13.4 电压和电压表（教学设计）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“电压和电压表”核心内容，通过水压类比电压作用导入新课，衔接已学的电流和电流表知识，为后续欧姆定律学习搭建支架，帮助学生理解电压是形成电流的原因及电源的作用。 此资料以核心素养为导向，用水压类比建构电压的物理观念，通过电压表与电流表对比培养科学思维，设计测量灯泡及串联电池组电压的实验深化科学探究，结合废电池环保教育渗透责任意识，助力学生掌握抽象概念，便于教师开展高效教学。

13.4 电压和电压表（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 13.4 电压和电压表 教学 目标 物理观念 知道电压的作用、符号和单位，会进行电压单位的换算；知道额定电压和额定电流的含义；认识电压表，知道它的量程、分度值和使用规则。 科学思维 能用水压类比理解电压的作用；能对常见电源和用电器的电压值有大致认识；会根据被测电压选择合适量程并正确读数；能比较电压表与电流表在使用规则上的异同。 科学探究 经历“用电压表测量电压”的学生实验，会用电压表测量灯泡两端的电压、每节电池的电压和串联电池组的总电压，能从数据中归纳串联电池组电压的关系。 科学态度 与责任 了解伏打对物理学的贡献；通过了解干电池的结构与废电池的危害，增强环境保护意识。 教材 分析 本节是苏科版九年级上册第十三章《简单电路》的第四节。在学习了电流和电流表之后，本节研究形成电流的原因——电压，并学习电压表的使用，与上一节结构平行、内容互补，共同为后续的欧姆定律做准备。教科书用“水泵维持水压差使水管中形成水流”类比“电源维持电压使电路中形成电流”，帮助学生理解电压的作用；再由额定电压引出常见电源和用电器的电压值；最后介绍电压表并安排学生实验。电压表与电流表外形相似、使用规则却有关键差异（并联 vs 串联、量程不同），学生极易混淆，因此对比辨析是本节教学的关键。 本节内容由“电压”和“电压表”两部分构成，并安排了“学生实验 用电压表测量电压”，在“生活·物理·社会”栏目中介绍了电池与环境保护。电压的作用与单位、电压表的使用与读数是这节课的重点，电压表与电流表使用规则的辨析是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生刚学过电流和电流表，掌握了双量程仪表的读数方法，具备迁移学习电压表的基础。 2. 思维能力分析：电压是比电流更抽象的概念，需要借助水压类比建立；电压表要与被测用电器并联，与刚学过的“电流表串联”正好相反，学生容易产生负迁移。 3. 学习兴趣与态度分析：学生对测量电池电压、验证串联电池组电压有较强的探究兴趣；但操作时容易沿用电流表的接法把电压表串联，需要教师强调对比。 教学重点 电压的作用与单位；电压表的使用规则与读数方法。 教学难点 电压表与电流表使用规则的辨析（并联与串联）；电压表量程的选择与读数。 教学 器材 电压表、干电池若干、电池盒、开关、小灯泡、导线若干；废旧干电池剖面样品或图片。 多媒体ppt，包含视频：《电压表的使用与读数》《电池与环境保护》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【复习】上一节我们知道，电路中有电流通过时灯泡才会发光。那么，电路中的电流是怎样形成的呢？ 【类比】如图13-29（a）所示，水管中水流的形成是由于水管两端存在水压差，而水泵的作用是不断地将水从乙处抽到甲处，使水管两端维持一定的水压差。 【引入】与此类似，电路中电流的形成是由于电路两端存在电压（voltage）。电源的作用就是使电路两端维持一定的电压。这节课我们就来认识电压，并学习用电压表测量电压。 类比水压理解电压的作用，进入情景。 学习新课 一、电压 1. 电压的作用 电路中电流的形成是由于电路两端存在电压。电源的作用就是使电路两端维持一定的电压。 【类比小结】水压→水流，电压→电流；水泵→维持水压差，电源→维持电压。 2. 电压的符号与单位 电压用字母U表示。在国际单位制中，电压的单位是伏特，简称伏，符号为V。这是为了纪念伏打对物理学的贡献而命名的。 电压的常用单位还有千伏（kV）和毫伏（mV）。