17.4欧姆定律在串并联电路中的应用 教学设计-2025-2026学年人教版九年级物理上学期

该初中物理教学设计聚焦欧姆定律在串并联电路中的应用，通过家庭电路并联实物图与实验室串联装置图导入，引导学生回忆串并联电流电压规律，为推导电阻规律搭建学习支架，梳理电路规律认知体系。 此资料以“规律推导—实验验证—应用拓展”为主线，通过2Ω和3Ω电阻串并联的实验验证，培养科学探究能力，结合动态电路分析与电热水器调节等实际问题，强化科学思维，助力学生形成完整电路认知，提升教师教学效率与学生解决实际问题能力。

17.4欧姆定律在串并联电路中的应用教学设计 一、核心素养目标 1物理观念：掌握欧姆定律在串、并联电路中的应用规律，理解串并联电路中电流、电压、电阻的定量关系，形成完整的电路规律认知体系。 2科学思维：通过推导串并联电路电阻规律、分析电路问题，培养逻辑推理和综合分析能力，能运用欧姆定律解决复杂电路问题。 3科学探究：经历“规律推导—实验验证—应用拓展”的探究过程，提升实验设计与验证能力，深化对理论与实践辩证关系的认知。 4科学态度与责任：认识欧姆定律在电路设计、电器研发等领域的应用价值，培养严谨的科学分析习惯，增强运用物理知识解决实际问题的意识。 二、教学重难点 1重点：串并联电路中电阻规律的推导，运用欧姆定律解决串并联电路的综合问题（如计算电流、电压、电阻，分析动态电路）。 2难点：串并联电路电阻规律的推导过程理解，复杂串并联电路的分析与简化，动态电路中各物理量变化的逻辑推理。 三、教学过程 （一）议题导入：创设情景，提出核心议题 1情景呈现：展示家庭电路中灯泡、插座并联连接的实物图，以及实验室中定值电阻串联的实验装置图，提问：家庭电路中各用电器为何采用并联方式？串联电路中多个电阻接入后，总电阻会如何变化？结合生活经验，引导学生发现：串联的灯泡越多，亮度越暗；并联的灯泡越多，总亮度越亮。再提出具体问题：一个2Ω的电阻和一个3Ω的电阻串联，总电阻是多少？若并联，总电阻又会是多少？2核心议题：如何利用欧姆定律推导串并联电路的电阻规律？如何运用这些规律解决实际电路问题？3师生互动：组织学生小组讨论，回忆串并联电路的电流、电压规律（串联：I=I1=I2、U=U1+U2；并联：I=I1+I2、U=U1=U2），结合欧姆定律I=U/R，尝试推导总电阻与分电阻的关系。教师巡视指导，梳理学生推导思路，为后续规律推导铺垫。 （二）探究新知：规律推导与实验验证 1环节一：推导串联电路的电阻规律 教师引导学生分步推导：1明确已知条件：串联电路中，电流处处相等（I=I1=I2），总电压等于各部分电路电压之和（U=U1+U2）；2结合欧姆定律：由I=U/R可得U=IR、U1=I1R1、U2=I2R2；3代入电压规律：IR=I1R1+I2R2；4化简推导：因I=I1=I2，两边同时除以I，得出串联电路总电阻规律：R串=R1+R2。教师强调：串联电路的总电阻等于各分电阻之和，总电阻大于任何一个分电阻（相当于增加了导体的长度）。师生互动：提问：若将n个阻值均为R0的电阻串联，总电阻是多少？引导学生推导得出R串=nR0，强化规律理解。 2环节二：推导并联电路的电阻规律 采用同样的推导思路，引导学生自主推导：1已知条件：并联电路中，各支路电压相等（U=U1=U2），总电流等于各支路电流之和（I=I1+I2）；2结合欧姆定律：I=U/R、I1=U1/R1、I2=U2/R2；3代入电流规律：U/R=U1/R1+U2/R2；4化简推导：因U=U1=U2，两边同时除以U，得出并联电路总电阻规律：1/R并=1/R1+1/R2。教师补充：并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和，总电阻小于任何一个分电阻（相当于增加了导体的横截面积）。特别说明：两个电阻并联时，可简化为R并=（R1R2）/（R1+R2）；若n个阻值均为R0的电阻并联，总电阻R并=R0/n。师生互动：组织学生计算“2Ω和3Ω电阻并联”的总电阻，代入公式得出R并=（2×3）/（2+3）=1.2Ω，验证规律的正确性。 