【大单元·任务式】《3.4 跨学科实践：电路创新设计展示》课时导学案2026-2027学年教科版物理九年级上册

教科版（2024）九上《3.4 跨学科实践：电路创新设计展示》学案 【学习目标】 学习目标 物理观念： 1.深化串、并联电路特点理解，掌握其在装饰、互动、医疗等场景的应用原理。 2.构建“电路设计服务实际需求”观念，认识物理与生活及其他学科关联，形成跨学科应用观念。 科学思维： 1.分析电路设计优缺点，提升逻辑推理与批判性思维能力。 2.依实际需求创新改进电路，培养模型构建与创新迁移思维。原创资源 科学探究： 1.经历“发现问题→设计→改进”探究过程，提升实践与问题解决能力。 2.参与电路设计评价，锻炼交流、反思能力。 科学态度与责任： 1.感受电路创新价值，增强学科认同，激发探究兴趣。 2.培养团队协作与工程思维，树立用知识服务社会、解决问题的责任意识。 学习重点 1.分析现有电路设计的原理与优缺点，掌握串、并联电路在实际中的应用逻辑。 2.基于实际需求，提出电路创新改进方案，提升实践应用能力。 学习难点 1.综合多因素对电路设计进行优化改进，平衡理论知识与实际应用的差异。 2.理解跨学科需求对电路设计的影响，实现物理与艺术、医疗等学科的融合创新。 【课前预习】 一、跨学科电路设计基础 1.串、并联电路特点：串联电路中电流路径______，用电器相互影响；并联电路中电流路径______，用电器独立工作。 2.家庭电路中各用电器一般采用______联连接，控制开关与用电器______联。 二、电路创新设计案例 3.“改进小彩灯” 电路：原小彩灯采用______联，一盏损坏全组熄灭；改进方案可采用______联或串并联结合，提升可靠性。 4.“回答问题正确” 显示器：需设计______电路，当答案正确时，通过______（元件）显示通路状态（如灯泡亮、电铃响）。 5.“病房呼叫” 电路：需满足 “各病床独立呼叫、护士站总控”，应采用______联电路，每个病床开关在______路，总开关在______路。 三、跨学科设计要素 6.电路设计需兼顾物理原理与实际需求：如小彩灯设计需考虑______（美观 / 电路稳定），病房呼叫电路需考虑______（声光提示/操作便捷）。 7.集成电路基础：复杂电路由______和______组合构成，如手机电路板通过集成元件实现多功能。 【课中研学】 探究点一 设计1改进小彩灯的连接电路 1. 串联小彩灯一个损坏其他都熄灭的原因是什么？如何改进才能避免这种情况？生活中实际的彩灯是如何设计的？原创资源 2.观察串联小彩灯连接图，分析问题原因；分组讨论改进方案，对比不同方案的优缺点； 3.观看视频，了解生活中彩灯的设计原理，总结其设计的巧妙之处。 探究点二 设计2“回答问题正确”显示器 1. “回答问题正确” 显示器的设计原理是什么？硬纸板后面的连线应该如何设计？该设计有哪些优点和可改进之处？原创资源 2.分析显示器的结构和工作原理，猜想硬纸板后面的连线方式并画图。 3.小组讨论对该设计的评价，提出改进建议。 探究点三 设计3 病房呼叫电路 1. 病房呼叫电路中开关和灯泡的连接方式是什么？如何改进才能让值班室既有灯光显示又有声音呼叫？ 2.分析病房呼叫电路的连接方式和工作原理； 3.思考加入声音呼叫的改进方法，设计改进后的电路图并说明原理。 【课堂总结】 【分层作业】 核心巩固 （巩固性作业） 一、填空题 1. 串联电路中电流路径______，各用电器______（选填 “能” 或 “不能”）独立工作；并联2.电路中电流路径______，各用电器______（选填 “能” 或 “不能”）独立工作。​ 3.家庭电路中，电灯、电视、冰箱等用电器之间是______联的，控制电灯的开关与电灯是______联的。