换算关系是：1kV＝1000V，1V＝1000mV。 【换算练习】220V＝0.22kV；4.5V＝4500mV。 3. 额定电压与额定电流 电源、用电器、电气仪表等设备，通常都规定了正常工作的电压，称为额定电压（rated voltage）。例如，灯泡上标注的“2.5V”或“3.8V”就是额定电压。 此外，用电器正常工作时的电流，称为额定电流（rated current）。上一节图13-21所示的常见用电器的电流值，指的就是它们的额定电流。 4. 一些常见的电压值 【记忆参考】干电池1.5V；汽车中的蓄电池12～14V；手机电源适配器输出5～12V；电灯（家庭电路）220V；大型发电机10～18kV。 【安全提示】对人体的安全电压不高于36V，家庭电路的220V电压远高于安全电压，绝不能用身体触碰。 【例题1】下列电压值最大的是（　　） A．一节干电池电压　　B．电动自行车蓄电池电压 C．人体安全电压　　D．我国照明电路电压 【答案】D 【详解】A．一节干电池的电压为1.5V； B．电动自行车蓄电池的电压常见的为48V，还有36V、60V等； C．对人体的安全电压不高于36V； D．我国照明电路的电压为220V。 可知选项中我国照明电路的电压值最大，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 类比水压理解电压的作用和电源的作用。 知道电压的符号U和单位V，掌握kV、V、mV的换算。 理解额定电压与额定电流的含义。 了解常见电源和用电器的电压值，建立数量级概念。 做例题1，会进行单位换算和电压值估计。 学习新课 二、电压表 1. 认识电压表 电路两端的电压可用电压表（voltmeter）测量。实验室中常用的双量程电压表有三个接线柱，左边的接线柱标有“－”，其余两个接线柱分别标有“3”和“15”。 2. 量程与读数 把标有“－”的接线柱和标有“3”的接线柱接到电路中，就表示选用0～3V的量程，此时应依据刻度盘下排的刻度读数，分度值为0.1V。 把标有“－”的接线柱和标有“15”的接线柱接到电路中，就表示选用0～15V的量程，此时应依据刻度盘上排的刻度读数，分度值为0.5V。 3. 使用电压表的注意事项 【信息快递】 （1）使用前应先检查指针是否指零，若有偏差，则要用螺丝刀旋转表盘上的调零螺丝，将指针调至零位。 （2）电压表应与待测电路并联，使电流从标有“3”或“15”的接线柱流入电压表，从标有“－”的接线柱流出。 （3）被测电压的大小不能超过电压表的量程。测量电压时，一般先试用大量程，若电压表的示数在小量程范围内，则应改用小量程。 4. 电压表与电流表的比较 比较项目 电流表 电压表 符号 Ⓐ Ⓥ 接法 串联在被测电路中 并联在被测用电器两端 两个量程 0～0.6A、0～3A 0～3V、0～15V 分度值 0.02A、0.1A 0.1V、0.5V 接线柱 "＋"进"－"出 "＋"进"－"出 能否直接接电源两极 绝对不可以（相当于短路） 可以（测电源电压） 【关键区别】电流表内阻很小，必须串联、绝不能直接接电源两极；电压表内阻很大，必须并联，可以直接接在电源两极测电源电压。 【相同点】都要先调零、都是“＋”接线柱流入“－”接线柱流出、都不能超量程、都先试大量程再改小量程。 【例题2】如图所示的实物电路图，有电源、开关、两个灯泡、甲、乙、丙三个电表（电流表或电压表）组成。若要使L₁、L₂都能发光，开关S闭合时，_______是电流表，_______是电压表；开关S断开时，_______示数相同。（选填甲乙丙） 　 【答案】甲；乙、丙；甲、丙 【详解】【小题1】[1][2][3]由图可知，开关S闭合后，若要使L₁、L₂都能发光，甲必须是电流表，乙、丙必须是电压表，使两灯泡组成串联电路，当开关S断开，电流表甲示数为零，电压表乙测电源电压，丙未接入电路，示数为零。 认识电压表的三个接线柱与两个量程。 掌握量程—刻度排—分度值的对应关系。 记住使用电压表的三条规则，特别是“并联”。 对比电压表与电流表的异同，避免混淆。 做例题2，会正确读出电压表的示数。 学习新课 三、学生实验 用电压表测量电压 1. 思考 电压表连入电路前，指针的位置如图13-33所示，此时应该怎么做？ 