3 简单电路中电流、电压的特点（表格式教学设计）物理教科版2024 九年级上册

4.3 简单电路中电流、电压的特点（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 4.3 简单电路中电流、电压的特点 教学 目标 物理观念 认识串联与并联电路的连接方式，理解串、并联电路中电流与电压的基本规律。 科学思维 能运用分析、比较与推理的方法探究并解释串、并联电路中电流和电压的特点。 科学探究 能通过设计实验、连接电路和使用电表来探究串、并联电路中电流与电压的关系。 科学态度 与责任 在实验探究中培养严谨求实的科学态度，并初步形成安全用电与规范操作的责任意识。 教材 分析 本节是初中电学规律探究的核心环节，在学生初步了解电路组成的基础上，首次对电路中的基本物理量——电流和电压进行定量探究与规律总结，是深入学习欧姆定律和分析复杂电路的基石。本节内容主要围绕以下三层逻辑结构展开： 一是通过生活实例与认知冲突引入探究主题，从“家用电器并联”和“小彩灯串联”的现实问题出发，激发学生对串、并联电路中电流与电压特点的思考，明确本节的探究方向； 二是系统开展“串联电路电流特点”与“并联电路电流特点”的实验探究，通过在不同位置测量电流、换用不同规格灯泡重复实验、记录分析数据等环节，引导学生归纳出串、并联电路的电流规律，并借助水流类比或微观电荷观解释规律本质； 三是将探究从电流延伸至电压，通过“测量串联电路各部分电压”及“比较并联电路各支路电压”的实验活动，引导学生自主发现并总结串、并联电路的电压规律，最终形成对简单电路电流、电压关系的完整认识。 在教学过程中，建议采用“问题驱动—实验探究—规律建构—应用解释”相结合的策略。通过创设真实情境引发猜想，利用分组实验与数据分析构建科学规律，并运用规律解释“小鸟触电”等生活现象，从而培养学生的科学探究能力、逻辑思维能力和安全用电的意识。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已初步掌握电流的概念与测量方法，能够区分串联和并联两种基本电路，这为探究其电流、电压规律奠定了基础。然而，学生对“串联电路电流处处相等”的理解可能停留在表面，对“并联电路干路电流等于各支路电流之和”的定量关系缺乏验证，对于电压在串、并联电路中的分配规律更是尚未建立系统认知。 2. 思维能力分析：学生已具备连接简单电路和使用电流表的基本实验技能，能够进行简单的数据记录。但在本节的探究实验中，需要同时运用电流表和电压表进行多点的、重复性的测量，并通过对多组数据的分析比较来归纳抽象规律，这对学生的实验设计能力、数据分析能力和归纳概括能力提出了更高要求。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对“小彩灯为何串联”“家用电器为何并联”等生活现象充满好奇，对“小鸟站在电线上为何不会触电”等问题有强烈的探究欲望。通过亲手实验验证猜想、发现规律，能有效激发其学习兴趣，并在合作探究与交流讨论中，培养严谨求实的科学态度和规范操作的安全意识。 教学重点 1. 串联电路中电流处处相等，总电压等于各部分电压之和；2. 并联电路各支路两端电压相等，干路电流等于各支路电流之和 教学难点 并联电路中电流的分流规律；串并联电路中电流电压的实际应用 教学 器材 电池2节、开关、带灯座的灯泡、电流表、电压表及导线若干、多媒体课件等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【提出问题】 前面我们已经学过电路的连接方式有串联和并联，而电路中又存在电流与电压。 那么在两种不同的电路中，电流和电压具有什么样的规律？ 我们应该如何设计实验来探究和验证这种规律？ 思考并回答问题，进入情景。 学习新课 一、串联、并联电路中电流的特点 1. 实验探究：串联电路中的电流 【实验目的】探究串联电路中的电流特点。 【实验器材】电源（干电池组）、小灯泡2个（不同规格）、电流表（量程0~0.6A，分度值0.02A）、开关、导线若干。 