(共25张PPT)
3.4 跨学科实践：电路创新设计展示
第4节
第3章 简单电路
（教科版）九年级
上
大单元教学
大单元知识框架
学习目标
1.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。21世纪教育网原创资源
2.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。
3.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。
4.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。
激趣导入
如果彩灯其中一个灯泡坏了，会导致一串彩灯都熄灭，我们如何对彩灯电路进行改进呢？
设计1：改进小彩灯的连接电路
为了开好班里的科学晚会，我们把许多小彩灯串联起来，装饰黑板。我们发现，这个电路有一个缺点，如果一个灯泡烧毁了，整串灯泡将会全部熄灭。
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
新知探究
第一组：“我们的解决方案是先将灯泡两个两个地并联，再把它们串联起来。21世纪教育网原创资源
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。 ”
讨论：第一组方案有哪些不足？
晚会彩灯
2.改进方案设计：
改进的彩灯连接方式
新知探究
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？
新知探究
我看到的LED灯带里面2个灯珠并联后再串联，这样有什么好处呢？
新知探究
我手中的LED灯泡里面有3条灯于步电单丝，每条灯丝都是许多小灯珠串联而成的。
3.生活中的彩灯到底是怎样设计的呢？
观看视频：小彩灯的秘密
新知探究
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。
新知探究
4.活动总结：
新知探究
1
2
3
设计2：“回答问题正确”显示器
第二组：“我们的设计是‘回答问题正确’显示器。21世纪教育网原创资源
如右图，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。”
回答正确灯就亮，错误灯就不亮。
新知探究
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。
设计原理：
请你猜一猜，硬纸板的后面是怎样连线的，并对这个小发明进行评价。
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
A
B
线路连接：
新知探究
新知探究
设计总结：
1.提问：闭合S，提问；
回答：闭合S2，接触点A，灯亮。
2.可借电路通断实现特定功能，还能结合实际场景拓展应用思路。21世纪教育网原创资源
3.合理规划连接方式并规范布局线路。
4.依据功能选适配元件并熟知其特性。
设计3：病房呼叫电路
第三组：“为了帮助病房中的病人在需要护理时能及时通知值班室里的护士，我们小组设计了一个呼叫电路,，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，护士就知道是哪一位病人需要护理，并及时赶去。”
请你们考虑，如果在值班室里，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？
S1
S2
S3
S4
L1
L2
L3
L4
能不能每个电灯串一个电铃呢？
新知探究
1.家庭中常用的电吹风有电热丝、电动机和开关等主要结构，可以分别吹出冷风和热风，请画出电吹风的电路图，并说明具体工作情况。（电热丝用电阻器符号表示）
2.要想在楼梯的上下两端都能控制楼道灯，即一个人上楼前，能用下面的开关S，开灯，上楼梯后，能用上面的开关S2关灯；紧接着下一个人上楼前，也能用S1开灯，用S2关灯。该如何设计电路？试用单刀双掷开关设计并画出电路图。
发展空间
课堂小结
跨学科实践：电路创新设计展示
改进小彩灯的连接电路
回答问题正确显示器
病房呼叫电路
能：并联
不能：串联
控制所有用电器：在干路
控制某一用电器：在支路
设计电路的基本思路
用电器或开关能否独立工作
确定开关的位置
1.串联设计思路:同时满足，缺一不可
2.并联设计思路:独立工作，单独控制
3.混联设计思路:共用功能放干路，单独功能放支路