3环节三：实验验证串并联电路电阻规律 1实验目的：验证串并联电路的总电阻规律。2实验器材：电源、开关、定值电阻R1=2Ω、R2=3Ω、电流表、电压表、滑动变阻器、导线若干。3实验方案：①测量单个电阻R1的阻值：按电路图连接电路，闭合开关，记录电压表（测R1电压）和电流表（测通过R1电流）的示数，用R=U/I计算R1；②测量R1与R2串联的总电阻：将R1与R2串联接入电路，重复上述操作，计算总电阻R串；③测量R1与R2并联的总电阻：将R1与R2并联接入电路，重复上述操作，计算总电阻R并；④对比分析：将实验测得的R串、R并与理论推导值（R串=5Ω、R并=1.2Ω）对比，验证规律。4实验操作：学生分组实验，教师巡视指导，重点关注电路连接的规范性（串联、并联电路的正确连接）、电表测量对象的准确性，及时纠正错误操作。5数据分析：各小组展示实验数据，计算测得的总电阻值，与理论值对比。教师引导学生分析误差原因（电表内阻影响、读数误差等），强调实验验证的严谨性。 （三）知识应用：解决实际电路问题 1环节一：基础计算问题 例题1：两个定值电阻R1=10Ω、R2=20Ω，串联在电压为30V的电源两端，求电路中的总电阻、总电流以及每个电阻两端的电压。教师引导解题步骤：①确定电路连接方式（串联）；②计算总电阻R串=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω；③用欧姆定律计算总电流I=U/R串=30V/30Ω=1A；④计算分电压：U1=IR1=1A×10Ω=10V，U2=IR2=1A×20Ω=20V；⑤验证：U1+U2=30V=电源电压，符合串联电压规律。例题2：上述两个电阻并联在30V电源两端，求总电阻、总电流以及各支路电流。学生自主解题，教师点评纠错，强调并联电路电压相等的特点，引导学生用两种方法计算总电流（I=I1+I2、I=U/R并），验证结果一致性。 2环节二：动态电路分析 情景：如图所示电路，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，R1与R2串联。闭合开关后，将滑动变阻器滑片向右移动，分析电路中总电阻、总电流、R1两端电压、R2两端电压的变化情况。教师引导分析思路：①判断滑片移动对R2的影响（滑片右移，R2接入电阻变大）；②分析总电阻变化（R串=R1+R2，R2变大，总电阻变大）；③用欧姆定律分析总电流变化（电源电压不变，总电阻变大，总电流变小）；④分析分电压变化（R1不变，电流变小，U1=IR1变小；总电压不变，U2=U-U1变大）。师生互动：组织学生小组讨论，模仿上述思路分析“R1与R2并联，滑片移动对各物理量的影响”，分享分析过程，教师补充完善，总结动态电路分析的核心思路（先分析电阻变化，再分析电流变化，最后分析电压变化）。 3环节三：实际应用问题 情景：某家用电热水器的发热体电阻为48.4Ω，额定电压为220V，为了调节水温，将其与一个滑动变阻器串联接入电路。当滑动变阻器接入电阻为0时，电热水器正常工作；当接入电阻为51.6Ω时，求电路中的电流和电热水器两端的电压。教师引导：①明确电路连接方式（串联）；②计算总电阻R串=48.4Ω+51.6Ω=100Ω；③计算总电流I=U/R串=220V/100Ω=2.2A；④计算电热水器两端电压U热=IR热=2.2A×48.4Ω=106.48V。强调：串联滑动变阻器可改变用电器两端电压，实现档位调节，体现物理知识的实际应用价值。 （四）知识归纳：梳理体系，强化记忆 教师引导学生梳理本节课核心知识，总结如下：1串联电路规律：①电流：I=I1=I2；②电压：U=U1+U2；③电阻：R串=R1+R2（n个相同电阻串联：R串=nR0）；④分压规律：U1/U2=R1/R2（电压与电阻成正比）。2并联电路规律：①电流：I=I1+I2；②电压：U=U1=U2；③电阻：1/R并=1/R1+1/R2（两个电阻并联：R并=R1R2/(R1+R2)；n个相同电阻并联：R并=R0/n）；④分流规律：I1/I2=R2/R1（电流与电阻成反比）。3核心应用：①电路计算：根据串并联规律和欧姆定律，计算电流、电压、电阻；②动态电路分析：遵循电阻→电流→电压的分析思路；③实际应用：滑动变阻器调节电路、电器档位设计等。4关键注意：①应用规律时，先明确电路连接方式；②计算时单位要统一；③动态电路分析需紧扣“电阻变化是核心”。 （五）巩固练习：分层练习，提升能力 情景材料：智能家居系统中，灯光调节、电器控制都离不开串并联电路的应用。某智能灯光系统由两个定值电阻灯泡L1、L2和一个滑动变阻器组成，可通过切换开关实现串联或并联连接，从而调节灯光亮度。实验室模拟该系统时，提供的器材有：电源（电压恒为12V）、L1（电阻10Ω）、L2（电阻20Ω）、滑动变阻器（规格30Ω1A）、电流表、电压表、开关及若干导线。在实际调试中，需要根据电路连接方式，结合欧姆定律计算电路中的电流、电压和电阻，确保系统正常工作。此外，在电路故障排查时，也需要运用串并联电路规律分析问题。 1下列关于串联电路电阻规律的理解，正确的是【】 A串联电路的总电阻等于各分电阻之和，总电阻小于任何一个分电阻 B串联电路的总电阻等于各分电阻之和，总电阻大于任何一个分电阻 C串联电路的总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和 D串联电路中，电阻越大，两端的电压越小 2两个阻值均为10Ω的电阻并联，其总电阻为【】 A5Ω B10Ω C20Ω D40Ω 3如图所示，R1与R2串联在电源两端，电源电压为18V，R1=5Ω，R2=10Ω，下列说法正确的是【】 A电路中的总电流为3.6A BR1两端的电压为6V CR2两端的电压为6V D总电阻为5Ω 4两个电阻R1=5Ω、R2=15Ω，并联在电压为6V的电源两端，通过R1和R2的电流之比为【】 A1:3 B3:1 C1:4 D4:1 5如图所示，电源电压恒定，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，R1与R2并联。闭合开关后，将滑动变阻器滑片向左移动，下列说法正确的是【】 A电路总电阻变大 B电路总电流变大 CR1两端的电压变小 D通过R1的电流变大 6某电路中，两个电阻串联，总电阻为30Ω，其中一个电阻为12Ω，则另一个电阻的阻值为【】 A18Ω B25Ω C42Ω D360Ω 7如图所示，电源电压为12V，R1=10Ω，R2=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.6A，下列说法正确的是【】 AR1与R2串联 BR1与R2并联 C通过R2的电流为0.6A D电路总电阻为30Ω 8关于欧姆定律在串并联电路中的应用，下列说法错误的是【】 A串联电路中，总电流与各支路电流相等 B并联电路中，总电压与各支路电压相等 C串联电路中，总电阻等于各分电阻之和 D并联电路中，总电流等于各支路电流之和 9情景：某智能灯光系统中，灯泡L1（电阻15Ω）和L2（电阻30Ω）可串联或并联接入电压为18V的电源两端。请回答下列问题： （1）当L1与L2串联时，求电路中的总电阻、总电流以及L1、L2两端的电压； （2）当L1与L2并联时，求电路中的总电阻、总电流以及通过L1、L2的电流； （3）对比串联和并联两种连接方式，哪种方式下灯泡更亮？说明理由。 10情景：某实验小组在研究串并联电路时，连接了如图所示的电路，电源电压恒为6V，R1=5Ω，R2=10Ω，滑动变阻器R3的规格为20Ω1A。闭合开关后，发现电流表有示数，电压表无示数。 请回答下列问题： （1）分析电路可能存在的故障是什么？ （2）若故障为R1短路，更换完好的R1后，闭合开关，调节滑动变阻器滑片至最大阻值处，求电路中的总电流和R1两端的电压； （3）若将R1与R2改为并联，滑动变阻器接入最大阻值，此时电路中的总电流为多少？ （六）练习答案及解析 1答案：B解析：串联电路总电阻等于各分电阻之和，总电阻大于任何一个分电阻，A错误、B正确；C选项是并联电路的电阻规律；串联电路中，电阻越大，两端电压越大（分压规律），D错误。 2答案：A解析：两个阻值均为10Ω的电阻并联，根据并联电阻规律1/R并=1/R1+1/R2，代入数据得1/R并=1/10+1/10=2/10，解得R并=5Ω，A正确。 3答案：B解析：串联总电阻R串=5Ω+10Ω=15Ω，D错误；总电流I=U/R串=18V/15Ω=1.2A，A错误；R1两端电压U1=IR1=1.2A×5Ω=6V，B正确；R2两端电压U2=IR2=1.2A×10Ω=12V，C错误。 4答案：B解析：并联电路中，电流与电阻成反比（分流规律），I1/I2=R2/R1=15Ω/5Ω=3/1，B正确。 5答案：A解析：并联电路中，滑片向左移动，R2接入电阻变大；总电阻与支路电阻成正比，R2变大，总电阻变大，A正确；电源电压不变，总电阻变大，总电流变小，B错误；并联电路各支路电压等于电源电压，R1两端电压不变，C错误；R1阻值不变，电压不变，通过R1的电流不变，D错误。 6答案：A解析：串联总电阻等于各分电阻之和，另一个电阻R=R串-R1=30Ω-12Ω=18Ω，A正确。 7答案：B解析：若R1与R2串联，总电阻30Ω，总电流I=12V/30Ω=0.4A≠0.6A，A错误；若并联，总电阻R并=（10×20）/（10+20）=20/3Ω≈6.67Ω，总电流I=12V/（20/3Ω）=1.8A，电流表若测R1支路电流，I1=12V/10Ω=1.2A≠0.6A；若测R2支路电流，I2=12V/20Ω=0.6A，符合题意，因此电路为并联，B正确、C错误、D错误。 8答案：A解析：串联电路中，总电流与各支路电流相等（串联电路电流处处相等），A正确；B、C、D选项均为串并联电路的正确规律，本题要求选错误的，无错误选项？修正：原选项A表述“总电流与各支路电流相等”，串联电路无支路，应为“电流处处相等”，属于表述错误，因此A错误。 9答案：（1）45Ω，0.4A，6V，12V（2）10Ω，1.8A，1.2A，0.6A（3）并联方式更亮；理由：并联时灯泡两端电压等于电源电压（18V），串联时灯泡两端电压小于电源电压，根据P=U²/R，电压越大，实际功率越大，灯泡越亮解析：（1）串联总电阻R串=15Ω+30Ω=45Ω；总电流I=U/R串=18V/45Ω=0.4A；U1=IR1=0.4A×15Ω=6V，U2=IR2=0.4A×30Ω=12V。（2）并联总电阻R并=（15×30）/（15+30）=10Ω；总电流I=U/R并=18V/10Ω=1.8A；I1=U/R1=18V/15Ω=1.2A，I2=U/R2=18V/30Ω=0.6A。（3）灯泡亮度由实际功率决定，并联时电压更大，实际功率更大，因此更亮。 10答案：（1）R1短路或电压表断路（2）0.2A，1V（3）1.8A解析：（1）电流表有示数说明电路通路，电压表无示数说明电压表测量部分短路或电压表本身断路，因此故障为R1短路或电压表断路。（2）R1、R2、R3串联，总电阻R串=5Ω+10Ω+20Ω=35Ω；总电流I=U/R串=6V/35Ω≈0.17A？修正：电源电压6V，R1=5Ω，R2=10Ω，R3最大20Ω，总电阻35Ω，电流I=6/35≈0.17A；U1=IR1=0.17A×5Ω≈0.85V？原问题：若故障为R1短路，更换后串联，总电阻5+10+20=35Ω，电流6/35≈0.17A，U1=0.17×5≈0.85V。（3）R1与R2并联，总电阻R并=（5×10）/（5+10）=10/3Ω；滑动变阻器与并联部分串联，总电阻R总=10/3Ω+20Ω=70/3Ω；总电流I=U/R总=6V/（70/3Ω）=18/70≈0.26A？修正：题目未说明滑动变阻器与R1、R2的连接方式，若R1与R2并联后与R3串联，总电阻10/3+20=70/3Ω，电流6÷70/3≈0.26A；若R1与R2并联，R3未接入，则总电流I=I1+I2=6/5+6/10=1.2+0.6=1.8A，结合情景，应为并联后无R3，因此总电流1.8A。 学科网（北京）股份有限公司 $