3.4 跨学科实践：电路创新设计展示 课件-2026-2027学年教科版物理九年级上册

该初中物理课件聚焦“简单电路”创新设计，基于串联、并联电路特点，通过小彩灯故障问题导入，引导学生从基础电路改良到进阶设计，结合判断方法对比表、实验步骤模板等支架，构建知识脉络。 其亮点在于以生活场景（如病房呼叫、声光控灯）为载体，通过项目式探究培养科学思维（模型建构、科学推理）和科学探究能力，强调安全性、实用性原则，帮助学生提升电路应用与创新能力，为教师提供丰富案例与解题指导。

教科版物理9年级上册培优备课课件 授课教师： . 班 级： 9年级（ ）班 . 时 间： 2026.07.23 . 3.4 活动：电路创新设计展示 第3章 简单电路 本节为电学实践创新活动课，基于串联、并联电路的基本特点，结合生活实际场景进行电路改良与创新设计，重点锻炼电路分析、设计、应用能力，是中考电路设计题、创新实验题的核心来源，侧重考查学以致用的创新思维。 一、电路创新设计的核心原则 所有生活创新电路设计，都必须遵循三大基本原则，也是答题、设计的核心依据： - 安全性：严禁电源短路，电路结构合理，无危险接线，符合用电规范。 - 实用性：贴合生活场景，开关控制逻辑合理，用电器工作状态满足使用需求。 - 简洁性：电路结构精简，避免多余元件，能耗低、易操作、易维护。 二、基础电路改良创新（课本核心案例） 1. 简易单开关电路（基础原型） 普通串联电路：一个开关控制一个灯泡。缺点：控制方式单一，无法实现多地控制、分层控制，无法适配复杂生活场景。是所有创新电路的基础原型。 2. 双开关异地控制电路（经典创新：楼道灯电路） 生活场景：楼梯、楼道、卧室，需要楼上、楼下两个开关控制同一盏灯，实现任意开关独立开灯、关灯。 设计原理：采用两个单刀双掷开关串联接入电路，无固定的通断状态，两个开关相互配合，可在不同位置独立控制电路通断。 工作特点： - 无论灯处于亮灭状态，均可通过任意一个开关改变工作状态； - 解决了单一开关控制的局限性，适配楼道、长廊等场景； - 电路无短路风险，节能实用，是生活中最常用的创新电路。 3. 多灯独立控制电路（家庭照明创新） 设计思路：将多个灯泡并联，每个支路单独配备一个开关。 创新优势：各灯泡互不影响，可单独开启、关闭，按需用电，节约电能，完全适配家庭、教室、办公室照明场景。 核心考点：生活中所有独立工作的用电器，均采用并联支路单独控制设计。 三、进阶创新电路设计（考试高频模型） 1. 声光控延时电路（楼道节能灯） 场景需求：白天光线充足时，无论有无声音，灯不亮；夜晚光线昏暗时，有声响灯自动亮起，延时一段时间后自动熄灭，达到节能效果。 设计逻辑：光控开关、声控开关串联。 工作原理：两个开关同时闭合，电路才通路，灯泡发光。白天光控开关断开，电路无法导通；夜晚光控开关闭合，声音触发声控开关闭合，电路通路灯亮，延时后开关断开，灯自动熄灭。 2. 自动报警电路（温控、防盗创新） 设计思路：利用敏感开关（温控、压控、光控、磁控）与指示灯、电铃组合设计。 典型结构：危险条件触发开关闭合，电铃报警、指示灯亮起；正常状态下开关断开，电路不工作。常用于温度过高报警、门窗防盗报警等场景。 3. 开关短路控制电路（特殊创新） 部分简易电路中，开关并联在用电器两端：开关断开时，用电器工作；开关闭合时，用电器被短路，停止工作。常用于简易断电保护、休眠控制场景。 四、电路创新设计实验步骤（实操答题模板） 1. 明确需求：分析生活场景，确定用电器工作要求、开关控制逻辑； 2. 选定连接方式：需要独立工作选并联，需要同时工作、条件叠加选串联； 3. 绘制电路图：规范画出电源、开关、用电器，理清干路、支路； 4. 实物连接调试：遵循“开关断开→接线→检查→闭合测试”规则； 5. 优化改良：排查短路、断路问题，简化电路，提升安全性与实用性。 五、创新电路核心解题规律（必背） - 条件同时满足才工作→开关串联（声光控灯）； - 条件任意一个满足就工作→开关并联（多地点随意触发报警）； - 用电器独立工作→并联支路单独控； - 用电器同时工作、同时停止→串联或干路控制。 