练习与应用
1. 同学们在进行研学活动时，观察到某交通路口指挥车辆通行的信号灯由红灯和绿灯组成，绿灯行、红灯停，以下是他们画出的红绿灯工作时的电路简图，你认为其中正确的是（ ）
D
练习与应用
2. 有一自动售水机，它可通过刷卡或投币接通电动机完成自动出水。当光线暗时，光控开关自动闭合，接通灯泡照明。可实现上述要求的电路是（ ）21世纪教育网原创资源
A
练习与应用
3.有一种人脸识别智能锁，需要通过“密码＋人脸”两次识别成功才能开锁。密码识别成功后开关S1闭合，灯泡L发光，照亮人脸进行识别，人脸识别成功后开关S2才会闭合，电动机M工作，开锁成功。下列电路设计（如图）符合要求的是（ ）
B
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【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。21世纪教育网原创资源 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】
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？21世纪教育网原创资源
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。
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？21世纪教育网原创资源
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。
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】
（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 21世纪教育网原创资源
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 21世纪教育网原创资源
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）
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 21世纪教育网原创资源
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（ ） 21世纪教育网原创资源
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（ ）
B．
C．D．
（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。
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(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
试卷第9页，共1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：
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【大单元整体教学】物理学教科版（2024）9年级上册
第3章 简单电路
课题 3.4 跨学科实践：电路创新设计展示
课型 新授课 √ 复习课 试卷讲评课 其他课
1.教学内容分析 《跨学科实践：电路创新设计展示》以跨学科实践形式，呈现“改进小彩灯连接电路”“‘回答问题正确’显示器”“病房呼叫电路”三个电路创新设计。内容基于串联、并联电路知识，聚焦实际问题解决，让学生在分析、改进电路设计中，深化对电路连接方式的理解，体会物理知识在生活、医疗等场景的应用；同时通过跨学科融合（如艺术装饰、医疗需求），培养学生综合运用知识、创新实践的能力，搭建从理论到实际应用的桥梁。
2.学情分析 九年级学生已掌握串、并联电路基本原理，具备一定电学知识基础与逻辑思维。但将知识迁移到复杂实际场景时，可能存在分析困难；对跨学科融合设计，创新思维与实践动手能力需进一步锻炼。学生在电路设计改进中，易忽略实际需求与电路功能的平衡，需引导从多维度思考方案，提升综合实践素养。21世纪教育网原创资源