​ 4.某款节日小彩灯，正常工作时电压较低。为了在家庭电路中使用，通常将多个小彩灯______联在一起。但这种连接方式有个缺点，若其中一个小彩灯灯丝熔断，其余小彩灯会______（选填 “继续发光” 或 “全部熄灭”）。​ 5.在病房呼叫电路中，每个病床旁都有一个呼叫开关，值班室有对应的指示灯和电铃。当某一病床的患者按下呼叫开关时，对应的指示灯亮且电铃响，这说明各个呼叫开关之间是______联的，电铃应接在______（选填 “干路” 或 “支路”）上。​ 6.集成电路是通过将许多电子元件______在很小的单晶片上制成的，它极大地推动了电子技术的发展，使电子设备更加______（选填 “大型化” 或 “小型化”）。 二、选择题 6. 下列电路连接方式中，符合各用电器能独立工作这一特点的是（ ）​ A. 各用电器首尾依次相连​原创资源 B. 各用电器并列连接在电路两点间​ C. 先将两个用电器串联，再将它们与第三个用电器并联​ D. 以上连接方式都可以​ 7.小明设计了一个简易的 “回答问题正确” 显示器，当回答正确时，灯泡发光。下列电路中，能实现这一功能的是（ ）​ A. 电源、灯泡、开关串联，答案正确时闭合开关​ B. 电源、灯泡串联，答案正确时将灯泡短路​ C. 电源、灯泡并联，答案正确时闭合灯泡所在支路开关​ D. 电源、灯泡并联，答案正确时断开灯泡所在支路开关​原创资源 8. 小强想设计一个带有指示灯的台灯，要求如下：S1和S2是开关，指示灯和灯泡分别为L1、L2；当只闭合S2时，台灯L1、L2都不发光；当只闭合S1时，指示灯L1发光，再闭合S2时，台灯L2发光。下列电路设计符合要求的是（ ） A． B． C． D． 9.下列关于小彩灯连接的说法，正确的是（ ）​ A. 小彩灯只能串联​ B. 小彩灯只能并联​ C. 为了保证小彩灯的亮度，应尽量采用串联​ D. 可采用串联与并联结合的方式，提高小彩灯工作的可靠性​ 10.集成电路的广泛应用，主要是因为它具有以下优点中的（ ）​ A. 体积大，便于安装​ B. 电路复杂，稳定性差​ C. 体积小、重量轻、可靠性高​ D. 制造成本高，但性能好 （拓展性作业）素养提升 11．某智能教室的照明系统设计如下：当光线较暗且有人进入教室时，灯自动亮起；光线充足或无人时，灯自动熄灭。能实现这一功能的电路是（ ）​ A. 光控开关、声控开关、灯串联，且光控、声控开关都闭合时灯亮​ B. 光控开关、声控开关并联后与灯串联，任一个开关闭合灯都亮​ C. 光控开关、声控开关串联后与灯并联，两个开关都闭合时灯亮​原创资源 D. 光控开关、声控开关并联后与灯并联，任一个开关闭合灯都亮​ 12. 在某次知识竞赛中，有甲、乙、丙三名选手参加决赛。任何一名选手按自己面前的开关时，灯都会亮，图中符合要求的电路是（ ） A． B． C． D． 13.小明设计了一款多功能手电筒，有强光和弱光两种模式，同时还带有一个小夜灯功能。当只闭合开关 S1 时，只有强光灯泡发光；当只闭合开关 S2 时，只有小夜灯发光；当 S1、S2 都闭合时，强光灯泡和小夜灯都发光，且强光灯泡亮度不变。下列符合要求的电路是（ ）​ A. 强光灯泡、小夜灯、S1、S2 全部串联​ B. 强光灯泡与 S1 串联，小夜灯与 S2 串联，两组再并联​ C. 强光灯泡与 S1 并联，小夜灯与 S2 并联，然后两组串联​ D. 强光灯泡与 S1 串联后再与小夜灯、S2 串联的支路并联​ 14.某小区的楼道灯采用了智能控制，当光线较暗且有人走动发出声音时，灯自动亮起；光线充足时，无论是否有声音，灯都不亮。下列能实现该功能的电路是（ ）​原创资源 A. 光控开关、声控开关、灯串联，且光控、声控开关都闭合时灯亮​ B. 