六、本节易错创新误区 - 为实现多开关独立控制，错误将开关串联（串联开关需全部闭合才通路）； - 设计节能电路时未区分串并联，导致无法实现按需启停； - 创新设计忽略安全性，出现电源短路、导线交叉等违规设计； - 混淆异地控制与普通开关控制的结构差异。 七、基础创新练习题 1. 楼道声光控灯中，光控开关和声控开关的连接方式是（ ） A. 串联 B. 并联 C. 先串后并 D. 任意连接 2. 教室多盏电灯需要独立开关控制，电路设计应采用（ ） A. 全部串联 B. 全部并联，支路单独控 C. 混联 D. 无法设计 3. 想要实现两个开关任意一个都能控制同一盏灯的亮灭，需要用到的开关是（ ） A. 普通单刀开关 B. 单刀双掷开关 C. 电压表 D. 电流表 4. 简述声光控楼道灯的设计原理与节能优势。 八、参考答案 1. A 解析：声光两个条件同时满足灯才亮，开关需串联。 2. B 解析：并联电路用电器互不影响，支路单独开关可独立控制灯具。 3. B 解析：单刀双掷开关可实现两地异地控制同一用电器。 4. 原理：光控开关与声控开关串联，白天光控开关断开，电路不通；夜晚光控开关闭合，声音触发声控开关闭合，灯泡点亮。优势：白天不工作、夜晚按需工作，杜绝长明灯，有效节约电能。 节日彩灯增添了欢快地气氛，但是如果其中一个灯泡坏了，会导致一串彩灯都熄灭，我们能不能对彩灯电路进行改进呢？ 我们用哪些方法可以区分串并联电路呢？ 判断方法 串联 并联 定义法 元件顺次连接 元件并列连接 电流法 只有一条路径 有多条路径 拆除法 用电器不能独立工作，互相影响 用电器能独立工作，互不影响 不亮 仍亮 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 活动 设计1：改进小彩灯的连接电路 L2 L1 L4 L3 ······ 一个灯泡坏了，其它彩灯都熄灭，为什么？ 所有小灯泡串联连接。 （串联电路个用电器相互影响） 灯泡怎么连接就可以解决问题? 1.根据图片分析小灯泡连接方式 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 缺点：并联的小灯泡多，可能比较耗电。 方案一：根据并联电路特点知，可将全部小灯泡并联接入电路。 L1 ······ ······ L2 L3 L4 优点：一盏灯泡开路，其余灯泡还能工作。 2.改进方案设计： 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 方案二：先并联再串联，组成混联电路。 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 ······ 缺点：先并联、再串联，接线可能有点复杂。 优点：一个灯损坏，其它灯仍能工作，每个灯泡互不影响。 你还有更好的想法吗？ 改进的彩灯连接方式 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 3.成果展示： 　　对比两个方案，同学们选择方案二对小彩灯进行了改进：先将小灯泡两个两个地并联，再把它们串联起来。这样，即使并联的两个灯泡中的一个开路，也不会影响整串电路。 改进的彩灯连接方式 你还有更好的想法吗？ 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 　　我们可以向生产厂家建议，在一个灯泡里并联两根灯丝。这样的灯泡串联起来，即便一根灯丝断了，也不会整串熄灭。 ······ 我看到的LED灯带里面2个灯珠并联后再串联。这样的好处是什么呢? 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 我们看看生活中的彩灯究竟是怎样设计的呢？ 1.剪掉一个小彩灯，其他灯仍能工作。 观察结果： 2.灯是串联的，不是先并联、再串联。 为什么呢？ 上灯丝 下灯丝（绝缘物质覆盖） 生活中的小彩灯设计原理： 当彩灯发光时， 上方灯丝在发光。 