【进行实验与收集数据】 （1）按电路图连接电路，确保连接牢固。 （2）将电流表依次串联接入A点（靠近电源正极）、B点（两灯之间）、C点（靠近电源负极），分别测量电流IA、IB、IC。 （3）每次测量前断开开关，确认电流表量程和接线正确。 （4）记录三处电流值，更换不同规格的灯泡或电源重复实验。 （5）实验记录表格： 实验序号 A点电流/IA B点电流/IB C点电流/IC ① ② ③ 【分析与论证】 （1）实验数据表明：串联电路中A、B、C三点的电流值在误差范围内相等，说明串联电路中电流处处相等。 （2）换用不同规格的小灯泡或改变电源电压重复实验，仍能得到相同结论，说明该规律具有普遍性。 【实验注意事项】 ①连接电路前断开开关，防止短路； ②电流表应串联接入电路，注意“+”进“-”出； ③合理选择电流表量程，避免超过最大测量值。 【实验结论】 串联电路中的电流处处相等，数学表达式：I=I1=I2 【例题1】在“探究串联电路中电流的特点”实验中： (1)连接电路时，开关应 ； (2)小强按图甲连接电路后，闭合开关S，、都发光；若将、的位置交换（电路无故障），电流表示数将 （选填“变大”“变小”或“不变”）；小强又将灯泡取下，发现 （选填“会”或“不会”）发光； (3)排除故障后，发现用同一个电流表接在a处，再接在b处测量时，如图乙、丙所示，所以该同学认为“串联电路电流每流经一个用电器电流变小”，该同学的说法 （选填“正确”或“错误”），原因是 ； (4)小强用电流表分别测出通过a、b、c三点的电流、、，并记录在下表中，有一数值是明显错误的，造成错误的原因可能是 ； 电流表位置 a b c 电流/A 0.48 0.48 2.4 (5)小强改正错误数据后，分析得出了结论，同组同学认为这样做不妥，应该 。 【答案】(1)断开 (2) 不变 不会 (3) 错误 电流表量程选择不同 (4)电流表读错量程 (5)更换规格不同灯泡多次实验 2. 实验探究：并联电路中的电流 【实验目的】探究并联电路中的电流特点。 【实验器材】电源（干电池组）、小灯泡2个（不同规格）、电流表（量程0~0.6A，分度值0.02A）、开关、导线若干。 【进行实验与收集数据】 （1）按电路图连接电路，确保连接牢固。 （2）将电流表依次接入A点（L1电流）、B点（L2电流）、C点（干路电流），分别测量电流IA、IB、IC。 （3）每次测量前断开开关，确认电流表量程和接线正确。 （4）记录三处电流值，更换不同规格的灯泡或电源重复实验。 （5）实验记录表格： 实验序号 A点电流/IA B点电流/IB C点电流/IC ① ② ③ 【分析与论证】 （1）实验数据表明：误差允许范围内，C处电流等于A处与B处电流之和，说明并联电路中干路电流等于支路电流之和。 （2）换用不同规格的小灯泡或改变电源电压重复实验，仍能得到相同结论，说明该规律具有普遍性。 【实验注意事项】 ①连接电路前断开开关，防止短路； ②电流表应与被测电路串联，注意“+”进“-”出； ③合理选择电流表量程，避免超过最大测量值。 【实验结论】 并联电路中，干路电流等于支路电流之和，数学表达式：I=I1+I2 【例题2】为了探究并联电路中电流的特点，小明设计了图甲所示的电路进行实验。 (1)在选择两个小灯泡时，应选择规格 （选填“相同”或“不相同”）的。 (2)为了防止损坏电流表，若不能估计电流大小，选择量程时，应先用 量程进行试触，同时观察电流表的指针偏转情况，若指针的偏转角度过小，应用电流表的 量程进行测量。（均选填“大”或“小”） (3)小明先将电流表接在A处，闭合开关后，观察到灯发光，但灯不发光，电流表的示数为零，小明确定电路接线良好，且电流表完好，则电路可能存在的故障是 。排除故障后，闭合开关，发现电流表的指针偏转情况如图乙所示，原因是 。 (4)在解决了以上问题后，将电流表分别接入A、B、C三处，闭合开关，测出了三组电流并记录在表格中，分析数据得出了并联电路电流的特点：并联电路中， 。多次测量的目的是 。 