第十五章 电流和电路（单元解读讲义）物理人教版2024九年级全一册

第十五章 电流和电路（单元解读讲义） 第一部分 课标解读 2.4.1 观察摩擦起电现象，了解静电现象。了解生产生活中关于静电防止和利用的技术。 例1举例说明生活中的静电现象。 例2查阅资料，了解静电防止和利用的常用方法。 3.4.1从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。 例1 定性说明电热水壶、电风扇工作时能量转化的情况。 3.4.2知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系，理解欧姆定律。 3.4.3会使用电流表和电压表。 3.4.4会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。能说出生产生活中采用简单串联电路或并联电路的实例。探究并了解串联电路和并联电路中电流、电压的特点。 4.1.7用电流表测量电流。 例7用实验室指针式电流表，测量直流电路中的电流。 第二部分 单元目标 1. 认识摩擦起电现象，会运用摩擦起电的知识解释一些简单的有关现象。 2. 通过实验探究两种电荷及电荷间的相互作用规律。 3. 知道验电器的构造、作用和工作原理，知道电荷量及其单位。 4. 知道导体和绝缘体，了解电荷的定向移动和自由电子。 5. 知道电流的形成及其条件，知道电流方向的规定。 6. 通过动手实验，认识断路、通路、短路，知道电路的组成。 7. 从能量转化的角度认识电源和用电器。 8. 能用电路元件符号画简单的电路图，能连接简单的电路。 9. 知道什么是串联电路和并联电路，会画简单的串联、 并联的电路图。 10. 通过实验探究串、并联电路的特点，会连接简单的串联和并联电路。 11. 尝试根据已有知识、经验，按要求设计简单的串、并联电路。 12. 能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例。 13. 认识电流的大小，知道电流的单位、符号，关心生活中有关用电器工作的电流值。 14. 知道电流表的用途、符号，知道正确使用电流表的规则， 并会将电流表正确接入电路，画出相应的电路图。 15. 能认识电流表的量程，正确读出电流表的示数。 16. 会正确使用电流表测量串联电路和并联电路中的电流。 17. 在探究串、并联电路的电流规律的过程中，体验科学探究的步骤、方法和态度。 18. 会运用串、并联电路的电流规律解决简单的问题。 第三部分 单元重难点 一、本单元教学重点 1. 认识自然界存在两种电荷，知道电荷间的相互作用规律。 2. 会连接电路、会画简单电路图、辨别通路、断路和短路。 3. 会画串、并联电路图和连接串、并联电路。 4. 电流表的使用。 5. 通过实验探究出串、并联电路中的电流规律。 二、本单元教学难点 1. 对电荷的认识。 2. 对电流概念的理解。 3. 根据要求及电路图来连接实物图，或根据要求及实际电路画出电路图。 4. 把电流表正确地连入电路。 第四部分 单元内容分析 本章是继力、声、光、热的学习后、开始让学生接触有关电的初步知识。从《课标》对电学部分的内容要求来看，知识与技能方面的目标要求有所降低，过程与方法方面的目标有所加强，强调从生活走向物理，重视学生的实践体验，强调从实际应用的角度出发，初步认识一些电学的概念和规律。 本章主要内容是电学的三个基本概念——电荷、电流和电路，电流是核心概念。从电学部分知识结构的特点来看，教科书在本章及后续的两章内容中注意将电荷、电流、电路、电压、电阻等基本概念建立起相互联系。这些概念是构建初中阶段电学知识结构的重要基础。 《课标》对电流和电路的要求是从观察摩擦起电现象入手的，在引出电荷概念的基础上，伴随着学生对电路的认识，逐渐形成对电流概念的初步认识。另外，识别电路、连接电路、会看和会画电路图、会正确使用电流表测电流等技能也将直接关系到以后各章电学知识的学习。因此，编写时既考虑了《课标》的知识技能目标的达成，又关注了体验性目标的实现。 本章的章首图呈现的是某电器设备电路板的画面。让人眼花缭乱的电路可以引发学生对其产生神秘感，激发探索的欲望。同时，为了消除学生对这一复杂事物的畏惧心理，章首语中指出：“实际上，这些看似复杂的各种电路都是由最简单的电路组合而成的。”目的就是要从辩证的视角渗透给学生一种认识：客观事物有的“简单”，有的“复杂”；事物本身无论怎样复杂，也总是由一个或多个简单的要素构成的，认识简单事物是认识复杂事物的基础。 第1节 两种电荷 摩擦起电是学生熟悉的电现象之一，两种电荷及其相互作用规律是进一步深入学习电学、理解许多电现象的基础，因此本节课作为初中电学起始课，具有很重要的地位。学生在小学已经学习过摩擦起电现象，但从微观结构上认识此现象有一定的难度，并且涉及电荷的移动，是比较抽象的内容，需要从实验人手认识。本节内容主要由“两种电荷”“原子及其结构”“静电的防止和利用”三部分组成。 教学的重点是通过摩擦起电现象认识自然界存在两种电荷，知道电荷间的相互作用规律，难点是对电荷的认识。由于电荷无法直接观察，比较抽象，学生只能在实验的基础上通过分析推理来理解电荷的概念。由于对电荷最直观的感性认识来源于摩擦起电现象，所以做好摩擦起电的演示实验是关键。本节的另一个难点是通过实验进行推理，得出“只有两种电荷”的逻辑推理过程。 1. 两种电荷 教科书首先通过图片展示“与头发摩擦过的塑料梳子会吸引碎纸屑”“摩擦过的气球吸引头发”和“摩擦过的气球会使细水流弯曲”等生活现象，引起学生的关注，有效地激发学生的学习兴趣，拉近物理与学生生活的距离。建议教师根据实际情况让学生一定动手做这些小实验，然后教师做好演示实验，提出问题“为什么会出现这些现象?”引入新课。 做“电荷间的相互作用”的实验时，塑料捆扎线系玻璃棒的部分可以较宽，有利于玻璃棒悬吊后在水平位置静止。用戴着橡胶手套的手握住玻璃棒的一端，用丝绸摩擦另外一端即可。不要摩擦完了玻璃棒后再去悬吊，以免玻璃棒上的电荷流失较多，影响实验效果。二是玻璃棒无论是被吸引还是排斥，玻璃棒都会发生旋转，在玻璃棒旋转速度还不是很快时，迅速从另一个方向吸引或排斥，改变玻璃棒的旋转方向，以充分证明吸引和排斥作用。此外，为了突出电荷间的作用是相互的，演示时可将实验中用手拿着的玻璃棒和橡胶棒与悬挂着的两棒交换，学生可观察到同样的实验结果，避免学生误认为只有悬挂的那根棒才受到力的作用。如果学校确实没有条件完成这个实验，可以在互联网上查找视频“电荷间的相互作用”。如果学校具备较好的条件，可以把这个实验改成学生分组实验，教学效果会更好。 2. 原子及其结构 关于原子结构的知识，通过教学要使学生认识以下儿点:原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的；原子核带正电，电子带负电；在通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等，整个原子不显电性。 在解释摩擦起电现象时，应抓住以下三点：在通常情况下，原子是不显电性的，由原子组成的物体也不显电性。不同物质的原子核束缚电子的本领不同。两个物体互相摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，两个物体分别带上等量异种电荷。最后要指出，摩擦起电并不是创造了电，只是电子从一个物体转移到了另一个物体。 第2节 电流和电路 本节内容是这章的重点教学内容。在本节课中，学生第一次接触电路元件，第一次学习连接电路，第一次学习画电路图，同时还学习了初中电学中很重要的一个电学物理量——电流。完成这节课的学习后，学生能否学会识别电路、连接电路、会画电路图等，都将直接影响到后续电学知识的学习。因此本节课的教学重点应放在让学生认识简单电路，能动手连接简单电路，会画简单的电路图上，并注意一开始就培养学生良好的电学实验习惯、良好的画电路图的习惯。