第十一章 电路及其应用 大单元教学设计 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

第十一章 电路及其应用 大单元教学设计 本章概述： 本章内容主要是电路的基本物理概念和规律，围绕电源、电流、电阻及串并联电路规律对电路进行分析。 课标要求1.观察并能识别常见电路元件，了解它们在 电路中的作用；会使用多用电表 2.通过实验，探究并了解金属导体的电阻与 材料、长度、横截面积的定量关系；会测 量金属的电阻率 3.了解串、并联电路的特点 知识结构： 本章主要围绕电路的基本概念、规律以及应用展开。涵盖电源和电流、导体的电阻、测量导体电阻率、串联电路和并联电路、练习使用多用电表等内容。 从电源提供电能使电荷定向移动形成电流出发，深入探究导体对电流的阻碍作用，进而研究串联、并联电路的规律并将其运用到电表改装，最后让学生掌握多用电表这一重要测量工具的使用方法，构建起完整的电路知识体系。 从基础概念逐步深入到复杂的电路分析和实验操作，符合学生的一般认知规律。 重难点分析： 教学重点：电源的作用、电流的定义式、微观表达式 导体电阻的影响因素、电阻率的测量 串、并联电路的规律和应用、电表改装原理 多用电表的使用方法：操作、选量程、读数 教学难点：电流的微观解释 复杂电路的分析和计算 根据要求设计电路，选择电表、量程、接法 对实验数据的处理及误差分析 多用电表的工作原理 学情分析： 知识基础：经过初中的学习，学生对于电压、电流、电阻已有浅显的认识；而第九、十章中电荷、静电场等知识，是电路学学习更为坚实的理论基础 能力水平：以高二学生的思维能力，将实际电路抽象为物理模型、理解电流微观机制、分析复杂电路等问题都具有一定难度；另外很大一部分学生实践能力较差，实验设计、实验操作、数据处理方面有待提高 学习特点：对实验内容兴趣较高，但自主探究和总结归纳能力不足，过度依赖教师讲解 学习目标： 物理观念：深入理解电源、电流、电阻的概念及其物理意义； 掌握串并联电路的规律；理解电表改装原理 科学思维：通过类比水流和电流、静电场和恒定电场，培养类比推理和 逻辑思维能力；通过导体电阻率实验，掌握控制变量法，提 升实验设计和数据分析能力；通过构建电路模型分析实际电 路，提高模型建构能力 科学探究：提出与电路相关的一些问题，做出合理假设并设计实验，规 范实验操作，正确分析数据，得出科学结论，分析实验误差， 对结果进行反思，提出改进方案，培养批判思维和创新意识 科学态度与责任：在实验探究中秉持实事求是的科学态度，如实记录并 分析结果；认识电路在科技与社会发展中的重要地位，增强 对科学的兴趣；关注用电安全，培养安全意识和社会责任感 教学方法： （1）讲授法：系统讲解电路的基础概念、规律和原理 （2）实验法：组织学生进行实验，在培养学生实验操作能力的同时，通过亲身体验理解物理规律 （3）类比法：利用学生较为熟悉的模型来辅助理解，如电流类比水流，电源类比抽水机等等 （4）问题驱动法：提出一些启发性问题引入教学内容 （5）讨论法：针对难度较大的学习内容，如复杂电路分析、实验电路设计等问题，可以以小组为单位展开讨论得出方案，促进学生交流合作 （6）多媒体教学法：利用动画、视频等教学资源，展示较为抽象的内容，如电流微观机制、电表内部构造等，强化理解 课例展示 串、并联电路的规律 串联电路各处的电流相同：I0=I1=I2=I3 并联电路的总电流等于各支路的电流之和I0=I1+I2+I3 0 1 2 3 串并联电路的电流特点 从恒定电流特点和电流的定义出发： 根据11-1的学习，我们已经知道恒定电流内部的电荷分布非常稳定，也就是说，对于没有支路的单线串联电路，相同时间内通过这部分电路的任何一个横截面的电荷量都是相等的，因此我们可以得到串联电路各处电流都相等这样的特点 类比推理： 对于并联电路，我们可以把电流看成水流，干路就像是整个单元的总管道，而各个支路相当于每家每户的管道，那么干路的水流量必然是各家各户水流量之和。