实验次数 A处的电流/A B处的电流/A C处的电流/A 1 0.10 0.24 0.34 2 0.20 0.26 0.46 3 0.22 0.30 0.52 【答案】(1)不相同 (2) 大 小 (3) L1断路 电流表的正负接线柱接反了 (4) 干路电流等于各支路电流之和 寻找普遍规律 设计实验，探究串联电路中的电流特点。 根据实验数据，总结出串联电路电流处处相等的规律。 实验注意事项分析。 完成例题1，进一步巩固对串联电路电流的认识。 设计实验，探究并联电路中的电流特点。 根据实验结果，总结并联电路电流特点。 梳理实验注意事项。 完成例题2，强化对并联电路电流规律的认识。 学习新课 二、串联、并联电路中电压的特点 1.实验探究：串联电路中的电压 【实验目的】探究串联电路中的电压特点。 【实验器材】电源（干电池组）、小灯泡2个（不同规格）、电压表（量程0~0.3V，分度值0.1V）、开关、导线若干。 【进行实验与收集数据】 （1）按电路图连接串联电路，确保连接牢固。 （2）将电压表并联在AB两点（L1电压），测量并记录电压U₁。 （3）将电压表并联在BC两点（L2电压），测量并记录电压U₂。 （4）将电压表并联在AC两点（电源电压），测量并记录总电压U。 （5）每次测量前断开开关，确认电压表量程和接线正确。 （6）记录三组电压值，重复实验三次。 （5）实验记录表格： 实验序号 AB间电压/U1 BC间电压/U2 AC间电压/U ① ② ③ 【分析与论证】 （1）实验数据表明：电路中AC间电压等于AB和BC两端电压之和，说明串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。 （2）换用不同规格的小灯泡或改变电源电压重复实验，仍能得到相同结论，说明该规律具有普遍性。 【实验注意事项】 ①连接电路前断开开关，防止短路； ②电压表应并联接入电路，注意“+”进“-”出； ③合理选择电压表量程，避免超过最大测量值。 【实验结论】 串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和，数学表达式：U=U1+U2 【例题3】如图所示，春华同学选用两节新干电池，两个小灯泡，一个电压表。用如图甲所示电路来探究“串联电路的电压特点”。 (1)电压表在接入电路前通常要进行 ，实验中最好选择规格 （填“相同”或“不同”）的小灯泡； (2)某次测量时，电压表的示数如图乙所示，则此时灯L1两端的电压为 V； (3)用电压表分别测出A与B、B与C、A与C两点间的电压为UAB、UBC、UAC，得到的数据记录在下表中，则表中空格处的电压为 ，分析实验数据，你可得到串联电路的电压特点是 （用公式表示）； 试验次数 UAB/V UBC/V UBC/V 1 0.8 2.2 3.0 2 1.0 3.0 3 1.2 1.8 3.0 (4)小明进行多次实验的主要目的是 （填序号）。 ①减小实验误差 ②寻找普遍规律 【答案】(1) 试触 不同 (2)1.2 (3) 2.0 (4)② 2. 实验探究：并联电路的电压 【实验目的】探究并联电路中的电压特点。 【实验器材】电源（干电池组）、小灯泡2个（不同规格）、电压表（量程0~0.3V，分度值0.1V）、开关、导线若干。 【进行实验与收集数据】 （1）按电路图连接串联电路，确保连接牢固。 （2）将电压表并联在AB两点（L1电压），测量并记录电压U₁。 （3）将电压表并联在CD两点（L2电压），测量并记录电压U₂。 （4）将电压表并联在EF两点（电源电压），测量并记录总电压U。 （5）每次测量前断开开关，确认电压表量程和接线正确。 （6）记录三组电压值，重复实验三次。 （5）实验记录表格： 实验序号 AB间电压/U1 CD间电压/U2 EF间电压/U ① ② ③ 【分析与论证】 （1）实验数据表明：在误差允许范围内，AB间电压CD间电压与EF间电压相等，说明并联电路中各支路两端电压相等，且等于电源电压。 （2）换用相同规格或更多支路重复实验，仍能得到相同结论，说明该规律具有普遍性。 【实验注意事项】 ①连接电路前断开开关，防止短路； ②电压表应并联接入电路，注意“+”进“-”出； ③合理选择电压表量程，避免超过最大测量值。 