【解答】指针没有指在零刻度处，应先用螺丝刀旋转表盘上的调零螺丝，把指针调到零位后再连入电路。 2. 实验与记录 （1）将图13-34所示的实验器材连接成电路，用电压表测量灯泡两端的电压，并记录数据。 （2）用电压表分别测量每一节电池的电压和两节电池串联的总电压，并记录数据。 3. 交流与小结 （1）两节电池串联的总电压，与每节电池的电压有什么关系？为什么常把电池串联成电池组使用？ 【结论】两节电池串联的总电压等于每节电池电压之和（约1.5V＋1.5V＝3V）。把电池串联成电池组使用，可以获得更高的电压，满足用电器的需要。 （2）电压表与电流表在使用规则上有哪些相同点和不同点？ 【结论】相同点：都要调零、都是“＋”进“－”出、都不能超量程、都先试大量程。不同点：电流表串联、电压表并联；电流表不能直接接电源两极，电压表可以；两者的量程和分度值也不同。 【例题3】图1中，物体的长度为______cm；图2中，电压表的读数为______V；弹簧测力计的示数为______N。 　 【答案】2.85；2.2；2.6 【详解】刻度尺1cm之间有10个小格，分度值为1mm；物体左端对齐0刻度线，右端约在2.85cm处，因此长度为2.85cm。 电压表选择0∼3V量程，分度值为0.1V，指针指向2.2V，因此读数为2.2V。 弹簧测力计1N之间有5个小格，分度值为0.2N，指针在2N下方第3个小格，因此示数为2N+3×0.2N=2.6N 分析指针未指零时的处理方法。 连接电路，测量灯泡两端电压并记录。 测量单节电池与串联电池组的电压，归纳串联电压关系。 总结电压表与电流表使用规则的异同。 做例题3，掌握电压表的连接与读数。 学习新课 四、生活·物理·社会——电池与环境保护 学生阅读课本第73～74页《电池与环境保护》，回答：干电池有哪些类型？为什么要回收废电池？ 【教师归纳】 1. 干电池的类型：干电池是生活中使用比较广泛的直流电源，目前常用的干电池大多为普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池。 2. 结构：普通锌锰干电池的负极是锌筒，内有氯化铵等糊状电解质；正极是碳棒，四周被二氧化锰糊状物包围。碱性锌锰干电池的正极是钢壳，壳内是二氧化锰和碳粉的混合物；中间的填充物是氢氧化钾电解质和锌粉，其内插有一根铜针作为负极。 3. 优缺点：干电池的优点是价格便宜、适用范围广，缺点是使用寿命较短、不可重复使用。 4. 环境保护：废旧电池中含有重金属和电解质，随意丢弃会污染土壤和水源。应把废旧电池投入专门的回收箱集中处理，做到分类回收、变废为宝。 【例题4】兴趣小组将A、B两个金属片插入柠檬中制成水果电池，用电压表测量水果电池两端的电压情景如图所示。水果电池将________能转化为电能，金属片A是水果电池的________极。若想获得3.6V的电压，需要3个这样的水果电池________联起来。 　 【答案】化学；负；串 【详解】[1]水果电池工作时是电源，是将化学能转化为电能。 [2]由图可知，水果电池与电压表连接时，电压表指针向右偏转，金属片A与电压表的“-”接线柱连接，则金属片A是水果电池的负极。 [3]由图可知，电压表量程为0~3V，分度值为0.1V，示数为1.2V。电源串联时，电压为各电源电压之和，故想获得3.6V的电压，需要3个这样的水果电池串联起来。 阅读课本第73～74页，了解干电池的类型与结构。 认识废旧电池的危害，增强环保意识。 做例题4，综合运用本节知识。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．我国家庭电路的电压是___________V；一节新干电池的电压是___________V；手电筒中的LED灯正常工作电流约10___________。 【答案】220；1.5；mA/毫安 【详解】常见电压中，我国家庭电路的标准电压为220V，一节新干电池的电压为1.5V； 手电筒的LED灯正常工作电流远小于1A，约为10毫安，对应单位符号是mA。 2．如图所示，教材将电路与水路进行了比较，引出了电压的概念，该过程中所用的科学研究方法是（　　） 　 A．控制变量法　　B．转换法　　C．类比法　　D．