3.学习目标确定与教学重难点 课标摘要： （三）能量 3.4 电磁能 3.4.1 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。 例 1：定性说明电热水壶、电风扇工作时能量转化的情况。 3.4.4 会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。能说出生产生活中采用简单串联电路或并联电路的实例。21世纪教育网原创资源 3.4.7 了解家庭电路的组成。有安全用电和节约用电的意识。 课标分析： 课标强调物理教学要注重实践与跨学科融合，培养学生科学探究与实践创新能力。本节需让学生通过电路创新设计实践，掌握串、并联电路在实际中的应用方法，提升科学探究（设计、改进、评价电路）与问题解决能力；同时，渗透技术、工程等跨学科思想，让学生认识物理知识对技术创新、社会需求的支撑作用，落实 “科学观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任” 的素养培养，契合课标对实践教学与跨学科整合的要求。 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。21世纪教育网原创资源 2.依据实际需求创新改进电路，培养模型构建与创新迁移思维。 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。 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。 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。
4.教学评价 评价维度具体内容学科知识评价概念理解：考查电路组成、状态、电路图规则的掌握 知识应用：用电路知识解释生活现象、解决简单电路问题小组合作评价小组讨论：观察实验设计、状态分析时的参与度与倾听表现 合作任务：评估“让灯泡亮”等任务的分工协作、成果及成员贡献项目评价项目规划：考量“设计手电筒电路”等项目的计划、资源安排能力 项目实施：观察操作规范、故障应变与沟通协作情况 项目成果：评价报告或实物电路的分析深度与结论合理性实验评价实验操作：评价“连接电路”等实验的仪器使用、流程及态度 实验观察与分析：考查现象记录及故障原因推理能力
5.学习活动设计
教师活动 学生活动 设计意图/学习评价
任务一：激趣导入
提出 “彩灯一个灯泡坏了导致一串熄灭，如何改进” 的问题，展示相关图片，引发学生思考，激发探究兴趣。 学生结合生活经验思考问题，观察图片，对彩灯电路改进产生好奇心。 从生活中的实际问题出发，创设情境，激发学生的探究欲望，自然引入本节课的主题——电路设计与改进。
任务二：设计1改进小彩灯的连接电路
1.分析小灯泡连接方式及问题 展示串联小彩灯的连接图，提问 “一个灯泡坏了其他都熄灭的原因”，引导学生回忆串联电路特点，得出结论。 2.改进方案设计与讨论 呈现第一组的改进方案，组织学生讨论方案的优缺点，鼓励学生提出更好的想法。 3.生活中彩灯的设计原理21世纪教育网原创资源 播放 “小彩灯的秘密” 视频，讲解生活中彩灯的设计原理，让学生了解实际应用中的电路设计。 学生观察连接图，思考问题，结合串联电路用电器相互影响的特点，回答原因。 21世纪教育网原创资源 学生分析第一组方案，思考其不足，积极发言提出自己的改进思路。 观看视频，理解生活中彩灯的设计原理，对比自己的改进方案。 巩固串联电路知识，为后续改进方案的讨论做铺垫。 培养学生的分析能力和创新思维，让学生参与到电路设计的过程中。 将理论知识与实际应用结合，让学生了解电路设计在生活中的具体应用
任务三：设计2“回答问题正确”显示器
1.设计介绍与原理分析 介绍第二组的 “回答问题正确” 显示器设计，展示其结构和原理，提问硬纸板后面的连线方式，组织学生评价该发明。 2.设计总结 总结该设计的要点，强调电路通断实现功能、结合实际场景、合理连接和选元件等经验。 学生理解设计原理，猜想连线方式，对该发明进行评价，分析其优缺点。 学生回顾设计过程和原理，理解总结的经验，形成对电路设计的初步认识。 培养学生的逻辑推理能力和评价能力，让学生了解电路设计在互动场景中的应用。 梳理该设计的经验，为后续其他设计的学习提供参考。21世纪教育网原创资源
任务四：设计3 病房呼叫电路