在教学方法上，可以循序渐进地采用示范一一模仿 训练的方式。教师的每个演示实验都应规范准确，同时，尽量让学生自己动手，亲身经历实验的操作过程。本节内容由“电流”“电路的构成”“电路图”和“通路断路短路”四部分组成。 本节内容的教学重点是“会连接电路”“会画简单电路图”“能辨别通路、断路和短路”。要突出教学重点，就应该让学生多动手、多实验、多画图、多识图。所以无论是课上还是课后，都要多给学生创造机会和提供条件，引导学生动手实验和动手画图。在科学探究方面，重点是经历从实验中归纳结论的过程，形成安全操作的初步意识。教学难点是对电流概念的理解和对短路、短接的理解和识别，同时让学生规范地画出电路图也是这节课的难点。 1. 电流 教科书一开始就通过上节课所做的实验创设了教学情境，通过提出问题“怎样才能使电荷不断地流过小灯泡呢?”和前面的学习紧密衔接。教科书没有直接给出答案，而是进入了“想想做做”的实验环节，提供学生一些生活中常见的电学器材，让学生动手实验，带着问题进行研究和探索，在寻找问题答案的同时，也为下一知识“电路的构成”作好铺垫。 关于自由电子的定向移动是因为外加电源的原因，稍作解释即可，重点应强调电荷的定向移动形成了电流。为了帮助学生理解“定向”，教师可用人流进行类比，说明许多人如果向四面八方走动就不能形成人流，但是许多人如果都向同一个方向移动，就能形成人流。可以介绍形成电流的粒子有“自由电子”也有带正电的阳离子和带负电的阴离子，但不宜深入解释，等到学生学习了化学的相关知识后，会有相应的了解。电流方向是正电荷定向移动的方向，这是人为规定的，所以有些时候电荷定向移动的方向与规定的电流方向是相反的。例如，金属导体中的电流是带负电的自由电子定向移动形成的，那么金属导体中电荷定向移动的方向与规定的电流方向就是相反的。然后，参照学生自己连接好的电路，根据电流方向的规定，介绍电路中的电流方向。 2. 电路的构成 在电路构成的教学中，教师应引导学生结合自己所做的实验，认识电路的组成和组成电路的各元件的作用，让学生知道干电池是电源，教科书中图15.2-5呈现的各种各样的电池也是电源，还有其他的装置如发电机也是电源。电源是在电路中提供电能的装置。灯泡、蜂鸣器和电动机等都是用电器，都是利用电能工作的。用电器是消耗电能的装置。开关的作用是控制电路的通断。利用导线把电源、用电器、开关连接起来，以便开关闭合时形成电流的通路。 3. 电路图 对于初学电路的学生，正确画电路图和根据电路图连接电路是学习电学的基本功。教学中应加强这方面的训练，并建议做好以下几点：引导学生对照电路元件实物，逐一认识其符号，在学生的头脑中把实物和符号有机地联系在一起；教师进行规范的画图示范；教学中还应结合元件符号的特点，针对学生容易马虎的地方，提出画好元件符号的要求。 电路图作图时应注意：①电路元件的符号要用统一规定的符号，不能自造符号；②要注意所画符号和实物的对应性；③合理安排电路元件符号，使之均匀分布在电路中，元件符号避免画在电路的拐角处；④电路图最好呈长方形，导线要横平竖直，力求把电路图画得简洁、大小比例适中。 在实物电路图的连接中，则要注意：①导线一定要接到元件的接线柱上；②导线不能有交叉。 4. 通路断路短路 通过前面对电路的实验和学习，学生认识通路和断路比较容易。通路——正常接通的电路，通路中有持续电流，即用电器能够工作的电路。断路——电路在某处被切断，电路中没有持续的电流，即用电器不工作的电路。短路和短接的教学，建议教师一边做实验，一边讲解。通过实验加强学生学习的直观性，同时短接实验建议让学生动手实践，这对有效地突破这两个教学中的难点会有帮助。 在实验基础上归纳判断短路的方法：从电源正极出发沿着电流方向，找出回到电源负极的各条路径，其中只要有一条没有接入用电器，就会造成电源短路。发生电源短路时，电路中所有用电器都没有电流通过，都不工作，但电源内部则有很大电流，会烧坏电源。 第3节 串联和并联 认识串、并联电路的特点是识别电路、辨别电路连接形式和进行电路设计的基础，本节教学不能仅满足于让学生知道串、并联两种连接形式，而要把重点放在学生通过动手连接串、并联电路的实际操作过程，分析归纳出小灯泡的连接形式以及串联和并联电路各自的特点。辨别实际电路是串联还是并联，根据要求画出电路图或根据电路图连接实际电路(尤其是并联电路)，对于初学电路知识的学生来说是比较困难的。因此，教学中应注意把老师的讲述和学生的动手实验紧密结合起来。 本节内容由“串联和并联“连接串联电路和并联电路”和“生活中的电路”三个部分组成。本节内容的重点是会画串、并联电路图和连接串、并联电路；难点是根据要求及电路图来连接实物图，或根据要求及实际电路画出电路图。因为学生学习电学时间短，作图技能和实验操作技能还不强，也没能充分理解串、并联电路。所以教学中让学生通过动手实验得出结论，是突破难点的有效途径，只有这样才能让学生更好地记住并理解串、并联电路的特点而加以运用。同时让学生亲自参与，也能很好地调动学生的学习兴趣和积极性。 1. 串联和并联 本节内容的教学，建议从实验入手，充分利用教科书中设置的情境，提出问题：要让两个灯泡发光，可以有几种接法?让学生根据上一节学习过的电路知识，动手尝试连接电路。通过分析、比较，认识串、并联电路及相关的概念。 2. 连接串联电路和并联电路 “连接串联电路和并联电路”实验是《课标》中规定学生必做的20个实验之一，也是本节教学的重点。教师要引导学生做好实验，除了让学生学习连接串、并联电路以外，还要引导学生通过实验得出串、并联电路的一些规律。 3. 生活中的电路 对串、并联进行分析后，教师引导学生运用这些结论，联系生活实际，辨别生活中的一些电路是串联还是并联。对学有余力的学生，可以引导他们进行一些简单电路的设计。 汽车左右转向指示灯电路、电吹风电路、前后门值班室电路、病房和护士值班室电路、报警电路等都是具有代表性的电路。教师可根据学生的实际情况选择性讲解。此教学片段的设计，主要是要让学生学会理论联系实际，同时也充分体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。 第4节 电流的测量 电流在前两节学习时已有所涉及，但比较抽象。因为电流看不见、摸不着，学生难以形成电流的概念。电流的强弱在教科书中是通过观察比较“同一个小灯泡接在不同的电路中，明、暗不同，是因为流过小灯泡的电流的强弱不同”，引入表示电流强弱的物理量——电流。通过电流表测量电流的大小把电流相对形象化，让学生对电流有了感性认识，也为探究“串、并联电路中电流的规律”打好基础。本节内容由“电流的强弱”和“电流的测量”两个部分组成。 在画电路图和连接实物电路中正确接入电流表是这节的重点内容，正确读出电流表示数也是本节课的重点内容。教学中的难点是把电流表正确地连入电路。突出教学重点和突破教学难点的关键是一定要让学生多动手做实验，在实验过程中多分析、多思考、多画电路图。 1. 电流的强弱 通过对实验的观察和对比，引入电流。通过教师的讲解，知道电流的单位，了解常见的一些用电器中的电流。 2. 电流的测量 “用电流表测电流”实验是《课标》中规定学生必做的20个实验之一，是本节教学的重点。电流表是学生学习使用的第一种电表，又易损坏，需要特别加强对学生使用电流表的指导。在讲述电流表的用法和注意事项的时候，要配合演示、做好示范，加深学生对电流表使用的认识。 用电流表分别测量简单电路中小灯泡左右两端的电流，可以让学生通过实验了解流过小灯泡的电流有无变化。同时让学生多一次动手实验机会，熟悉电流表的正确使用，也为下一节内容的学习埋下了伏笔。 第5节 串、并联电路电流的规律 本节无论从知识内容还是技能训练上，在初中电学中都起到了承上启下的重要作用。从知识内容上，是在学生初步了解电路和电流的概念及认识了串联电路和并联电路的特点、会正确使用电流表的基础上，对前面所学电学知识进行综合性的运用，也是前面所学知识的继续与深入。串、并联电路中的电流规律是一个重要的规律，是学习欧姆定律及电功率的必备知识。从技能训练上，对整个探究过程也有一个综合体现。为了避免在教学中生硬地照搬科学探究的七个要素，教科书中不再有程序化的科学探究要素的标题。但是本节内容中科学探究的技能要求比较突出，在教学中占有相当分量，应创造条件让学生人人都能动手实验操作，真正经历探究的过程。教学内容则按照科学探究的几个要素一一对应分析研究，提出问题后，引导学生大胆猜想、设计实验方案、动手实验收集数据、对数据进行分析讨论，评估和交流，初步领会科学实验的方法。此实验是定量的电学探究实验，操作步骤较多，并且要正确地分析实验数据，所以在教学中要注意培养学生实事求是的科学态度。 本节内容由“串联电路的电流规律”和“并联电路的电流规律”两个部分组成。 本节的重点是通过实验探究出串、并联电路中的电流规律;难点是能正确连接电路，能正确使用电流表和对实验数据的分析总结。在难点问题的处理上，教师可进行一次本实验的示范操作，以减少学生实验的盲目性，示范时就应把知识、技能因素融合在一起，提高学生动手实验的兴趣和能力。 1. 串联电路的电流规律 教科书从上一节课的最后一个学生分组实验入手，用电流表测一个简单电路的电流，电流表分别接在小灯泡的左侧和右侧，电流表两次的示数是相等的。提出问题：在一个串联电路中，有两个小灯泡，那么在两个小灯泡的左侧、右侧和两个小灯泡的中间位置，电流是否也相等呢?还是会有别的关系?引导学生猜想。紧接着设计并进行实验，收集数据，对实验数据进行分析，找出串联电路中电的规律。 2. 并联电路的电流规律 “探究并联电路中干路与各支路电流的关系”的活动与“探究串联电路中各处电流的关系”的活动大致相仿，但是教材给出的提示更少，没有画出接入了电流表的电路图。在上一个探究活动的基础上，学生应该能够自己完成，教师尽量少干预，让学生独立完成探究活动的完整过程。但是在学生进行实验的过程中，要及时掌握学生动手实验的情况，及时发现错误，通过师生讲评及时纠正错误，以确保探究活动的顺利进行。 第五部分 教学策略 一、认识电路，初步形成电流的概念 本章的设计是围绕电荷、电流和电路展开的。电路的构成是学习电学的一个重要起点。虽说学生在小学阶段就已经对简单的电路有了一些感性认识，但初中学生在认识电路的过程中仍会有思维障碍，这突出表现在对电路的闭合以及电流的方向的认识方面。因此，教学的重点应该放在让学生进行电路的操作性训练上，强调“只有电路闭合时，电路中才有电流”。目的是引导学生通过电路的实际操作感受电流的存在，从而使其形成对电流的初步认识。 因此，从操作层面引导学生去认识电流还是比较恰当的。教科书设计让学生经历以下三个阶段完成对电流概念的初步认识： 认识电荷→判断电流的方向→认识电流的大小 1. 电流概念的初步形成 （1）认识电荷 对初中学生来说，电流概念是十分抽象的。它既看不见，又摸不着，如何帮助学生初步认识电流的概念?教科书从摩擦起电现象人手，介绍了两种电荷、电荷间的相互作用以及摩擦起电的原因。对电荷量、自由电子、导体和绝缘体等概念也作了初步的介绍，并通过“演示”栏目演示“电荷在金属棒中的定向移动”的现象。这一切都是为学生初步认识电荷、电流的概念作好铺垫，即感知电流是由电荷的定向移动形成的。 （2）判断电流的方向 学生对电流概念的初步认识是通过连接闭合电路的实践活动完成的。关于电流的方向，教科书只要求学生知道电流是有方向的，当电路闭合时，在电源外部，电流从电源正极经过用电器流向负极。教科书通过“想想做做”栏目设置了题为“利用发光二极管判断电流的方向”的实验活动，该实验无需向学生讲解LED元件的半导体机理，只简要说明它具有单向导电性即可，目的是让学生学会利用该元件的特性来判断电流的方向。 （3）认识电流的大小 怎样让学生认识电流的大小?教科书想通过这个内容载体渗透与之相适应的科学方法教育，即通过可观察到的现象来获得不可直接感知的信息。电流的强弱只有间接地通过电流效应的大小来判断。教科书正是通过小灯泡的明、暗差别，引出“电流是有大小的”这一问题。 对任何物理量的认识过程都不能缺少对它的测量环节，因此，电流的测量是初中学生初步形成电流概念的重要一环。正确使用电流表，以及读取电流表的测量值，是电学实验中必须具备的基本操作技能。因此，教科书以“实验:练习使用电流表”栏目来规范电流表的连接以及读数的方法，并在一系列测量活动中进行基本操作技能的训练。 2. 识别电路 （1）认识电路 教科书之所以通过“想想做做”栏目设置分别连接各种用电器的简单电路，引出电路的概念。原因是，对成年人来说，连接小灯泡跟连接小电机、音乐门铃和蜂鸣器等好像是一回事，但对于初中学生来说，换一个新的用电器就是一次新的尝试，从而会促使学生在完成多次电路的连接后得到启发:几次连接的电路很可能有某种共同的特征!学生会发现，导线将电池、开关、灯泡等逐次连接成闭合回路，每个电路中改变的只是用电器的种类（小电机、音乐门铃……）。当合上开关，小灯泡就会发光，小电机就会转动，音乐门铃就会发出音乐声……。学生会说，这是由于电池中的“电”有了可以流淌的路径，从而总结出组成电路的四大要素：电源、用电器、开关和导线。相反，如果直接给出结论，可以简化许多过程，省时，但对于学生形成电路的概念，以及对电流概念的认识是十分不利的。 （2）识别电路 《课标》对初中学生电路知识的要求是:“会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。说出生产、生活中采用简单串联或并联电路的实例……”由于学生的抽象思维能力有限，要求根据实物电路画出电路图，或者根据电路图连接实物电路等，对于刚刚接触电路的初中学生来说的确不是一件容易的事。所以，要达到这个目标，需要给予足够的铺垫，教学中更不能一蹴而就。例如，虽然教科书将通路、断路和短路的内容设置在第2节“电流和电路”中，但“短路”的概念在学习欧姆定律之前是无法真正弄清楚的。因此，仅从学生识别电路的需要出发，先让学生对此有所接触是必要的。关于电路的教学，教科书通过“电流和电路”“串联和并联”“电流的测量”“串、并联电路中电流的规律”四节教学过程让学生对电路逐渐形成一个初步的认识。学生的学习行为是通过这样一个过程来完成的。另外，虽说串、并联电路的知识在小学阶段已经有所涉及，但那只是操作性的了解，初中阶段有定量的要求。为此，教科书在处理串、并联电路中电流的规律时，采用实验探究的方式让学生自己得出结论。 （3）认识电源和用电器 在电源和用电器的功能方面，只要求学生知道电源在电路中是提供电能的装置，用电器是消耗电能的装置即可，目的是引导学生从能量相互转化的角度初步认识电源和用电器的作用。 二、强调学生自主完成“猜想与假设” 选择合适的内容载体落实科学探究的课程理念一直是编者所关注的。本章第5节“串、并联电路中电流的规律”在设计上力图将过程的设计落实到学生的学习行为上来，探究活动相对比较完整。 教科书突出了学生自主完成“猜想和假设”。原因是，实证研究结果表明，学生在认识“串、并联电路中电流的规律”的过程中，有一些学生在思维方面存在障碍。例如，有的学生难以跳出“电流在用电器上被消耗，只有一部分电流流回电池”的认识误区……教科书在设计探究活动时，分析了学生这些错误的前概念，并有针对性地进行了处理。 猜想（假设）是建立在事实和推理的基础上的，既有科学性、创造性，又有推测性。也许有的学生会立即说出“结论”，例如，部分学生会通过水流进行类比，“如果把电流看作水流，串联电路中的电流就没有变化”....但必须清楚这不是结论，只是猜想，是探究活动的开始，它还需要论证，需要实验证明。有经验的教师往往会充分利用学生的不同猜想找出思维冲突的火花作为教学的切入点。 第六部分 课时安排 节次 课时 第1节 两种电荷 1课时 第2节 电流和电路 2课时 第3节 串联电路和并联电路 1课时 第4节 电流的测量 1课时 第5节串、并联电路中电流的规律 2课时 单元复习 1课时 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$