資源簡介

第七章 7.3 串聯電路
一、教學任務分析
本節學習串聯電路的特點，涉及在固定電源電壓下兩個電阻串聯電阻的電流、電壓和電阻關系，以及利用滑動變阻器與固定電阻串聯分壓改變固定電阻兩端電壓來進行多次電阻測量的實驗。以此為基礎，學生可以進一步學習解決串聯電路中電流、電壓變化問題，故障判斷問題以及伏安法測電阻實驗分析問題。
學習本節內容需要有電流、電壓、電阻和歐姆定律等知識為基礎。同時，學生還需要具備能正確連接簡單的串聯電路，會正確使用電流表和電壓表等基本的實驗技能。
根據學生的認知水平和能力基礎，本課用生活實例引入，而后通過學生實驗探究串聯電路中電流和各導體兩端電壓的特點，經歷同伴間的討論、數據的記錄和分析總結得出相關的結論，在此基礎上，結合歐姆定律推理得出串聯電路電阻的特點。在理解串聯電路特點的基礎上，進行“用電流表、電壓表測電阻”的學生實驗，由此體會串聯電路的分壓作用。
本節課的教學要求學生積極、主動參與，通過自主探究串聯電路特點的過程，激發學習物理的興趣，同時體驗到成功的喜悅，增強學習自信心。通過對串聯電路總電阻和串聯電路中電壓分配關系的推理過程，提高邏輯推理能力。
二、教學目標
知道串聯電路。理解串聯電路中電流、電壓、電阻的特點。
設計“用電流表、電壓表測電阻”實驗方案，注意到多次測量取其平均值可以減小實驗誤差的科學方法。認識實驗方案的設計與討論、數據記錄、數據分析及歸納結論的科學探究方法，形成相互合作、交流分享的團隊意識。
通過串聯電路總電阻特點的推理過程，認識邏輯推理方法。
三、教學重點和難點
重點：串聯電路的電流、電壓特點。
難點：獲取串聯電路的等效電阻規律的過程。
四、教學資源
1.學生實驗器材（4~6人一套）：學生電源、2Ω、3Ω、5Ω、8Ω、10Ω、12Ω、20Ω電阻，電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵、導線若干。
2.演示實驗器材：電源、小燈泡兩個、電鍵、導線若干。
3.自制PPT幻燈片、多媒體教學設備。
五、教學設計思路
本設計的內容包括串聯電路的特點及其應用兩部分內容。
本設計的基本思路是：通過生活中情景引入串聯電路，接著指導學生根據已學知識自主設計實驗方案，探究“串聯電路的特點”。通過實驗探究歸納得到串聯電路的電流、電壓特點，而后在教師的輔助下，結合已學過的歐姆定律知識推導出串聯電路電阻的特點。通過“用電流表、電壓表測定電阻”的實驗，學會利用滑動變阻器改變串聯電路中的電流和導體兩端電壓，進一步理解歐姆定律和串聯電路的特點。
本設計要突出的重點是：串聯電路的電流、電壓特點。方法是：學生通過實驗方案的設計與討論和自主選擇實驗器材，經歷實驗數據記錄、分析、歸納而后總結得出串聯電路特點。并把自己的實驗數據通過Ipad拍照上傳匯總，方便同學間交流討論
本設計要突破的難點是：獲取串聯電路的等效電阻規律的過程，及科學推理的思想方法。方法是：通過實驗找到一個電阻R接入電路替代串聯電阻R1和R2，在電源電壓保持不變的條件下使電路中的電流與原來兩個電阻串聯時電路中的電流相同，對串聯電路的總電阻與各串聯電阻之間的關系有個初步認識，而后在教師引導下結合歐姆定律知識進行理論推理。
完成本設計的內容約需2課時。
六、教學流程
1.教學流程圖
2.流程圖說明
情景I 視頻
播放錄像，觀看生活中圣誕樹上漂亮的小彩燈。
情景II 演示實驗
組成一個串聯電路。閉合、打開電鍵，觀察小燈的工作情況。調換電鍵位置，觀察小燈的工作情況。
活動I 學生實驗1
學生自己選擇實驗桌上的器材，分小組進行實驗并完成實驗報告，并通過Ipad上傳，歸納、得出串聯電路電流、電壓的特點。
活動II 學生實驗2
學生自己選擇實驗桌上的器材，分小組進行實驗，探究兩個串聯導體用一個導體來替代的問題。教師引導，利用歐姆定律推導得出串聯電路電阻的特點。
活動III 小組交流
小組間分享交流實驗成果與學習體會。
活動Ⅳ 應用1
課堂練習反饋。
情景III 視頻
播放串聯電路分壓作用的Flash，利用歐姆定律和串聯電路的電流關系推導：串聯電路電壓按電阻的分配規律。引出不改變電池個數，利用串聯電路，用電流表、電壓表測電阻的課題。
活動Ⅴ 小組交流
小組交流“用電流表、電壓表測電阻”的實驗方案。
活動Ⅵ 學生實驗3
實驗“用電流表、電壓表測電阻”。
活動Ⅵ 鞏固
針對實驗中的問題，設計問題情景，讓學生進行辨析、討論。
3.教學主要環節 本設計可分為二個主要的教學環節。
第一環節，通過錄像導入，認識串聯電路并學會正確連接串連電路。自主設計實驗方案探究獲得串聯電路電流、電壓的特點，同時推理得出串聯電路電阻的特點。
第二環節，由串聯電路的特點引出其具有分壓作用，提出“在不改變電池節數的前提下，如何利用串聯電路的特點測定導體的電阻？”這一問題，分組討論、交流，進行方案設計，并在教師引導下完善實驗方案，同時對電路連接和電表使用過程中的注意點加以提醒，注意用電安全，滲透生命教育。
七、教案示例
第一課時
（一）引入
1．視頻：播放錄像，觀看生活中圣誕樹上漂亮的小彩燈，討論這些小燈的連接是用了哪種連接方式，引出串聯電路：用導線把用電器逐個順次連接起來組成的電路。
2．演示實驗
（1）教師在黑板上出示一些元件，要求學生選出所需要的連接成一個串聯電路。（一位學生到黑板上來連接串聯電路實物圖，一位學生將實物圖畫成電路圖。）
提出問題：串聯電路有什么工作特點呢？
（2）變化電鍵所處的狀態，觀察小燈的工作情況。看到兩燈同時亮，同時熄滅的現象。
提出問題：調換電鍵位置，對串聯電路有無影響？
（3）調換電鍵位置，觀察小燈的工作情況。看到兩燈同時亮，同時熄滅的現象。
結論：串聯電路電流只有一條路徑，通過一個用電器的電流也通過另一個用電器，不能獨立工作。若一處斷開，各處電流都為零，且電鍵位置對串聯電路沒有影響。
提出問題：串聯電路中電流、電壓、電阻各有什么特點？
（二）新課
3．探究串聯電路電流、電壓的特點
（1）設計實驗方案
①探究串聯電路電流特點
結合已有的電流知識，討論所需的測量儀器、儀器的使用方法和實驗過程。對于學生設計的實驗方案中不完善之處，教師要通過有針對性的提問并引導同學相互間補充完善。
②探究串聯電路電壓特點
結合已有的電壓知識，討論所需的測量儀器、儀器的使用方法和實驗過程。對于學生設計的實驗方案中不完善之處，教師要通過有針對性的提問并引導同學相互間補充完善。
（2）學生動手實驗
學生自己選擇實驗桌上的器材，分小組進行實驗并完成實驗報告、歸納結論。（實驗過程中教師要加強巡視與指導，及時發現學生操作過程中的問題并加以糾正）
結論：
①串聯電路各處電流都是相等的。I=I1=I2
②串聯電路兩端總電壓等于各串聯電阻兩端的電壓之和。U=U1+U2
4．探究串聯電路電阻的特點
（1）設計實驗方案
結合已有的電阻知識，討論兩個串聯導體用一個導體來替代的問題。學生選擇實驗器材替代原來的兩個電阻。
提問：如何得知替代效果沒有改變？
（2）學生動手實驗
學生自己選擇實驗桌上的器材，分小組進行實驗，得出“兩個導體串聯后可以用一個導體來替代，起替代作用的導體電阻叫這個串聯電路的總電阻”的結論。
（3）理論推理
教師引導，利用歐姆定律推導總電阻R與兩串聯導體電阻R1、R2之間的關系。
結論：串聯電路總電阻等于各導體的電阻之和。R=R1+R2
（三） 知識應用
5．鞏固練習
（1）在圖1所示的電路中，要使燈L1和L2串聯連接，則關于1、2、3、4四個接線柱的連接方法，下列說法中正確的是 ( )
A．只需連接1和2。 B．只需連接2和3
C．只需連接 3和4。 D．只需連接 1和3。
（2）在圖2所示的電路中，電阻R1的阻值為5歐，R2的阻值為10歐，通過電阻R1的電流為0.2安，則通過電阻R2的電流為 安；電阻R1兩端電壓U1為 伏，總電阻R為 歐，總電壓U為 伏。
第二課時
（一）引入
1．播放串聯電路分壓作用的Flash，利用歐姆定律和串聯電路的電流關系推導：串聯電路電壓按電阻的分配規律。引出不改變電池的個數，利用串聯電路，用電流表、電壓表測電阻的課題。
（二）新課
2．學生實驗“用電流表、電壓表測電阻”
（1）設計實驗方案
①待測電阻的電流與待測電阻兩端的電壓的測定
結合已有的電流、電壓、歐姆定律知識，討論需要測量的物理量以及需要使用的測量儀器。
由于電流表與電壓表的使用方法不同，所以要強化兩電表的正確使用與讀數，然后確定實驗電路圖。
②滑動變阻器的使用
結合已有的串聯電路電壓按電阻的分配規律，討論給待測電阻串聯一個導體來改變待測電阻兩端的電壓的問題。
提問：如何選擇串聯的導體更有利于多次測量？
學生選擇實驗器材，分組討論交流。（要詳細討論滑動變阻器的使用方法，對于學生設計的實驗方案中不完善之處，教師要通過有針對性的提問并引導同學相互間補充完善。）
（2）學生動手實驗
根據討論、交流后的完善實驗方案，分小組分別用電流表、電壓表測電阻。（實驗過程中教師要加強巡視與指導，及時發現學生操作過程中的問題并加以糾正，同時滲透安全教育、感悟生命的價值。）
3．實驗小結
⑴伏安法測電阻的原理。
⑵電路連接過程中的注意點；電表的規范使用。
⑶測量三次取其平均值的意義。
4．鞏固討論
出示連接錯誤的電路（如電建閉合、電壓表串聯在電路中、滑動變阻器接入電路的阻值最小等），要求學生辨認、并說出該錯誤造成的后果。
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