【实验结论】 并联电路中各支路两端电压相等，且等于电源电压，数学表达式：U=U1=U2 【例题4】如图所示，探究“并联电路电流的特点”： (1)连接电路的过程中，开关应处于 状态； (2)图乙中的电流表测量的是图甲中 点（选填“A”、“B”或“C”）的电流； (3)当电流表测量A处的电流时，示数如图丙所示，此时通过灯泡L1的电流是 A； (4)实验中发现两个小灯泡，一个很亮，一个发光微弱，造成这种现象的原因可能是___________。 A．两个灯泡的电流大小不同 B．发光微弱的灯泡断路 C．两个灯泡的电压大小不同 D．发光微弱的灯泡短路 【答案】(1)断开 (2)C (3)0.3 (4)A 设计实验，探究串联电路中的电压特点。 根据实验结果，总结串联电路电压特点。 梳理实验注意事项。 完成例题3，进一步强化对串联电路电压特点的认识。 设计实验，探究并联电路的电压规律。 根据实验结果，分析并总结并联电路的电压规律。 完成例题4，强化对并联电路电压特点的认识。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图甲所示，当电路中的开关S闭合时，两电压表的指针位置均为图乙所示，则电阻和两端的电压分别为（　　） A．1.2V，6V B．4.8V，1.2V C．6V，1.2V D．1.2V，4.8V 【答案】B 【详解】闭合开关，电压表V1测量电源电压，电压表V2测量的是R2两端的电压，两电压表的指针位置均为图乙所示，根据串联电路的电压特点可知电压表V1的示数大于电压表V2的示数，故电压表V1选的是0～15V的量程，分度值为0.5V，根据指针位置，电压表V1读数为6V；电压表V2选的是0～3V的量程，分度值为0.1V，根据指针位置，电压表读数为1.2V，则电阻R2两端的电压为1.2V，根据串联电路的电压特点可知电阻R1两端的电压U1=U-U2=6V-1.2V=4.8V，故B正确，ACD错误。 故选B。 2．在图所示的电路中，电流表A1的示数是0.5A， 电流表A2示数是0.7A， 那么，电流表A 的示数应该是（　　） A．1.2A B．0.5A C．0.7A D．0.2A 【答案】A 【详解】如图所示的电路图，灯L1和L2并联，电流表A1测灯L1的电流，电流表A2测灯L2的电流，电流表A测干路电流，根据并联电路中，干路电流等于各支路电流之和可得，干路电流即电流表A的示数为 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．在如图甲所示电路中，闭合开关后，两只电压表的指针偏转均如图乙所示，则电源电压为 V，定值电阻两端的电压为 V；两端的电压为 V。 【答案】 5 4 1 【详解】[1][2][3]根据串联电路的电压特点确定两电压表的量程是关键。由电路图可知，、串联，电压表测电源两端的电压，电压表测两端的电压。因串联电路中总电压等于各分电压之和，且两只电压表指针的偏转角度相同，所以，电压表的量程为，分度值为，则电源电压，电压表的量程为，分度值为，则两端的电压，根据串联电路的电压特点可得，两端的电压 4．如图电路， 闭合开关S后电压表V1的示数为2.5V， V的示数为4.5V，则电路的电源电压为 ，灯两端的电压为 ；在两用电器的串联电路中，各用电器的电压分别为、，电源电压，它们的关系式可表达为： 。 【答案】 【详解】[1][2]由图可知，灯泡和串联，电压表测电源电压，则电路的电源电压为，电压表测灯泡两端的电压，灯泡两端的电压为，电压表测灯泡两端的电压，根据串联电路电压规律可知，灯两端的电压为 [3]串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和，在两用电器的串联电路中，各用电器的电压分别为、，电源电压，它们的关系式可表达为 5．如图所示，小明对串并联电路中电流和电压的规律进行了探究。 