1.设计介绍与改进讨论 介绍第三组的病房呼叫电路设计（开关与灯泡对应），提问 “如何改进使既有灯光又有声音”，引导学生思考在电路中加入电铃的方法。 2.发展空间21世纪教育网原创资源 布置电吹风电路图设计和楼梯灯控制电路设计的任务，讲解题目要求，鼓励学生动手设计。 学生理解病房呼叫电路的设计，思考改进方案，提出在每个电灯串联电铃等想法。 学生根据题目要求，结合串并联电路知识，设计电路图，思考电路的工作情况。 培养学生的应用能力和创新思维，让学生了解电路设计在医疗场景中的应用，同时锻炼学生解决实际问题的能力。 拓展学生的思维，让学生将所学知识应用到更复杂的电路设计中，提升实践能力和问题解决能力。
6.板书设计
7.特色学习资源分析、技术手段应用说明 （1）特色学习资源：三个创新设计案例（小彩灯、显示器、病房呼叫）：覆盖不同应用场景（装饰、互动、医疗），为学生提供多元实践素材。小彩灯案例贴近生活，易引发兴趣；“发展空间”中的电吹风、楼梯灯设计：延伸课堂实践，电吹风案例融合电热、电动元件，锻炼复杂电路设计；楼梯灯案例聚焦单刀双掷开关应用，强化特殊电路控制逻辑。21世纪教育网原创资源 （2）技术手段应用：运用多媒体投影展示学生手绘电路图、改进方案；播放电路实际工作视频（如病房呼叫电路演示 ），让学生清晰观察电路功能实现过程，增强教学直观性。
8.教学反思与改进 在教学中，学生对电路设计案例兴趣较高，但分析复杂场景（如跨学科需求融合），可以强化跨学科引导（如讨论小彩灯装饰性与电路可靠性的平衡），拓宽学生思维。在实践环节，可以增加实物搭建体验（如简易小彩灯电路制作），让知识落地。同时，对学生创新方案的评价，应更注重过程性鼓励与多元维度（功能、创意、可行性）考量，激发学生持续探究热情，落实核心素养培养。中小学教育资源及组卷应用平台
初中物理（教科2024版）大单元整体教学设计
单元教学主题 第3章 简单电路 学科 物理 年级 九上
单元 第3章 授课人 Xxx
单元内容 本单元教材分析：《第3章 简单电路》是教科版物理九年级上册的重要内容，聚焦 “简单电路”，从生活常见电现象切入，逐步深入电路原理与应用。以电现象为基石，阐释电荷、静电作用，为电路学习奠基；“电路” 章节构建基本组成与工作逻辑，涵盖通路、短路等概念及电路图绘制；“电路的连接” 探究串并联两种方式，对比特性差异；“电路创新设计展示” 则是知识综合运用，引导学生实践创新。教材遵循 “现象 - 原理 - 应用 - 创新” 逻辑，融合物理知识与实践操作，助力学生构建系统电路认知，培养科学探究与实践能力。本单元教学内容分析：本单元内容分四大板块。“电现象” 探究静电产生（如摩擦起电）、电荷种类及相互作用（同种相斥、异种相吸），揭示电的基本属性；“电路” 讲解电源、用电器、开关、导线构成的电路组成，明确通路、开路、短路状态，以及电路图规范绘制，建立电路基本模型；“电路的连接” 对比串联（用电器顺次连接，电流路径唯一）、并联（用电器并列连接，电流有多条路径）电路的连接特点、电流规律及应用场景；“电路创新设计展示” 通过实际案例，引导学生运用电路知识设计、改进电路，实现知识迁移与创新实践，各板块层层递进，构建完整电路知识体系。21世纪教育网原创资源本单元内容的逻辑结构：（思维导图或用文本框绘制）本单元内容可开发的教学活动与资源：1. 电现象探究：①开展“摩擦起电大比拼”，用不同材料（丝绸与玻璃棒、毛皮与橡胶棒等 ）摩擦，观察带电体吸引轻小物体现象；②组织 “电荷作用模拟”，用气球模拟电荷，演示同种、异种电荷靠近时的运动状态。2.电路搭建实践：①设置 “电路拼图挑战”，提供电池、灯泡、开关、导线等元件，让学生分组拼出通路、开路、短路电路，标注状态并分析；21世纪教育网原创资源②开展 “家庭电路小调查”，引导学生观察家中用电器连接，绘制简易电路图，对比串并联。3.串并联对比实验：①设计 “串并联电路亮灯测试”，分别搭建串联、并联电路，更换其中一个灯泡，观察其他灯泡亮度变化；②组织 “电路电流探秘”，用电流检测工具（如简易电流计 ）测量串、并联电路不同位置电流，总结规律。3.创新设计实践：举办 “电路创意赛”，给定主题（如智能卧室照明、环保监测电路 ），学生分组设计、制作电路模型，撰写设计说明。21世纪教育网原创资源教学方法：1. 实验探究法：通过 “摩擦起电”“电路搭建”“串并联对比” 等实验，让学生亲身体验、观察、分析，构建物理概念，理解电路原理，培养动手与探究能力 。2.讲授法：针对电荷本质、电路规范（如电路图符号 ）、安全用电等抽象或重要知识，清晰讲解定义、规则，辅助实验与实例，帮助学生准确理解 。3.小组合作法：在电路搭建、创新设计等活动中，以小组为单位分工协作，讨论方案、解决问题，培养沟通、合作与团队思维 。4.项目式学习法：围绕 “电路创新设计” 项目，让学生历经需求分析、方案设计、实践制作、成果展示全流程，综合运用知识，提升实践与创新能力 。5.类比法：将电流类比水流，电源类比水泵，用电器类比水轮机，帮助学生理解电流形成、电路各元件作用，突破抽象概念认知难点。21世纪教育网原创资源本单元教学重点：1.理解电现象本质，掌握电荷种类、相互作用规律，能解释摩擦起电等现象。2.清晰构建电路组成概念，准确判断通路、开路、短路状态，熟练绘制规范电路图。3.掌握串、并联电路连接特点，能区分两种电路，理解其电流路径与用电器工作特性差异。4.能运用串、并联知识设计简单创新电路，解决实际问题，实现知识迁移应用。本单元教学难点：1. 从微观角度理解电荷产生（如原子得失电子 ）、电流形成机制，突破抽象概念认知。2.准确分析复杂电路（含混联电路雏形 ）的连接方式、电流路径，尤其是多个用电器、开关组合时的状态判断。3.创新电路设计中，如何结合实际需求（如功能实用性、成本控制 ），合理选择元件、规划连接，实现创意与可行性平衡。4.理解短路危害，在实验与实际场景中，精准识别、避免短路风险，建立安全用电意识。
新课标要求 （三）能量3.4 电磁能3.4.1 从能量转化的角度认识电源和用电器的作用。21世纪教育网原创资源例 1：定性说明电热水壶、电风扇工作时能量转化的情况。3.4.4 会看、会画简单的电路图。会连接简单的串联电路和并联电路。能说出生产生活中采用简单串联电路或并联电路的实例。3.4.7 了解家庭电路的组成。有安全用电和节约用电的意识。
单元学情 知识层面上： 学生在生活中对电现象（如静电吸附、灯泡发光 ）有感性认知，但未形成系统物理知识。已掌握简单物理观察、实验技能，具备初步逻辑思维，可通过实验探究构建电路知识。不过，对电荷微观本质、电流抽象概念理解较困难，分析复杂电路连接与状态易出错，需借助直观实验、类比方法突破。21世纪教育网原创资源心理、经验层面上：初中学生好奇心强，对动手实验、创新设计兴趣浓厚，渴望通过实践验证想法。但面对抽象物理概念（如电荷相互作用微观解释 ），易产生畏难情绪；生活中接触的电路多为成品（如家用电器 ），缺乏搭建、改造经验，在电路设计实践中，创意与实操能力需逐步培养，教师需以趣味活动、分层任务激发积极性，引导从感性体验到理性应用。
单元目标 内容目标：1.了解电现象：认识摩擦起电、电荷种类及相互作用，能解释简单静电现象。2.掌握电路基础：明确电路组成元件及作用，区分通路、开路、短路，会绘制规范电路图 。3.理解电路连接：掌握串、并联电路连接特点与电流规律，能分析、搭建两种电路。4.实践创新应用：运用电路知识设计、改进创意电路，解决实际问题，理解电路技术社会价值。学业目标：1.能通过实验探究，准确描述电现象、电路状态变化，收集、分析实验数据。21世纪教育网原创资源2.熟练运用电路符号绘制电路图，依据需求搭建串、并联电路，排查简单电路故障。3.对比串、并联电路差异，运用物理知识解释生活中电路连接现象（如家庭电器并联）。4.参与电路创新设计，撰写设计报告、展示成果，反思改进方案，提升实践与表达能力。
核心素养 核心素养目标1.物理观念：形成 “电现象－电路－电能利用” 的物理认知体系，理解电荷、电流、电路等概念，掌握串并联电路规律，能运用物理观念解释生活中电的应用与现象。21世纪教育网原创资源2.科学思维：通过电现象探究、电路分析，培养逻辑推理（从实验现象归纳电荷作用规律 ）、模型构建（绘制电路图，建立电路模型 ）、质疑创新（改进电路设计，提出新方案 ）能力，运用科学思维解决电路相关问题。3.科学探究：经历“提出问题－设计实验－操作观察－分析结论”全过程，探究串并联电路电流特点，提升科学探究的方法掌握与实践能力，养成严谨、实证的科学态度。21世纪教育网原创资源4.科学态度与责任：认识电在生活、科技中的重要性，通过安全用电教育、环保电路设计，树立安全意识、环保理念与社会责任感，主动传播科学用电知识。
情景设置 当你按下遥控器打开电视时，当教室里的灯光照亮课本时，当手机充电后又能畅快使用时，你是否想过这些熟悉的电现象是如何发生的？其实，从冬天脱毛衣时的静电火花，到让灯泡发光的简单电路，电的奥秘就藏在我们身边。走进《第3章 简单电路》，通过探究摩擦起电的奇妙现象、搭建让灯泡亮起来的电路、分析串并联电路的工作原理，最后尝试设计一个具有创意的智能电路，一步步揭开电的神秘面纱，了解电路如何为我们的生活带来便利与创新。21世纪教育网原创资源
达成评价表 节名基本知识点学习情况自评很好一般不好1 电现象静电现象电荷间的相互作用电荷的移动2 电路电路的组成通路、开路和短路电路图3 电路的连接串联电路并联电路集成电路4 跨学科实践：电路创新设计展示设计1改进小彩灯的连接电路设计2“回答问题正确”显示器设计3 病房呼叫电路
单元课时规划和活动实施表（或用单元结构流程图表示）第3章 简单电路课程内容课时安排 课型1 电现象1 新授课2 电路21世纪教育网原创资源1 新授课3 电路的连接2 新授课4 跨学科实践：电路创新设计展示1 新授课
1 第3章大单元教学（第1节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：1
学习内容 静电现象；电荷间的相互作用；电荷的移动；21世纪教育网原创资源
课时目标 1.物理观念：通过观察摩擦起电、电荷相互作用实验，能够理解电荷的种类、相互作用规律及静电现象的成因，最终形成对电现象的基础物理观念。2.科学思维：通过对电荷产生、作用规律的分析推理，能够归纳总结电现象的本质特征，最终提升逻辑推理和科学分析的思维能力。21世纪教育网原创资源3.科学探究：通过开展摩擦起电、电荷作用探究实验，能够经历 “提出问题－设计实验－进行实验－分析结论” 的过程，最终培养科学探究的基本能力。4.科学态度与责任：通过了解电现象在生活中的应用与影响，能够认识到电现象研究的价值，最终树立尊重科学、关注生活中物理现象的态度与责任。
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）提前预习电现象相关知识（如摩擦起电、电荷种类等），带着疑问与思考进入课堂，学习状态积极 学具准备（5 分）备好教材、笔记本，准备用于探究电现象的简易材料（如塑料尺、碎纸屑等，用于模拟摩擦起电实验 ） 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对电现象（如静电吸附、电荷相互作用 ）充满好奇，主动参与课堂讨论、实验观察与操作 学习态度（10 分）认真聆听教师讲解电现象原理，专注观察摩擦起电、电荷作用演示实验，积极思考现象背后的物理原因 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组探究电现象实验时（如用不同材料探究摩擦起电 ），合理分工（操作、观察、记录等 ），默契配合完成实验任务 与人交流（10 分）耐心倾听同学对电现象的猜想与解释，清晰表达自己对电荷、静电等知识的理解，围绕电现象问题展开有效探讨 思维状态（30 分）思维条理（15 分）能有条理梳理电现象知识脉络（如摩擦起电过程、电荷相互作用规律 ），分析静电现象（如冬天脱毛衣放电 ）时逻辑清晰 思维创新（15 分）从不同角度（生活实例、微观粒子 ）理解电现象，尝试用新方法验证电荷作用（如设计非接触式电荷相互作用演示 ），提出独特的电现象疑问或解释 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）积极完成电现象相关课堂练习（如判断物体带电情况、电荷作用应用 ），答题正确率高 目标达成（10 分）理解电现象基本概念（电荷、摩擦起电 ）与规律（电荷相互作用 ），能解释生活中常见电现象（如静电除尘、梳子吸头发 ），达成学习目标
驱动性问题 你是否注意到冬天脱毛衣时的噼啪声和闪光？用塑料梳子梳头后，为什么能吸起碎纸屑？这些神奇的电现象背后隐藏着怎样的秘密？电荷从何而来，又如何相互作用？让我们通过探究摩擦起电、电荷分类等现象，揭开电的神秘面纱，理解生活中常见静电现象的成因。21世纪教育网原创资源
学习活动 摩擦起电实验：用丝绸 / 毛皮摩擦玻璃棒 / 橡胶棒，观察吸纸屑现象，归纳带电规律。
电荷作用探究：通过带电气球实验，认识同种排斥、异种吸引规律，分析生活静电现象。
作业设计 选择题（6、9题）和综合题（16题）
2 第3章大单元教学（第2节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：1
学习内容 电路的组成；通路、开路和短路；电路图。
课时目标 1.物理观念：通过搭建简单电路、分析电路组成及状态，能够理解电路的基本构成、通路开路短路的区别，最终构建电路相关的物理观念体系 。2.科学思维：通过绘制电路图、分析电路工作逻辑，能够运用符号化模型表示实际电路，最终提升模型构建和逻辑分析的科学思维能力 。3.科学探究：通过进行电路状态探究、电路图绘制实践，能够掌握电路探究的方法和技能，最终强化科学探究的实操与设计能力 。21世纪教育网原创资源4.科学态度与责任：通过认识电路在生活生产中的重要性，能够养成规范操作电路、重视用电安全的习惯，最终树立正确使用电路的科学态度与责任 。
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）提前预习电路组成、状态等知识，梳理疑问（如电路怎样才算通路 ），以期待解惑的状态进课堂 学具准备（5 分）备好教材、笔记本，准备电路实验基础器材（电池、小灯泡、开关、导线 ），检查器材完整性 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对电路搭建、探究电路状态充满期待，主动参与电路组装尝试与原理讨论 学习态度（10 分）认真学习电路元件作用、电路图绘制规范，专注观察教师演示电路状态变化（通路－开路－短路），严谨思考故障原因 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组搭建电路实验（如验证通路、短路）时，明确分工（接线、操作开关、观察记录），协同完成实验并排查简单故障21世纪教育网原创资源 与人交流（10 分）倾听同学对电路连接的想法，准确表述电路组成、状态判断依据，交流电路图绘制心得与问题 思维状态（30 分）思维条理（15 分）清晰梳理电路组成要素（电源、用电器等 ）、状态分类及特点，分析电路故障（如灯泡不亮 ）时，按 “元件－连接－状态” 逻辑排查 思维创新（15 分）创新设计简易电路（如用不同用电器组合实现功能），从节能、便捷角度思考电路优化，提出独特的电路状态应用设想 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）积极完成电路相关练习（如绘制电路图、判断电路状态），作图规范、判断准确 目标达成（10 分）掌握电路组成、状态及电路图绘制，能独立搭建简单电路并判断/ 排除基本故障，达成学习目标
驱动性问题 当你按下台灯开关，灯泡为何会亮起？一个完整的电路需要哪些 “成员” 协作？如果灯泡不亮，可能是电路中哪个环节出了问题？带着这些疑问，我们将搭建简单电路，认识电源、用电器、开关和导线的角色，探索通路、开路和短路的区别，并用电路图将电路“画”出来，学会像工程师一样分析电路的工作逻辑。21世纪教育网原创资源
学习活动 电路搭建：用电池、灯泡等搭通路，观察通 / 开路状态，认识电路组成。
电路图绘制：学习元件符号，规范绘制实际电路，开展纠错练习。
作业设计 选择题（9、10题）和综合题（16题）
3 第3章大单元教学（第3节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：2
学习内容 串联电路；并联电路；21世纪教育网原创资源集成电路；
课时目标 1.物理观念：通过探究串并联电路的连接方式、电流路径，能够理解串并联电路的特点及应用差异，最终深化电路连接的物理观念认知。2.科学思维：通过对比串并联电路的实验现象、分析电流规律，能够归纳总结两种电路的特性，最终提升科学归纳和对比分析的思维能力。3.科学探究：通过开展串并联电路的搭建、实验探究，能够设计并实施对比实验，最终提升科学探究的方案设计与实践能力。4.科学态度与责任：通过了解串并联电路在生活中的广泛应用，能够意识到合理选择电路连接方式的重要性，最终培养科学应用电路知识的态度与责任。
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）提前预习串、并联电路知识，思考生活中串并联实例（如节日小彩灯、家庭电器），带着对比疑问进课堂21世纪教育网原创资源 学具准备（5 分）备好教材、笔记本，准备充足电路元件（多组电池、灯泡、开关、导线），用于串并联电路探究 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对探究串并联电路特点（电流路径、用电器影响）充满好奇，主动尝试不同连接方式实验 学习态度（10 分）认真学习串并联电路连接方法、规律，细致观察实验中灯泡亮度变化、电流表现，严谨记录数据 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组探究串并联电路实验时，分工明确（连接、操作、观察、记录），共同分析实验现象（如串联一个灯灭全灭，并联互不影响） 与人交流（10 分）倾听同学对串并联特点的总结，清晰表达两种电路在实际应用中的选择理由，交流连接电路时的技巧与问题 思维状态（30 分）思维条理（15 分）清晰梳理串并联电路连接特点、电流路径差异，分析复杂电路（含串并联混合雏形 ）时，能拆解为基本串并联单元判断 思维创新（15 分）创新设计串并联组合电路（如部分用电器串联、部分并联实现特定功能 ），思考串并联电路在智能设备中的创新应用 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）积极完成串并联电路练习（如判断连接方式、分析电流规律），答题逻辑清晰、结论正确 目标达成（10 分）掌握串并联电路连接、特点及应用，能熟练搭建并分析两种电路，解决实际电路连接问题，达成学习目标21世纪教育网原创资源
驱动性问题 节日里的小彩灯一串中有一个不亮，其余也会熄灭，而家里的电灯坏了一盏，其他仍能正常工作，这是为什么？电路的连接方式如何影响用电器的工作状态？串联和并联电路各自有什么特点？我们将通过对比实验，搭建不同连接方式的电路，观察电流路径和用电器相互影响的规律，解开生活中电路连接的奥秘。
学习活动 串联实验：搭串联电路，观察灯泡相互影响，分析电流路径特点。
并联对比：搭并联电路，控制开关观察规律，对比两种电路差异。
生活应用分析：讨论彩灯、家庭电路连接方式，解释现象原理。
作业设计 选择题（8、10题）和综合题（17题）
4 第3章大单元教学（第4节）学习规划
课型课时 课型：新授课；课时：1
学习内容 设计1改进小彩灯的连接电路；设计2“回答问题正确”显示器；设计3 病房呼叫电路；
课时目标 1.物理观念：通过参与电路创新设计实践，能够综合运用电路知识解决实际问题，最终完善电路应用的物理观念并实现知识迁移。21世纪教育网原创资源2.科学思维：通过创意电路的设计、优化过程，能够运用创新思维组合电路元件、实现功能需求，最终提升创新思维和工程实践的科学思维能力。3.科学探究：通过完成电路创新设计项目，能够经历“需求分析-方案设计－实践验证－改进完善”的完整流程，最终强化复杂情境下的科学探究能力。4.科学态度与责任：通过展示、交流电路创新成果，能够培养勇于分享、接受质疑并改进的态度，最终树立用科学知识服务生活、贡献社会的责任意识。
达成评价 评价指标二级指标评价要素学生自评小组互评教师评价学习准备（10 分）思想准备（5 分）提前构思电路创新设计方向（如智能控制、功能整合），梳理所需知识（串并联、元件作用 ），带着创意思路进课堂 学具准备（5 分）备好教材、笔记本，准备创新设计所需材料（基础电路元件+创意元件，如传感器、LED 模块），规划材料用途 兴趣态度（20 分）学习兴趣（10 分）对电路创新设计充满热情，主动探索不同功能实现方式（如用电路控制模拟场景），积极参与创意头脑风暴21世纪教育网原创资源 学习态度（10 分）认真学习他人创新设计案例，分析优点与不足，专注投入自身设计方案的构思、优化，严谨对待设计细节 合作交流（20 分）与人合作（10 分）小组创新设计时，分工协作（创意构思、元件选型、电路搭建、效果调试 ），共同推进设计项目完成 与人交流（10 分）倾听同学对设计方案的建议，清晰阐述设计思路（功能需求、电路原理、创新点 ），有效沟通解决设计难题 思维状态（30 分）思维条理（15 分）清晰梳理设计方案逻辑（需求－原理－实现－优化 ），分析设计中电路连接、元件作用时条理清晰，可追溯 思维创新（15 分）突破常规电路应用，实现独特功能（如环境监测联动电路、趣味互动电路），在元件组合、控制逻辑上有新颖设计21世纪教育网原创资源 学习效果（20 分）课堂练习成果（10 分）积极完成设计方案撰写、展示，方案完整（含电路图、原理说明、创新点），表达清晰 目标达成（10 分）能运用电路知识完成创新设计，实现预期功能，通过展示交流提升实践与创新能力，达成学习目标
驱动性问题 能否设计一个 “智能楼道灯”，让它在天黑且有人经过时自动亮起？如何用电路知识实现一个具有创意功能的装置？在掌握电路基础后，我们将面临新的挑战：从实际需求出发，综合运用串并联知识，选择合适元件，设计并制作一个创新电路模型。这节课将引导你把理论转化为实践，让电路知识在创意中 “活起来”。
学习活动 方案设计：围绕主题（如光控灯）构思电路，确定元件与连接方式。
模型制作：搭建电路并调试，解决短路等故障，实现功能。
成果展示：演示电路功能，讲解原理，优化设计方案。21世纪教育网原创资源
作业设计 选择题（9、11题）和综合题（16题）
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