通过类比，我们可以得出并联的干路总电流等于各支路电流之和这样的结论 1 0 1 2 3 串并联电路的电压特点 电路中的电压，源自静电场中的电势差。 利用电势和电势差的知识来分析电压 已知U01=φ0-φ1 U01+U12=U02 可以在电路中标注节点，导线直接相连的部分都属于同一个节点（理想导线无电阻，不分担电压，因此导线两端没有电势差）跨越某个元件之后，标注为另一个节点。（节点法） 对于如图所示的串联电路，在标注电势节点之后，很显然能够得出U=U1+U2+U3 同样的，对于并联电路，我们能够发现发现，三条支路都出在0、1两个节点之间U=U1=U2=U3 0 1 串并联电路的电阻特点 评价与反馈 小组讨论 ③串联电路中，总电阻比每个电阻大还是小？ ④并联电路中，总电阻与每一支路的电阻大还是小？ ⑤并联（串联）电路中,某一电阻增大,总电阻如何变化？ ⑥并联电路中，若并联支路增加，总电阻如何变化？ ⑦n个相同的电阻R并联，总电阻是多少？ ①串联电路中，各电阻两端的电压与其电阻有什么关系？（串联分压） ②并联电路中，总支路电流与各支路电阻有什么关系？（并联分流） 评价与反馈 完成练习 层次1：理解水平 (多选)如图所示的电路中，通过R1的电流是3 A， 已知R1＝4 Ω，R2＝15 Ω，R3＝10 Ω，则(　 　) A.电路的总电阻是6 Ω B.通过R2的电流是1.2 A C.ab两端的电压是12 V D.ac两端的电压是18 V 练习设计理念： 与单元学习目标一致 注重培养核心素养 作业控量，层次递进 注重与以往知识经验的联系 评价与反馈 完成练习 层次2：分析水平 如图所示，有一段长为1m、电阻为15Ω的金属丝，两端连接成一闭合圆环，在圆环上取M、N两点与外电路相连。已知M、N间的短圆弧长20cm，沿AM流入圆环的电流强度为0.5A。下列说法正确的是（　　） A．M、N间的短圆弧金属丝的电阻值为12Ω B．闭合圆环在M、N间的电阻值为15Ω C．通过M、N间的短圆弧金属丝的电流强度为0.4A D．10s内通过M、N间的短圆弧金属丝横截面的电荷量为2C 评价与反馈 完成练习 层次3：综合考察 如图所示为两电阻R1和R2的伏安特性曲线，从图线可知判断正确的是（　　） A．电阻和电压成正比，和电流成反比 B．两电阻的电阻值的关系是R1> R2 C．两电阻并联接入电路时，通过R1电流较大 D．两电阻串联接入电路时，R1两端的电压较大 评价与反馈 完成练习 层次4：自主探究 Rx A V A Rx V 甲 乙 （课后3）如图甲乙是测量导体电阻的两种电路，电压表内阻为1KΩ，电流表内阻为0.1Ω。待测电阻真实值为87.4欧姆。测量时，将两表的示数之比作为电阻的测量值。 若不考虑实验操作造成的误差，甲、乙两种方法得到的测量值各是多少？能从中得出什么结论？ 在串并联电路中，利用电压和电流关系确实能推导出电阻关系 但我们能否脱离公式推导，转而从电阻的决定式R=ρL/S 来考虑串并联电路中电阻的关系呢？ 假设你有数根材质、粗细、长度都完全相同的导体棒以及其他电路元件，设计合理的方案来得出电阻关系 评价与反馈 课后思考： 恳 请 批 评 指 正 $