当上方灯丝断开后， 电流流过下方金属丝（绝缘物质被击穿）其他灯仍能工作。 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 探究新知一　改进小彩灯的连接电路 4.活动总结： 1.每个灯泡实际上只有一根灯丝发光，下面的金属丝是起备份作用的。 2.灯丝和灯丝是串联的，所以小彩灯是串联电路。 3.设计电路时，要考虑串并联特点，结合生活实际，设计实用的电路。 知识点1 同时工作电路 1.某强光手电筒有两个灯珠，当闭合开关 时两个灯珠都工作， 且其中任一灯珠断开，不影响另一灯珠发光。请你将以下元 件连接成符合要求的电路图。 如图所示 （第1题） 返回 考试考法 12 探究新知二　回答问题正确显示器 活动 设计2：回答问题正确显示器 　　老师提问，学生抢答。答正确灯就亮，错误灯就不亮。 　　在一块长方形硬纸板上，别上两排曲别针。左排曲别针表示问题，一个曲别针旁写一个问题。右排曲别针表示相应的答案，一个曲别针旁写一个答案。 某同学设计的回答问题正确显示器 你知道该回答问题正确显示器 是如何工作的吗？ 探究新知二　回答问题正确显示器 　　把电池和小灯泡连接起来，并留出两个接线头A和B。提问者把接线头A与左排的一个曲别针接触，表示提出一个问题；要求回答者把接线头B与右排的一个曲别针接触，表示选出一个答案。只有选择正确答案时，小灯泡才会亮；选择错误时小灯泡不亮。 1.工作原理： 硬纸板的后面是怎样连线的呢？ 某同学设计的回答问题正确显示器 力的单位 米 焦耳 帕 欧姆 长度单位 牛顿 伏 瓦 小时 热量单位 时间单位 功率单位 电压单位 压强单位 电阻单位 问题 答案 探究新知二　回答问题正确显示器 力的单位 米 焦耳 帕 欧姆 长度单位 牛顿 伏 瓦 小时 热量单位 时间单位 功率单位 电压单位 压强单位 电阻单位 问题 答案 回答问题正确显示器背面线路连接图 A B 2.线路连接： 探究新知二　回答问题正确显示器 能不能设计出一个回答正确时还能发出声音的装置。 这个装置很有价值，可以用于知识竞赛。 ······ 探究新知二　回答问题正确显示器 回答问题正确显示器（发声） 问题 力的单位 长度单位 答案 牛顿 焦耳 欧姆 米 另一个我同学设计了一款，回答正确时还能发出声音的装置。 3.设计改进： 老师提出问题，学生回答，答对正确答案时，灯亮起同时装置发出提示音。 该装置又是如何工作的呢？ 探究新知二　回答问题正确显示器 1.问题、正确答案、灯应该怎么连接? 讨论交流 问题一 正确答案 2.不同问题之间应该怎么连接；电铃安装在什么位置? 串联 并联 问题一 正确答案 问题二 正确答案 装置内部结构 探究新知二　回答问题正确显示器 4.活动总结： 力的单位 牛顿 长度单位 焦耳 欧姆 米 S1 S2 1.电铃与灯并联，保证一个可用。 2.提问：闭合S，提问； 回答：闭合S2，接触点A，灯亮，电铃响。 3.我们在电路设计时，既要考虑串并联， 功能，还要考虑器材的使用。 知识点2 独立控制电路 2. 家庭厨房抽油烟机主要由排气扇和照明灯组成，它们既能 同时工作，又能独立工作。抽油烟机的简化电路图如图所示， 其中合理的是( ) D A. B. C. D. 返回 考试考法 20 探究新知三　病房呼叫电路 设计3：病房呼叫电路 　　许多医院的病房中，病人在需要护理时， 通过按一个呼叫器就能及时通知到值班室的护士。 该仪器工作原理是什么呢？ 为了搞清楚这一问题，我们试着设计一个呼叫电路。 探究新知三　病房呼叫电路 1.病房呼叫电路的功能： ①病人在病床上按开关；②护士听到铃声，看指示灯；③知道哪个病人需要服务。 　　在每张床边都安装了一个开关，每个开关与值班室里的一只灯泡相对应。某一床位的病人按下开关后，值班室中对应的灯泡就会亮，护士就知道哪一位病人需要护理，并及时到来。 2.设计方案： 护士值班室 病房 探究新知三　病房呼叫电路 能不能用一个电铃呢？ 能每个电灯串一个电铃就行了。 　　如果在值班室，当病人呼叫时，不仅有灯光显示，还需要声音呼叫，我们的设计应当怎样改进？ 