U1/V U2/V U/V 2.4 1.4 3.8 1.5 2.2 3.7 1.2 1.3 2.5 (1)小明按照甲图连接电路前，开关应处于 状态，此时发现电压表指针如图乙所示，接下来他要对电压表进行的操作是 ； (2)闭合开关后，两灯都发光，且L1比L2更亮，于是，他判断通过L1的电流比L2的电流大，这种说法是 （选填“正确”或“错误”）的； (3)方法改进后，测出电源电压U、灯泡L1两端的电压U1、灯泡L2两端的电压U2的多组电压数据并记录在表格中，分析实验数据得出结论：串联电路中， （写表达式）。 【答案】(1) 断开 调零 (2)错误 (3) 【详解】（1）[1]为了保护电路，连接电路前，开关应断开。 [2]由图乙可知，闭合开关前，电压表指针不在零刻度线，应调零。 （2）由图甲可知，两灯串联，串联电路各处电流相等，所以通过L1的电流比L2的电流大这种说法错误。 （3）由表格数据可知，各用电器两端的电压之和等于电源电压，即。 6．课堂上同桌二人完成了“探究并联电路电流规律”的实验。 (1)在连接电路时发现，刚接好最后一根导线，表的指针就发生了偏转，由此可知在连接电路时，他们忘了 ； (2)实验时先将电流表接在A处，闭合开关后，观察到灯发光，但灯不发光，电流表的示数为零，电路可能存在的故障是灯泡 ； (3)在测量B处电流时，闭合开关，发现电流表的指针偏转如图乙所示，原因是 ；排除故障后，电流表的示数如图丙所示，其示数为 A； (4)在解决了以上问题后，将电流表分别接入A、B、C三点处，闭合开关，测出了一组电流并记录在表格中，立即得出了并联电路的电流规律。为了得到普遍规律接下来的操作是换用规格 的灯泡，进行多次实验（选填“相同”或“不同”）； (5)用电流表分别测出三个位置的电流，多次实验，记录数据如表，根据实验数据得出结论是： （用字母关系式表述）； 序号 1 0.10 0.50 0.60 2 0.20 0.40 0.60 3 0.40 0.40 0.60 (6)实验结束后，他们又利用实验器材连接了如图丁所示的电路。当开关S由断开到闭合时，灯泡的亮度 ，电流表的示数 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)断开开关 (2)断路 (3) 电流表的正负接线柱接反了 0.24 (4)不同 (5)IC=IA+IB (6) 不变 变大 【详解】（1）连接电路时，为保护电路，应断开开关。刚接好最后一根导线，表的指针就发生了偏转，由此可知在连接电路时，他们忘了断开开关。 （2）电流表接A处时，测量通过灯泡L1的电流，闭合开关后，观察到灯L2发光，但灯L1不发光，电流表的示数为零，说明L1所在支路存在断路，即可能存在的故障是灯泡L1断路。 （3）[1]如图乙所示，电流表的指针反向偏转，原因是电流表的正负接线柱接反了。 [2]电流表的示数如图丙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，则电流表的示数为0.24A。 （4）为了得出更普遍的规律，应当换用不同规格的灯泡进行多次实验，使用相同规格的灯泡做多组实验不能排除偶然性。 （5）由表格数据可知，三组数据中，均有IC=IA+IB，故可得结论：在并联电路中，IC=IA+IB。 （6）[1][2]图丁所示电路中，电流表A1测量L1所在支路的电流，并联电路各支路互不影响，所以开关S由断开到闭合，灯泡L1的亮度不变，电流表A1的示数不变。电流表A2测并联电路干路中的电流，根据并联电路电流的规律，电流表A2的示数将变大。 板 书 设 计 第3节 简单电路中电流、电压的特点 一、串联、并联电路中的电流特点 1.串联电路中，电流处处相等，I=I1=I2； 2.并联电路中，干路电流等于各支路电流之和，I=I1+I2； 二、串联、并联电路中的电流特点 1.串联电路中，总电压等于各用电器的电压之和，U=U1+U2; 2.并联电路中，各支路两端的电压相等，且等于电源电压，U=U1=U2。 课 堂 小 结 4.3 简单电路中电流、电压的特点 作 业 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步分层作业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $