【核心素养目标】17.4欧姆定律在串、并联电路中的应用（教学设计）—初中物理人教版九年级全一册

17.4 欧姆定律在串、并联电路中的应用
【学情分析】
欧姆定律中的变化量问题用伏安法测电阻这个电学中的基本测量引入，属于欧姆定律变换式的具体应用，对于加深学生对于欧姆定律和电阻概念的理解有重要作用，同时也能提供学生初中阶段电学器材综合使用的机会，有利于提高学生的操作能力。在内容上以演示实验的方式，结合视频采集和白板交互的特点，达到突破难点、突出重点的目的。
学生方面，对于电学的核心欧姆定律的复习，具备了一定的分析解决问题的能力，大部分的同学接受能力比较强，小部分同学可能存在一些困难。所以本课采用先由老师引导分析活动1，面向全体同学；然后再由学生自行设计完成活动2，这样一种循序渐进的方式，不同层次的同学都能得到收获。
【教学目标】
1.物理观念
（1）通过推导，理解串联电路和并联电路等效电阻的计算公式。
（2）会用欧姆定律，结合串、并联电路中电流、电压、电阻的特点，解决和计算简单的电路问题。
2.科学思维
通过计算，掌握欧姆定律在串、并联电路中的应用，学会解答电学计算题的一般方法
3.科学探究
通过推导，理解串联电路和并联电路等效电阻的计算公式。
4.科学态度与责任
（1）感受小组合作完成探究的喜悦。
（2）通过了解科学家发明和发现的过程，学习科学家探求真理的伟大精神和科学态度，激发学生努力学习的积极性和勇于为科学献身的精神。
【重点难点】
重点：如何运用欧姆定律来解决串联和并联电路中的实际问题。
难点：把实际电路简化为串联电路或并联电路。
【新课导入】
同学们现在手上有5欧、10欧、15欧、20欧的电阻，但是我现在实验中需要一个25欧和一个4欧的电阻，你该怎么办呢？能否利用其中某些电阻组合起来？使组合的电阻相当于一个25欧姆和一个4欧姆的电阻？这节课我们就来探究这些问题的解决方法。
【新课讲解】
一、欧姆定律
串联电阻规律的探究
欧姆定律是电学的基本定律之一，应用非常广泛，本节课我们就要学习如何运用欧姆定律来解决串联电路中的问题。
教师用课件展示推导过程。
教师分层次提问，学生依据课件展示填空，逐步体验推导过程。
（1）结合电路中所标示的物理量，由欧姆定律可知，U1＝________，U2＝________。
（2）用R表示R1和R2的等效电阻，则U＝________。
（3）由U＝U1＋U2，可得IR＝________＋________，因为I＝I1＝I2，可推出R＝________。
由此学生得出串联电阻的关系式：R＝R1＋R2。
[拓展延伸]
①串联电路中，串联的电阻越多，电阻越大。
②串联电路中，串联的电阻数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
③电阻串联后，相当于增加了导体的长度，故串联后的总电阻比任何一个电阻都大。如图所示：
板书例题：
例1　一只灯泡两端的电压是3 V，能正常发光，此时的电阻是6 Ω。如果把这只灯泡接到电压为9 V的电源上，电路中应串联一个多大的电阻，灯泡才能正常发光？
教师引导学生对此题进行解析。
解电路题时，需要先把题中描述的等效电路图画好。通过题中叙述可知，电源电压高于灯泡正常发光所需要的电压，因此需要串联一个电阻分担电源电压。此电路是一个串联电路。在等效电路中标出必要字母和数据。
学生以小组为单位交流讨论尝试用多种方法来解题。
解法一：常规解法。
即根据公式R＝，分别找到电阻两端的电压和通过电阻的电流，再计算出电阻的大小，解法如下。
串联电路电流处处相等，先算出通过RL的电流
，。
因为，
所以。
解法二：
通过串联电路的电阻规律：R＝R1＋R2，计算出串联电路总电阻和其中一个电阻，再算出另一个电阻，具体解法如下。
，
因为，
所以。
。
并联电阻规律的探究
教师用课件展示推导过程。
教师分层次提问，学生依据课件展示填空，逐步体验推导过程。
(1)结合电路中所标示的物理量，由欧姆定律可知：I1＝________，I2＝________。
(2)用R表示R1和R2的等效电阻，则I＝________。
(3)由I＝I1＋I2，U＝U1＝U2，可得＝________。
由此学生自主讨论推导出并联电阻的关系式：。
[拓展延伸]
①并联电路中，并联的电阻越多，总电阻越小。
②并联电路中，并联的电阻的数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
③电阻并联后相当于增加了导体的横截面积，故并联后的总电阻比任何一个分电阻的阻值都小。如图所示：
板书例题：
例2　如图所示电源电压是9 V，电阻R1是6 Ω，通过R1的电流是0.5 A，干路中的电流是2 A，求电阻R2的阻值和R1、R2的等效电阻？
引导学生对此题进行解析。
【解析】初看此题，可以发现实质上这是一个混联电路，超过初中电学的要求。但是仔细审题可以发现其实需要解决的问题都在并联部分，和混联无关，因此这道题可以看成一道并联的题。由于滑动变阻器阻值不为零，因此电源电压和并联部分的电压一定不同，题中告诉电源电压值对解这道题没有帮助，是一个迷惑条件。
学生以小组为单位交流讨论，尝试用多种方法解题并完成解题过程。
【答案】解法一：常规解法，即算出电阻两端电压和电流再算出电阻，具体解法如下。
，
，
。
。
解法二：
利用并联电路中，通过各支路的电流之比和各支路电阻的比值成反比，具体解法如下。
。
因为并联电路，电压相同，
所以。
。
师生共同提炼出求解电路计算的步骤：
（1）根据题意分析各电路状态下电阻之间的连接方式，画出等效电路图。
（2）通过审题，明确题目给出的已知条件和未知量，并将已知量的符号、数值和单位，未知量的符号在电路图上标明。
（3）每一步求解过程必须包括三步
写公式——代入数值和单位——得出结果。
【课堂小结】
欧姆定律：
串联分压；
公式表达：
理解：①串联分压，电压比等于电阻比。
②串联分压，电阻大的分压大。
结论：在串联电路中，如果有一个电阻阻值变小，干路电流I变大，其它电阻分得的电压变大， 回路总电阻变小。
并联分流；
公式表达：
理解：①并联分流，电流比等于电阻的反比。
②并联分流，电阻大的分流小。
结论：在并联电路中，如果有一个电阻阻值变小，其它支路电流不变，干路电流I会变大，此时，回路总电阻也变小了。
6.串、并联电路电流、电压规律总结。
串联电路 并联电路
电流关系 I＝I1＝I2 I＝I1＋I2
电压关系 U＝U1＋U2 U＝U1＝U2
电阻关系 R总＝R1＋R2
分压或分流
【教学反思】
串、并联电路中电阻特点的探究是对伏安法测电阻的一个巩固和延伸，对于实验的探究过程，学生基本能够掌握，就是对实验的设计上不能够很好地把握，故探究串联电阻的特点时，我采用换多个定值电阻的方法进行实验探究，总结规律，在并联电路中，由于电阻之间的定量关系，大纲上没有做要求，故采用滑动变阻器滑片的滑动来获取多组实验数据，使得并联电路中电阻的特点更具有说服力。
在教学中充分发挥学生的实验操作能力、分析和归纳能力强，为每一个学生都提供提高和展示的机会，让不同层次的学生都能得到提高，在学习的过程中都体会到成功的喜悦，并最终实现高效优质的学习，这是我在教学中，想要努力解决的问题。同时，我在备课时还想根据学生的特点，以学生的发展为本，尽可能地让学生在掌握知识的同时有最大的发挥和锻炼空间。