模型法 【答案】C 【详解】我们将抽象的电路和熟悉的水路对应类比：用水泵类比电源、水路的水压类比电路的电压、水流类比电流，通过直观的水流规律来帮助理解看不见摸不着的电压的作用，这种将两个具有相似规律的事物对比，借助熟悉事物的规律去理解抽象事物、概念的方法就是类比法。故选C。 3．如图所示是教室里的LED照明灯。关于该灯，下列说法正确的是（　　） 　 A．发光元件由半导体材料制成 B．工作时主要将电能转化为内能 C．正常工作时的电流约为10A D．正常工作时的电压约为1.5V 【答案】A 【详解】A．LED灯的核心是发光二极管，由半导体材料制成，故A正确； B．LED灯是冷光源，电能主要转化为光能，只有少部分转化为内能，故B错误； C．教室LED灯功率约几十瓦，电压220 V，电流约为0.1–0.2 A，10 A电流太大，故C错误； D．我国家庭电路中的电压规定为220V，所以教室照明灯电压为220 V，1.5 V是干电池电压，故D错误。 故选A。 4．用电压表检测电路故障时，某电路中闭合开关，两灯都不亮，电压表并联在L₁两端时示数为电源电压，并联在L₂两端时示数为0，则故障原因可能是（　　） 　 A．L₁短路　　B．L₁断路　　C．L₂短路　　D．L₂断路 【答案】B 【详解】由图可知，两个灯泡串联，闭合开关，两灯都不亮，可能电路中出现断路，说明电压表与电源两极相连通，灯泡L₂和开关没有断路，并联在L₂两端时示数为0，说明电压表没有与电源两极相连通，可能灯泡L₁断路，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 5．如图所示，闭合开关S，灯泡L₁和L₂_______（串联/并联），电压表测_______（L₁/L₂）的电压，打开开关S，电压表_______（有/无）示数。 　 【答案】串联；L₂；无 【详解】[1]电流从电源正极流出后，只有一条路径：电源正极→L₁→L₂→电流表→S→电源负极，两个灯泡顺次连接，因此L₁和L₂串联。 [2]电压表并联在L₂的两端，因此电压表测L₂的电压。 [3]打开开关S后，电压表右侧一端无法通过开关连接到电源负极，因此电压表无示数。 6．如图所示，将铜片和锌片插入柠檬中，做成了一个水果电池，再将铜片和锌片与电压表相连。闭合开关，发现电压表有示数。下列说法正确的是（   ） 　 A．水果电池将电能转化为化学能 B．水果电池铜片为负极，锌片为正极 C．锌片和电压表之间的导线中电流方向是从锌片到电压表 D．想要增大电压，可以将多个柠檬串联 【答案】D 【详解】A．水果电池是电源，它将化学能转化为电能，为电路提供电能，故A错误； B．从图中电压表的接法可以看出，铜片与电压表的“+”接线柱相连，锌片与“-”接线柱相连，所以铜片是正极，锌片是负极，故B错误； C．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极。铜片是正极，锌片是负极，所以导线中的电流方向是从铜片流向电压表，再从电压表流向锌片，故C错误； D．将多个电池串联，总电压等于各个电池电压之和。因此将多个柠檬电池串联起来，可以获得更大的电压，故D正确。 故选D。 板 书 设 计 13.4 电压和电压表 一、电压：使电路中形成电流的原因；电源的作用是维持电压。符号U，单位伏特（V）。 　　换算：1kV＝10³V，1V＝10³mV；干电池1.5V，家庭电路220V，安全电压不高于36V。 二、电压表：三个接线柱（－、3、15）。 　　0～3V：下排刻度，分度值0.1V；0～15V：上排刻度，分度值0.5V。 三、使用规则：①调零；②并联在被测用电器两端；③“＋”进“－”出；④不超量程。 四、与电流表的区别：电流表串联、不可接电源两极；电压表并联、可测电源电压。 课 堂 小 结 13.4 电压和电压表 1. 电压——形成电流的原因，符号U，单位V、kV、mV；额定电压是正常工作的电压。 2. 电压表——两个量程与两排刻度：0～3V看下排（0.1V），0～15V看上排（0.5V）。 3. 使用规则——调零、并联、“＋”进“－”出、不超量程；与电流表的最大区别是并联而非串联。 4. 学生实验——测灯泡电压、测单节与串联电池组电压（串联总电压等于各节之和）。 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 $