用高度的符合人机工程的设计处理。不论是用在专业市场或是DIY市场, 只要是用电动工具的消费者都把“对于绿色及蓝色的信赖”和“对于博世的信赖”画上等号, 而从“温润的蓝绿色”中立即识别出牧田。而日立和优利比采用多种色系所制造的产品虽然是一种有区别于传统的形象色彩, 但对于习惯于传统的消费者, 可能对这些非正式的色彩产生本能的信赖感。毕竟电动工具是具有破坏性的、强力操作的性质。

博世和牧田要在市场上保持一种传统的、值得信赖的品牌形象, 会在所有的机种上采用专属的色彩, 提高人们在众多品牌中的识别性。电动工具随着市场的日益壮大, 如果有新的品牌企业想融入这个市场, 必须找准自己的企业定位和企业品牌形象, 这其中当然包括代表品牌理念的色彩。

我国电动工具行业目前在产品开发上, 与工业设计的要求还有较大差距, 这其中包括了色彩设计。色彩对于电动工具来说具有重要意义。国内刚刚兴起的电动工具行业, 给人感觉好像随便地将色彩设计到产品上, 没有色彩本身的含义, 没有与自身企业形象、企业理念以及企业定位相符合。或者一些国内的电动工具企业, 设计的电动工具都以国外那些销售好的品牌作为模仿的色彩, 导致国有品牌的识别性不高, 总觉得是抄袭, 给人不信任的感觉。中国的电动工具要想打开市场, 当然不仅是国内市场, 需要确定一个自有的品牌形象、风格, 以及自有的色彩形象。每一个电动工具企业都应有自己的代表色, 让企业的产品具有统一性, 树立起企业的形象。另外, 据国际流行色协会调查数据表明:在不增加成本的基础上, 通过改变颜色的设计, 可以使产品增加10%~25%的附加值, 还拿博世举例, 博世采用深蓝色作为基本色, 代表信赖、稳重的感觉, 档次也让人觉得比其他花哨色彩的电动工具要高出许多。所以, 色彩对于电动工具的设计是相当重要的。

三、未来电动工具的色彩设计

1. 电动工具设计要选对色彩。

电动工具的色彩决定该企业的产品是否具有统一性、是否系列化, 企业是否具有较高的识别度。色彩不仅帮我们辨别外界事物, 而且影响人的情绪, 所以对于电动工具这种带有危险性的产品要让人在高度紧张的同时, 带来安全性和舒适性, 给人们一种心理暗示。一件好的产品能激发人们愉悦的心情, 当你使用一款造型好、色彩让你舒服、喜欢的产品工作时享受这份劳动。

2. 个别色彩在工业设计中象征不同个性语言。

红色象征热情, 有积极、有力、有爆发力的意象, 它具有强烈地动势, 可以产生刺激使情绪升高。“而电动工具的强力操作和具有一定破坏性”的这种感觉与红色的意象相符合, 所以在现有电动工具的设计中, 大多数使用红色。红色也是在工业机器中最显眼的设计色彩, 在某件工业产品最初上市的时候, 大多用红色来吸引人们的眼球。橙色的明度较高, 在工业设计安全用色规定中, 橙色通常是警告、警戒的指定色。橙色多用于电动工具的警告的表达。而黄色的明度相对来说更高, 超越了前两种色彩, 在工业设计安全用色规定中, 常用来警告此处、此机器危险勿碰或提示注意等, 被定为是表示警告危险的颜色。而绿色是由蓝色和黄色组成, 对视觉器官的刺激温和, 一般人都知道眼睛疲倦后, 看着绿色有调节和恢复的作用。在工业安全用色中规定绿色是安全、求援的指定色, 对于操作受动频率较高的电动工具采用绿色, 则可以降低操作时的视疲劳。绿色是在电动工具中使用最为广泛的色彩之一, 其中橄榄绿和墨绿经常被使用。蓝色对于视觉器官的刺激比较弱, 在光线不足的情况下不易辨识, 具有缓和情绪的作用。由于蓝色沉稳的特性, 具有理智、准确的意象, 在工业设计中, 强调科技与效率。蓝色在电动工具运用的种类很多, 最常用的有大蓝、天蓝、水蓝和深蓝。蓝色可以说是电动工具的万能色, 在大多数情况下都能使用, 而且很少受电动工具本身材质以及其他配色要求的限制。

3. 电动工具色彩设计趋势。

国内电钻产品色彩应用上主要分为5大系列:蓝, 红, 绿, 黄, 银灰。这些系列支配着整个电钻市场, 手电钻和冲击钻中蓝色比重最大, 手电钻还大量采用银灰色, 冲击钻则是红色。工程黄作为工具色彩不受青睐绿色也只是少量运用。所以笔者认为一个中国企业可以将电动工具的色彩分为国内和国外系列。中国人相对来说较为保守, 应该采用符合中国人审美的颜色, 相比而言, 西方人较为大胆, 可以适当地运用夸张的表现手法, 给电钻以活力与生命力, 让沉闷远离而去。在追求功能的同时, 更追求一种个性, 一种物质享受。

《电动势》教学设计 篇11

【关键词】电热电动器具 原理 维修

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）04B-0054-02

电热电动器具原理与维修是中职电子专业的核心课程，其教学内容包含了常见电热、电动类家用电器的原理解析和常见故障检修，涉及的内容多、范围广。在传统的教学模式下，教师讲得多，学生练得少，评价手段单一，加上学校实训器材有限的情况下，学生往往很难掌握到对应的家电维修技术。教育部等六部委关于《现代职业教育体系建设规划（2014-2020年）》的通知指出：健全职业教育质量评价制度，以学习者的职业道德、技术技能水平和就业质量为核心，建立职业质量评价体系。在这样的职教改革形势下，电热电动器具原理与维修课程教学改革势在必行。

一、整合教学内容，改进教学方法

中职学校的学生素质总体不高，文化基础较差，对专业学习缺乏兴趣，而中职专业课程教材的理论部分不好理解，如果专业教学一味讲解理论，轻视甚至忽略实践，势必会加重学生厌学情绪，影响教学效果。因此，改革课堂教学，首先是整合教学内容，然后再配套相应的教学方法。

教学内容整合，是课程教学改革的基础。电热电动器具原理与维修课程在理论知识方面包括电热电动元器件识别及电热电动设备的工作原理分析等，维修技能方面则涵盖了常见元器件的检测和更换、电路原理图的识读、家用电子产品维修等。针对学生情况及教材情况，我们在强调专业基本功的同时，以“项目引领”为主线，充分体现“理实一体”的特点，强调“做中学，在学中做”的理念，把具有代表性的电热电动器具维修作为学习项目，把涉及电器维修的知识点、技能点、岗位要求等内容根据项目情况以不同任务出现。例如，在电饭锅原理与维修项目中，我们可以大致分为几个任务：电饭锅拆装与结构认识、电饭锅工作原理解析、电饭锅主要元器件识别与检测、电饭锅故障检修（以典型、常见的为主）等。这样的学习项目设置能极大地激发学生的学习兴趣，帮助学生快速入门，把学习家用电热电动设备维修变得轻松愉快。此外，我们还可以根据当前家电行业行情，增加家电发展中的新技术、新产品，删减教材中的老旧产品，合理整合、安排教学内容，切实提高教学的效率。

教学方法改革是课堂教学改革的关键，教学方法的改革也总是与教学内容改革相适应的。因此，在对电热电动器具原理与维修教学内容进行整合后，我们可以以项目教学法为主，辅以小组合作学习的教学方法组织教学。教学中，教师可以针对不同的维修对象、故障现象，结合专业能力要求和岗位标准进行必要的讲解，然后提出项目任务，并和学生一起确定项目目标。学生则在小组合作的基础上，制订项目工作计划、步骤及流程，通过小组分工与合作，组织实施项目，教师在巡视中，给予意见和指导。整个教学过程充分体现学生的主体地位，调动学生学习的主动性，激发学生学习的热情，使学生能很好地完成学习任务，教师也能从以往的“说教”中解脱出来。

二、创新实训模式，注重实训成效

“演示+模拟”以及单一技能传授的实训模式已经不能适应当前教学改革的需要，更不能适应实际生产的需要。创新实训教学模式，实现实训管理与企业管理对接、实训流程规范化，并不断拓展实训空间以满足家电行业发展的需要，才能不断地提高实训成效，促进电热电动器具原理与维修课程教学改革。

实训管理与企业管理相对接，要求实训室的布置参照家电售后维修工作部进行布置，对电热电动器具、维修工具、电子元器件进行规范、统一的摆放，墙面设立家电企业文化、“7S”管理要求等，构建企业实际工作环境的实训教学场地，让学生切身感受到上课如上岗，实训有要求，管理有制度，以环境培养学生良好的职业素养。实训流程规范化，要求学生明确每一个实训项目的具体操作要领，实现对工艺、操作要领的规范化，对仪表、工具使用的规范化，对电热电动器具维修流程的规范化，确保学生养成良好的职业习惯。拓展实训空间，是基于家用电子产品更新换代极快，学校实训条件跟不上社会发展需要提出的。一方面，我们可以发动学生将家里有故障的电热电动器具带来学校，在教室开辟“维修角”，让学生有更多交流、探讨的空间。另一方面，我们可以组织学生到居民小区进行义务家电维修，让学生有机会接触更多的家电类型和故障现象，并提升学生的服务意识，真正意义上提升实训成效。

三、实现多元评价，优化课程考核

优化课程考核，是电热电动器具原理与维修课程教学改革的重要内容。传统的课程考核往往是“一纸一笔”定天下，即便是平时+期末，在评价考核标准缺失的情况下，仍然很难体现学生的技能掌握情况和职业素质。因此，要优化电热电动器具原理与维修的课程考核评价，就必须结合专业培养目的、岗位要求等因素，制定出实践技能考核评价标准，实现对每个学生、每个工作组的多元评价。

评价标准的制定是做好课程评价的基础。电热电动器具原理与维修课程评价标准中涉及的评价内容应该是多元的、能促进学生全面发展的。评价标准不仅涉及相关电器维修的专业知识、专业技能，还把学生的情感价值观进行综合评价：学生的自我管理能力、自学能力、沟通交流能力、团队合作能力等职业能力要求列入评价标准；不仅要关注学生是否能实现对具体家电的检测、维修，还关注学生在学习过程中是否按具体的岗位标准、工作流程进行操作等。

优化电热电动器具原理与维修的课程评价还体现在评价主体的多元化。传统的教学评价中，教师主要也是唯一的评价者，学生也只作为单一的评价对象，不利于学生的全面发展。评价主体的多元化要求学生和老师，甚至行业和企业共同参与评价，实现开放性的评价：让学生在评价中既能及时发现自己的不足，也能清楚自己的优势；既能及早了解行业、企业的标准，也能尽早地找出自己的差距。行业、企业评价一般考虑在该课程的阶段性考核和终结性考核或是相关维修技能比赛的时候介入，至于行业、企业的选取，我们可以根据当地的实际情况综合考虑，可以是家电维修资格证书的考评人员，也可以是家电售后维修的技术专家，等等。通过这样多方参与的评价，学生实践能力的评价更为真实、科学、恰如其分，还可以帮助学校和任课教师利用评价结果及时发现教学中存在的问题，最终实现教学与实际生产的对接。因此，教学评价主体必须多元化，才能保障评价活动切实提供多角度、多层面的评价信息，促进教学的长效发展。

综上，电热电动器具原理与维修课程教学改革，是以就业为导向、满足岗位要求为目标的，是一项艰巨的任务。它不仅对学生提出了新的要求，要求学生追求全面的发展，而且对专业教师也提出了新的要求，即要求教师具备更为扎实的专业技术，能组织理实一体化教学；要求教师能不断地更新教学理念，以适应新教改的要求，适应培养新型技能型人才的要求。

【参考文献】

[1]张骥.现代职业教育电类专业教学法[M].北京师范大学出版社，2009

[2]范欣南.高职计算机应用技术专业实训模式改革初探[J].信息与电脑，2012（5）

[3]李雄杰.职业教育理实一体化课程研究[M].北京：北京师范大学出版社，2011

【作者简介】梁伟媚，女，广西贵港市职业教育中心电子专业“双师型”教师。

智能电动车模拟设计 篇12

1 方案比较与选择

1.1 电机驱动模块

考虑到效率和性能,比较H桥驱动电路和集成芯片L298N,L298N驱动电机的能力强,电路简单,能减轻电动车负担,提高电动车速度且功耗低(同速情况下电流120 mA)、操作方便、稳定性好、性能优良,因此选择采用集成芯片L298N电机的驱动。

1.2 传感器模块

(1)寻迹检测。

采用反射式红外发射、接收对管。对管发射、接收都有一定频段,受外界光源影响较小,而且外围电路简单、检测效果好、成本低。

(2)平衡检测。

市售角度传感器可以精确的检测角度的变化,但是价格昂贵、成本较高,为节约成本,采用自制摆陀与光耦合器构成的角度传感器,检测平衡状态。器件外围电路简单、成本低,灵敏度虽不太高,但基本能达到设计的要求。

1.3 显示与输入模块

基于本系统要显示小车的行驶时间和行驶距离的要求且需要适时显示,使用LCD液晶显示屏来显示运行时间。LCD液晶显示屏具有轻薄短小、耗电量低、无辐射危险、平面直角显示、画面效果好、可视面积大、抗干扰能力强、显示信息量多,适用于适时显示。

1.4 电源模块

采用双电源供电,虽然可以消除电动机驱动所导致的干扰,但会使电动车重量增大,影响电动车的速度。而单电源供电使电动车总重量不会过大,便于控制速度,滤波电路稳定地向单片机提供所需电压,可以达到理想效果。考虑系统稳定的重要性,采用单电源供电方式。

2 系统组成、原理和电路图

2.1 系统组成框图

2.2 硬件电路各部分电路原理及电路图

2.2.1 ATC89S52单片机

本设计采用ATC89S52单片机为系统控制核心,ATC89S52单片机电路,如图4所示。单片机利用传感器检测路面黑带的信号以触发,控制电机、液晶显示等模块来实现各种功能。A到D这4个按键分别对应题目的4个要求,由P2.0～P2.3输入,完成相应功能。中心线黑带寻迹检测到的左右两侧信号分别输入P1.6和P1.7,黑带寻迹的起点和终点信号利用P3.1选通数据选择器,输入单片机P3.3。单片机经过分析,对两个电机做出相应的快慢处理。电机的正反转动分别由P1.2～P1.5输出,而PWM信号则由P1.0和P1.1输出。电动车行使的时间由单片机时钟计算,并输出到LCD液晶显示,P0.0～P0.7的8个端口分别是LCD液晶显示的双向数据线端口,P2.5是LCD寄存器选择端,P2.6是LCD读写端,P2.7是LCD显示使能端。

2.2.2 液晶显示与键盘电路

如图5所示,A～D4个按键分别对应题目的4个要求,每按一个按键就可以实现一个功能,LCD用于电动车往返间的适实显示。

2.2.3 L298N电机驱动电路

本设计采用高电压、大电流的L298N全桥驱动芯片,外围电路,如图6示。它响应频率高,一片L298N可以分别控制两个直流电机。两个电机的4个正反向信号和两个PWM信号经L298N后能够很好的控制电机正反转动和较大范围的控制电机电压。

2.2.4 7805电源电路

本设计采用7805稳压电路,如图7所示。12 V电源输入,供电机使用,经7805稳压后的5 V电压,供单片机、传感器、液晶显示和其它一些外围电路使用。

2.2.5 寻迹检测电路

如图8所示,寻迹检测电路的作用是用来分辨地面的寻迹黑带,不需要很远的距离,使用电压比较器便可满足要求。当遇到黑线时,D3发出信号不能从黑线上反射回来,D4不能导通,从而使LM393中的一个电压比较器的同相端电压为高,电压比较器输出高电平;反之输出低电平。简单来说,遇到黑带输出“1”,无黑带输出“0”。在本设计中,直线寻迹黑带两侧各有两对红外传感器,经与非门能判断是否遇到黑带,这样能很好的保证检测的效果。

2.2.6 平衡检测电路

自制一个摆陀,利用摆陀的摆动对光耦合器信号进行检测,判断是否达到平衡。如图9所示,发射管始终输出高电平,接收管信号被摆陀阻挡时电动车不平衡,输出低电平;反之,平衡时输出高电平。

2.3 软件流程图

系统实现题目要求的基本功能主程序流程图,如图10所示。

3 系统控制的关键代码

(1)以下是电动车从起始端出发到达终点后停车返回的关键代码:

(2)小车行进时间显示的代码

4 系统测试数据与结果分析

在平面板行驶和在跷跷板上行驶的10次测量记录分别,如表1和表2所示。

以上测试数据表明智能电动车可以完成基本功能,水平状态及跷跷板上运行时间均较短,效果良好。

5 结束语

本设计在硬件电路上,充分利用了ATC89S52单片机的内部资源,灵活地运用红外传感器的特性获取相关模拟量,合理使用PWM技术驱动直流电机,利用单片机的强大功能,结合丰富的程序指令,对各个模块进行相关的控制,各尽其职,构成一个有机的稳定系统。在选材过程中,尽可能以高效益为准,废物改装重新利用,既环保又实际。在软件设计上,利用汇编语言,以简洁的语言实现相关的功能。从整体上看,电动车能够较好的在平面板和跷跷板上行驶并保证行驶时间用的最短。

参考文献

[1]谢自美.电子线路设计[M].武汉:华中科技大学出版社,2000.

[2]张培仁.MCS-51单片机原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2003.

[3]胡汉才.单片机原理及接口技术[M].北京:清华大学出版社,2004.