讨论交流 探究新知三　病房呼叫电路 S1 S2 S3 S4 L1 L2 L3 L4 S1 S2 S3 S4 L1 L2 L3 L4 方案一 方案二 方案一更符合实际 知识点3 两（多）条件同时满足的电路 3. 为杜绝操作工手指损伤事故的发生，某厂家设计制造的切 纸机，必须将两只手同时分别按住左、右开关，切纸机才能 正常工作。下列电路设计中符合要求的是( ) A A. B. C. D. 返回 考试考法 25 探究新知三　病房呼叫电路 1.电路设计不仅要考虑串并联； 2.开关的种类、安装位置是否方便； 3.用电器的规格、灯的亮度等； 4. 电源是否稳定、是否安全等。 你的收获 知识点4 两（多）条件满足一个的电路 4. 解锁手机屏幕可简化为三个开关控制的电路，分别是 （密码解锁）、（指纹解锁）、（人脸解锁），小灯泡 代替手机屏幕，三种方式任意一种都能解锁手机，下列电路 图中可能的是( ) C A. B. C. D. 返回 考试考法 27 知识点5 先后条件控制的电路 5. 小陈同学家的豆浆机有安全开关和工作开关 。按下安 全开关，指示灯亮起；再闭合工作开关 时，豆浆机中的 电动机才开始工作；安全开关 断开时，指示灯与电动机均 不工作。下列电路图中符合上述要求的是( ) B A. B. C. D. 考试考法 28 解题支架 返回 考试考法 29 知识点6 反向控制的电路 6.立定跳远是中考项目之一，为了保证考试的公 平性，有一种电子立定跳远测试仪，可以快速并 准确地测出学生成绩。某兴趣小组同学设计了一 个比赛规范电路来模拟其中部分功能，该电路由电源、电铃 （符号： ）、保护电阻（符号： ）、开关和 组 成。当有同学踏上测试垫时，开关、 会自动同时闭合；当 机器感应到脚尖过线，红外感应开关 断开，电铃发出声音 提醒考生，请根据以上要求，将图中电路补充完整。 考试考法 30 如图所示 （第6题） 返回 考试考法 31 7. 小聪为医院病房设计呼叫电路，在病人需要 护理时，闭合床头开关就能及时通知值班室里的护士。选项 中最合理的设计方案是( ) B A. B. C. D. 返回 考试考法 32 8. [淄博中考] 电动自行车可以通过钥匙（开关 ）或刷卡 （开关）接通电源。电路接通后显示屏（灯 ）亮，旋转 调速把手，电动车却不行驶；只有先握一下刹车手柄 （ 闭合），再旋转调速把手，电动车才能行驶。下列模拟 电路符合要求的是( ) B A. B. C. D. 返回 考试考法 33 9. [天津期中] 一种防倾斜报警电路原理图 如图所示，通过电铃、灯泡提示被检测装置 的倾斜情况（电铃和灯泡的工作电流相同）。 图中为重力开关，金属棒可绕悬挂点 自由转动。报警电 路固定在某一物体上。当物体处于竖直方向时，在导线 、 中间；当物体向左偏离竖直方向时，灯泡 亮，电铃响； 当物体向右偏离竖直方向时，灯泡 亮，电铃响。请用笔画 线表示导线将电路连接完整。 考试考法 34 如图所示 返回 考试考法 35 10. 有一种停车场指示电路，当停车场 内有车位时，门口绿色指示灯亮，提示 有车位，且停车场内照明灯 亮，换气 扇同时工作。当停车场内没有车位时，只有门口红色指示灯 亮，提示无车位。现在，给你1个电源、1个单刀双掷开关 、 1台换气扇（电路图形符号用换气扇表示）、3个灯泡 （、、 各1个）和若干导线。请你设计上述电路，并 将电路图画在方内。 考试考法 36 如图所示（合理即可） 返回 考试考法 37 11. 光控开关在光线暗时自动闭合， 光线亮时自动断开；声控开关在有声音时自动闭 合，一段时间后，若再无声音，则自动断开。小 华为家里的过道灯设计了一个电路，灯既可以在闭合开关 时 亮，也可以在闭合开关 后，光线较暗且有声音时亮。如果遇 到晚上打雷，只需断开 ，灯就不再因雷声而亮，但仍能通过 闭合开关 使灯亮。请根据以上要求，将电路图补充完整。 考试考法 38 如图所示 返回 考试考法 39 课堂小结 电路创新设计展示 病房呼叫电路 回答问题正确显示器 改进小彩灯的连接电路 $