11.4 串联电路和并联电路 课时教案-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该教案聚焦串联与并联电路的电流电压规律及等效电阻推导，通过节日彩灯与家庭吊灯故障视频对比导入，联系初中串并联认知，搭建从现象到规律的学习支架。 以情境探究法和实验法为主，学生分组搭建电路测量数据归纳规律，结合理论推导深化等效替代思想，体现科学探究与科学思维素养，作业分层设计兼顾基础与拓展，助力学生构建电路模型，便于教师实施高效教学。

11.4《 串联电路和并联电路》课时教案 学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时 教材 人教版（2019）高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于人教版高中物理必修第三册第十一章《电路及其应用》的第四节，是学生在学习了欧姆定律、电动势和内阻等基础概念后，进一步理解电路结构的关键环节。教材通过实验引导学生观察串联与并联电路中电流、电压的分布规律，并结合公式推导出等效电阻的计算方法，体现了“从现象到本质”的科学探究路径。本节内容不仅是后续学习复杂电路、电功率和家庭电路的基础，也为学生建立系统性电路思维提供了支撑。 学情分析 高二学生已具备一定的电学基础知识，如电流、电压、电阻的概念及欧姆定律的应用，且在初中阶段接触过简单的串并联电路，具有初步的实验操作经验。然而，他们对电路中物理量的分布规律仍停留在感性认知层面，缺乏定量分析能力。同时，部分学生在电路图识读和公式推导方面存在障碍，容易混淆串并联的特点。因此，教学中应注重情境创设与实验验证，借助小组合作探究提升思维深度，帮助学生实现从“看得见的现象”向“可计算的规律”的跨越。 课时教学目标 物理观念 1. 理解串联电路和并联电路的基本结构特征，掌握其电流、电压的分布规律，并能用文字和公式准确描述。 2. 能够推导并应用串联和并联电路的等效电阻公式，理解“等效替代”思想在电路分析中的价值。 科学思维 1. 通过对比分析串并联电路中电流表、电压表示数的变化，发展归纳与演绎能力，构建电路模型思维。 2. 在公式推导过程中，运用逻辑推理和数学工具解决物理问题，提升抽象建模与定量分析能力。 科学探究 1. 设计并完成串联与并联电路的连接实验，正确使用电流表和电压表测量各支路的电流与电压，培养实验操作与数据记录能力。 2. 基于实验数据归纳规律，提出假设并通过理论推导加以验证，体验完整的科学探究过程。 科学态度与责任 1. 在实验操作中遵守安全规范，养成严谨求实的科学态度，尊重实验数据的真实性。 2. 认识串并联电路在生活中的广泛应用（如节日彩灯、家庭照明），增强将物理知识服务于社会生活的责任感。 教学重点、难点 重点 1. 串联电路和并联电路中电流、电压的分布规律。 2. 串联和并联电路等效电阻的推导与计算。 难点 1. 并联电路总电流与各支路电流关系的理解及公式推导。 2. 区分串并联电路结构，准确识别复杂电路中的连接方式。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验法 教具准备 电源、开关、导线、小灯泡（2.5V/0.3A）若干、电流表、电压表、滑动变阻器、多媒体课件、实物投影仪 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入 【5分钟】 一、生活情境引入，激发认知冲突。 （1）、展示节日彩灯与家庭吊灯视频。 教师播放两段视频：一段是节日装饰用的一串小彩灯，其中一个灯泡熄灭后整串都不亮；另一段是教室里的多盏日光灯，关闭其中一盏，其余依旧正常发光。 提问引导：同学们观察到了什么现象？为什么同样是多个灯泡一起工作，一个坏了会导致全部熄灭，而另一个却互不影响？这背后隐藏着怎样的电路秘密？ 进一步设问：如果我们要让这些灯泡既能同时工作，又能彼此独立，应该如何连接它们？请结合初中所学知识，尝试画出两种不同的连接方式示意图。 （2）、组织学生快速绘制草图并分享。 邀请两位学生上台在黑板上分别画出他们认为可能的两种连接方式——一种所有灯泡依次相连，另一种则是每个灯泡都直接连在电源两端。 教师不急于评价正误，而是顺势引出课题：“今天我们就来深入研究这两种典型的电路连接方式——串联电路和并联电路，揭开它们背后的物理规律。” 过渡语：正如爱因斯坦所说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”我们今天就从生活中最常见的灯光现象出发，去探寻那看不见的电流路径中的秩序之美。 1. 观看视频，思考差异。 2. 回忆旧知，尝试画图。 3. 上台展示，表达想法。 4. 明确目标，进入新课。 评价任务 现象描述：☆☆☆ 草图绘制：☆☆☆ 问题提出：☆☆☆ 设计意图 以真实生活情境为切入点，制造认知冲突，激发学生探究兴趣。通过对比两种不同故障表现的照明系统，引导学生主动回忆已有知识，初步建立串并联电路的直观印象，为后续实验探究埋下伏笔。 实验探究 【15分钟】 一、搭建串联电路，探究电流电压规律。 （1）、明确实验任务与器材使用规范。 教师分发实验任务单，明确第一阶段任务：连接一个由两个相同规格小灯泡L1、L2组成的串联电路，使用电流表分别测量干路电流I、流过L1的电流I1、流过L2的电流I2；使用电压表测量电源总电压U、L1两端电压U1、L2两端电压U2。 强调操作要点：电流表必须串联接入待测支路，注意正负接线柱方向；电压表必须并联在被测元件两端；闭合开关前滑动变阻器滑片置于阻值最大处以保护电路。 （2）、巡视指导学生分组实验。 学生4人一组进行实验操作，教师巡视各组，重点观察电路连接是否正确、电表使用是否规范、数据记录是否及时。 当发现某组将电压表错误地串联在电路中导致灯泡不亮时，教师不直接指出错误，而是提示：“你看到电压表有示数吗？灯泡为什么不亮？想想电压表的内阻有多大？”引导学生自行发现问题所在。 待多数小组完成测量后，教师利用实物投影仪展示一组典型数据： I = 0.28A，I1 = 0.28A，I2 = 0.28A；U = 3.0V，U1 = 1.5V，U2 = 1.5V。 引导提问：从数据中你能发现什么规律？电流在串联电路中是如何分布的？总电压与各部分电压之间有何关系？ （3）、引导归纳串联电路规律。 在学生回答基础上，教师板书总结： 串联电路中，电流处处相等，即 I = I1 = I2； 总电压等于各用电器两端电压之和，即 U = U1 + U2。 进一步追问：如果再增加一个灯泡L3串联进去，电流还会相等吗？总电压还会等于各段电压之和吗？为什么？ 二、搭建并联电路，探究电流电压规律。 （1）、布置第二阶段实验任务。 教师提出新任务：现在请同学们将两个灯泡改为并联连接，仍测量干路电流I、支路电流I1、I2以及各灯泡两端电压U1、U2和电源电压U。 提醒学生注意并联电路的连接特点：两个灯泡的一端连在一起接到电源正极，另一端也连在一起接到负极，形成两条独立路径。 （2）、组织学生进行并联实验。 学生重新接线，教师继续巡视，特别关注支路电流测量时电流表是否正确串入对应支路。 收集几组实验数据并投影展示： I = 0.56A，I1 = 0.28A，I2 = 0.28A；U = 3.0V，U1 = 3.0V，U2 = 3.0V。 引导学生分析：并联电路中，各支路两端电压有什么特点？干路电流与各支路电流之间存在什么数量关系？ 鼓励学生用语言描述发现： “各支路电压都等于电源电压。” “干路电流等于两条支路电流之和。” 教师补充：“也就是说，并联电路中，电压相等，电流相加。” 1. 领取任务，分工合作。 2. 正确连接电路，规范使用电表。 3. 记录数据，分析规律。 4. 汇报发现，参与讨论。 评价任务 操作规范：☆☆☆ 数据准确：☆☆☆ 规律归纳：☆☆☆ 设计意图 通过动手实验让学生亲历科学探究全过程，强化“证据意识”。在教师引导下，学生从具体数据中抽象出普遍规律，实现感性认识到理性认识的飞跃。实验过程中暴露的典型错误成为宝贵的教学资源，有助于深化对电表使用原理的理解。 理论推导 【12分钟】 一、基于欧姆定律推导串联等效电阻。 （1）、建立物理模型，提出等效思想。 教师在黑板上画出由R1和R2串联的电路图，标出电流I和总电压U。 提问：“如果我们想找一个电阻R，让它单独接入这个电源时产生的电流与原来两个电阻串联时相同，这个R就叫做它们的等效电阻。那么，如何求出这个R呢？” 引导学生回顾欧姆定律：U = IR。 指出：在串联电路中，总电压U = U1 + U2，而U1 = I R1，U2 = I R2，因此有 U = I R1 + I R2 = I (R1 + R2)。 又因为U = I R，所以可得 I R = I (R1 + R2)，两边同时除以I（I ≠ 0），得到 R = R1 + R2。 （2）、拓展至多个电阻串联。 教师追问：“如果有三个、四个甚至更多个电阻串联呢？” 引导学生类比推理，得出结论：n个电阻串联时，等效电阻 R = R1 + R2 + … + Rn。 强调：串联电阻越多，总电阻越大，相当于增加了电流通过的路径长度，阻碍作用增强。 二、推导并联等效电阻公式。 （1）、构建并联电路模型。 教师画出R1与R2并联的电路图，标出干路电流I、支路电流I1、I2及电压U。 提问：“并联电路中，电压U同时加在R1和R2两端，那么I1和I2分别是多少？” 学生回答：I1 = U / R1，I2 = U / R2。 继续引导：“干路电流I等于什么？” 学生答：I = I1 + I2。 代入得：I = U / R1 + U / R2 = U (1/R1 + 1/R2)。 设等效电阻为R，则 I = U / R，故有 U / R = U (1/R1 + 1/R2)。 两边同除以U（U ≠ 0），得 1/R = 1/R1 + 1/R2。 （2）、讲解公式的物理意义与简化形式。 教师解释：这个公式说明，并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。 补充：对于两个电阻并联，可进一步化简为 R = (R1 R2) / (R1 + R2)。 举例说明：若R1 = R2 = 10Ω，则R = (10×10)/(10+10) = 100/20 = 5Ω。 提问：“这说明什么？” 引导学生得出结论：并联后总电阻比任何一个支路电阻都小，相当于增大了导体的横截面积，降低了总阻碍。 1. 跟随推导，理解逻辑。 2. 参与问答，表达见解。 3. 记录公式，体会意义。 4. 思考拓展，完成类比。 评价任务 公式推导：☆☆☆ 逻辑清晰：☆☆☆ 理解透彻：☆☆☆ 设计意图 通过严密的数学推导，将实验归纳的规律上升为理论公式，培养学生科学思维能力。强调“等效替代”这一重要物理思想，帮助学生理解复杂电路简化的本质。公式推导过程层层递进，符合认知规律，有助于突破教学难点。 应用深化 【8分钟】 一、辨析电路结构，识别串并联。 （1）、出示三幅电路图进行判断。 教师在PPT上依次展示三个电路图： 图1：两个灯泡首尾相连，接在电源两极之间； 图2：两个灯泡两端分别共点后接电源； 图3：一个灯泡与一个滑动变阻器并联后再与另一个灯泡串联。 提问：“请判断每幅图中灯泡之间的连接方式。第三幅图较为复杂，能否找出其中的并联部分？” 组织学生小组讨论，鼓励使用“电流路径法”分析：从电源正极出发，看电流是否有分叉。 待学生回答后，教师用不同颜色线条在图上标出电流路径，直观展示分支情况。 （2）、解决实际问题。 提出问题：“某同学想用两个5Ω的电阻获得一个10Ω的等效电阻，应如何连接？若想获得2.5Ω的等效电阻呢？” 学生回答：串联得10Ω，并联得2.5Ω。 追问：“若两个电阻分别为3Ω和6Ω，并联后的等效电阻是多少？” 引导学生计算：1/R = 1/3 + 1/6 = 1/2，故R = 2Ω。 二、联系生活实际，体会应用价值。 （1）、解释导入中的彩灯现象。 回到课堂开始的视频情境：“现在你能解释为什么一串彩灯中一个坏了整串都不亮了吗？” 学生回答：因为它们是串联的，一处断开，整个电路就断了。 教师补充：“而教室里的灯是并联的，各支路独立工作，互不影响。” （2）、介绍实际应用。 举例说明：家中的插座都是并联的，这样才能保证每个电器获得相同的电压；节日彩灯为了降低成本常采用串联，但现代智能彩灯已多用并联或混联设计以提高可靠性。 1. 观察电路图，判断连接方式。 2. 小组讨论，分析电流路径。 3. 计算等效电阻，解决问题。 4. 联系生活，理解应用。 评价任务 电路识别：☆☆☆ 计算正确：☆☆☆ 解释合理：☆☆☆ 设计意图 通过典型例题训练，帮助学生巩固串并联电路的识别方法和等效电阻计算技能。将物理规律与生活现象紧密结合，体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念，增强学生的学习兴趣与社会责任感。 课堂总结 【5分钟】 一、结构化回顾核心知识。 （1）、系统梳理本节课内容。 教师带领学生一起回顾本节课的学习主线： 我们从生活中的灯光现象出发，提出了“为何一个坏影响全部或局部”的问题； 通过实验探究，发现了串联电路“电流处处相等，电压相加”，并联电路“电压相等，电流相加”的规律； 接着通过理论推导，得出了串联 R = R1 + R2 和并联 1/R = 1/R1 + 1/R2 的等效电阻公式； 最后通过实例分析，学会了识别电路结构并应用于实际问题。 （2）、升华物理思想与人文情怀。 总结语：电流虽无形，却遵循着严密的规律；电路虽微小，却承载着人类智慧的光芒。 正如法拉第在无数实验中窥见电磁奥秘，我们也在这小小的灯泡与导线间，触摸到了自然法则的脉动。 串联如团队协作，一荣俱荣，一损俱损；并联似个体独立，各司其职，和谐共存。 愿你们不仅学会分析电路，更能从中领悟合作与独立的平衡之道。 今天的探索只是一个起点，未来还有更复杂的混联电路、交流电路等待你们去揭开面纱。保持好奇，持续探究，你们终将成为照亮世界的那束光。 1. 跟随回顾，梳理脉络。 2. 理解思想，感悟哲理。 3. 建立联系，形成体系。 4. 展望未来，激发动力。 评价任务 知识梳理：☆☆☆ 思想理解：☆☆☆ 情感共鸣：☆☆☆ 设计意图 采用“结构化+升华式”双重总结方式，既帮助学生构建清晰的知识框架，又通过富有哲理的语言提升课堂意境，实现知识、能力与情感的统一。结尾寄语激励学生持续探索，体现物理教育的深远价值。 作业设计 一、基础巩固题 1. 判断下列说法是否正确，错误的请改正： （1）串联电路中，电阻大的灯泡两端电压小。（ ） （2）并联电路中，干路电流一定大于任一支路电流。（ ） （3）两个10Ω的电阻并联后，等效电阻为20Ω。（ ） 2. 有两只电阻，R1 = 6Ω，R2 = 3Ω，将它们串联接在电路中，则通过它们的电流之比 I1:I2 = ______，它们两端的电压之比 U1:U2 = ______。 若将它们并联接入电路，则电流之比 I1:I2 = ______，电压之比 U1:U2 = ______。 二、能力提升题 3. 如图所示电路，电源电压为6V，R1 = 4Ω，R2 = 6Ω。 （1）当开关S闭合时，求电路中的总电流； （2）求R1两端的电压。 （电路图描述：R1与R2并联，开关S控制整个电路，电压表测电源电压，电流表测干路电流） 三、实践拓展题 4. 查阅资料或询问家长，了解家中电冰箱、电视机、空调等大功率电器为何不能同时使用多个？尝试从电路连接方式和总电流角度解释这一现象。 【答案解析】 一、基础巩固题 1. （1）× 改正：串联电路中，电阻大的灯泡两端电压大。 （2）√ （3）× 改正：两个10Ω的电阻并联后，等效电阻为5Ω。 2. 串联时：I1:I2 = 1:1，U1:U2 = 2:1； 并联时：I1:I2 = 1:2，U1:U2 = 1:1。 二、能力提升题 3. （1）R1与R2并联，等效电阻R满足： 1/R = 1/4 + 1/6 = 5/12 ⇒ R = 12/5 = 2.4Ω 总电流 I = U/R = 6V / 2.4Ω = 2.5A （2）并联电路各支路电压等于电源电压，故U1 = 6V。 板书设计 11.4 串联电路和并联电路 串联电路 并联电路 电路图： 电路图： 电流：I = I₁ = I₂ 电流：I = I₁ + I₂ 电压：U = U₁ + U₂ 电压：U = U₁ = U₂ 电阻：R = R₁ + R₂ 电阻：1/R = 1/R₁ + 1/R 核心思想： • 等效替代 • 实验 + 理论 = 规律 • 从生活到物理，从物理到社会 教学反思 成功之处 1. 以生活实例导入，有效激发学生兴趣，实现了“问题驱动”下的主动学习。 2. 实验探究环节组织有序，学生动手能力强，能从数据中自主归纳规律，体现了“做中学”的理念。 3. 理论推导过程逻辑严密，层层递进，帮助学生突破公式理解的难点，提升了科学思维水平。 不足之处 1. 部分学生在连接并联电路时仍存在接线混乱问题，说明对“节点”概念理解不够清晰，需加强图示训练。 2. 时间分配略显紧张，最后的应用环节未能让所有小组充分展示，个别学生参与度不高。 3. 对于学困生的个别指导不够及时，今后应设计分层任务以满足不同层次学生需求。 学科网（北京）股份有限公司 $