光控开关、声控开关并联后与灯串联，任一个开关闭合灯都亮​ C. 光控开关与灯串联，声控开关与灯并联，两个开关都闭合时灯亮​ D. 声控开关与灯串联，光控开关与灯并联，任一个开关闭合灯都亮​ 15. 如图所示，小聪居住的小区安装了智能门禁系统，他进入小区必须通过刷卡或人脸识别，当门禁系统接通电源后，指示灯发光。刷卡或人脸识别成功时（相当于分别闭合对应的开关），电动机工作，控制门打开。下列关于门禁系统的简化电路设计合理的是（ ） 1. B． C．D． 自我提升 （探究性作业） 选做题： 三、综合题 16．商场在卫生间安装了既方便又卫生的智能纸巾盒，如图所示。使用时，智能纸巾盒工作状态由两个开关控制：若单独闭合开关S1，指示灯亮，但不送纸；再用手遮挡感应区时（相当于闭合开关S2），电动机转动送纸；若只用手遮挡感应区，指示灯不亮，电动机也不送纸。请在答题卡指定位置设计符合题意的电路图。 17．按要求作图。 (1)春分（每年3月20日或21日）是二十四节气之一，此时昼夜等长，古人认为春分时天地阴阳平衡，鸡蛋较容易竖立，因此形成了春分立蛋这一象征着平衡与新生的传统习俗；画出图示立蛋受力的示意图。 (2)如图所示的滑轮组，要用最小的拉力拉动水平地面上的重物，请用笔画线代替绳子画出正确的绕绳方法。 (3)按要求将电路连接完整：闭合开关，小灯泡发光，向左调节滑动变阻器滑片，小灯泡亮度不变，电路总功率增大；开关断开，整个电路不工作。 试卷第7页，共7页 参考答案 【课前预习】 1. 唯一；多条 2.并；串 3.串；并 4.并联；灯泡（或电铃） 5.并；支；干 6.美观与电路稳定；声光提示与操作便捷 7.串联；并联 【作业布置】 1. 只有一条；不能；有多条；能​ 2.并；串​ 3.串；全部熄灭​ 4.并；干路​ 5.集成；小型化​ 6.​B 7.A​ 8.A．只闭合S2时，电路断路，L1、L2都不发光；只闭合S1时，L1​所在电路接通，指示灯L1​发光；再闭合S2​时，L2所在支路也接通，台灯L2发光，符合要求，故A符合题意。 9.D​ 10.C 11. A​ 12.D根据题意可知，任何一名选手按自己面前的开关时，灯都会亮，这说明三个开关互不影响，是并联的，灯泡在干路中，三个开关都能控制灯泡的亮暗，故D符合题意，ABC不符合题意。 13.B​ 14.A​ 15. B解析：由题意可知，人脸识别、刷卡识别，只要其中一种方式识别成功，则相应开关闭合从而使电动机启动工作，所以两个开关应并联后再与电动机串联在电源上；灯泡与电动机能独立工作，是并联的，故B符合题意，ACD不符合题意。 16． 解析：若单独闭合开关S1，指示灯亮，但不送纸，再用手遮挡感应区时（相当于闭合开关S2），电动机转动送纸；若只用手遮挡感应区，指示灯不亮，电动机也不送纸，由此可知，此电路为灯与电动机并联电路，且开关S1在干路，开关S2只控制电动机，如图所示： 17．(1) (2) (3) 解析：（1）如图所示，立蛋平衡时，受到重力和地面对它的支持力，重力的方向总是竖直向下的且二力平衡，大小相同，方向相反，作用在同一条直线和同一个物体上，则示意图如图所示： （2）如图所示的滑轮组，要用最小的拉力拉动水平地面上的重物，绳子的段数要最多，一定一动组成的滑轮组最多可绕3段绳子，则绕绳方法如图所示： （3）滑动变阻器采用一上一下的连接方式，闭合开关，向左调节滑动变阻器的滑片，小灯泡亮度不变，说明滑动变阻器和小灯泡并联，互不影响，而电路的总功率增大，说明滑动变阻器接入的阻值变小，通过滑动变阻器的电流变大，电源电压不变，电功率变大，开关断开，整个电路不工作，所以开关在干路上，则实物图连接如图所示： www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 $