第十六章 第1节《电压》教案“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）

第十六章 第1节《电压》教案“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）
一、教学目标
物理观念
深入理解电压的概念，明确电压是使电路中形成电流的原因。
（2）清晰掌握电源是提供电压的装置，构建电源、电压与电流之间的紧密联系。
熟知电压的单位及其换算关系，对常见电压值形成具体认知。
（2）从能量转化角度领会电压的作用，完善电学知识体系架构。
科学思维
借助类比方法，将电压与水压作类比，培养类比推理思维，深化对电压概念的理解。
（2）通过分析、归纳，总结电源、电压和电流之间的内在关系，提升逻辑思维能力。
依据电压概念及相关规律，对简单电路中的电压情况展开推理与判断，锻炼演绎推理能力。
（2）在解决电压相关实际问题时，培养批判性思维与创新思维，灵活运用知识。
科学探究
完整经历探究串联、并联电路电压规律的实验过程，切实提升提出问题、猜想与假设的能力。
（2）学会依据探究目的，合理选取实验器材，科学设计实验方案，培养实验设计与规划能力。
在实验操作过程中，熟练且正确地使用电压表测量电压，规范操作流程并精准记录数据，提高实验操作技能。
（2）能够对实验数据进行深入分析论证，得出合理且准确的结论，培育严谨的科学探究精神。
科学态度与责任
在实验探究活动中，始终秉持严谨、认真、实事求是的科学态度，如实记录和分析实验数据，坚决杜绝弄虚作假行为。
（2）培养勇于直面实验失败与困难的精神，积极主动地探寻解决问题的方法。
充分认识到电压知识在日常生活与科技发展中的重要应用，增强将物理知识应用于实际的意识。
（2）密切关注电压相关技术的发展对社会产生的影响，培养对科学技术的责任感。
二、教学重难点
重点
1.（1）透彻理解电压的概念、单位以及常见电压值，形成扎实的知识基础。
（2）明确电源作为提供电压装置的本质，深入理解电压促使电路形成电流的原理。
2.（1）熟练掌握电压表的使用方法，能够准确、规范地使用电压表测量电压。
（2）通过实验探究，清晰得出串联、并联电路电压的规律，掌握关键知识点。
难点
从微观层面深入理解电压的概念，明晰电压使电荷定向移动形成电流的内在原因。
（2）全面理解电源、电压和电流之间的内在联系，构建完整、系统的电学概念体系。
设计科学合理的实验方案来探究串、并联电路电压规律，有效排除实验误差干扰，得出精确结论。
（2）能够灵活运用串、并联电路电压规律解决实际电路问题，提升知识应用能力。
三、教学方法
讲授法：系统且深入地讲解电压的概念、单位、电压表使用方法等重要知识，确保学生准确理解关键概念。
实验探究法：通过组织学生进行实验探究串、并联电路电压规律，切实培养学生的科学探究能力与实践操作能力。
类比法：将电压与水压进行生动类比，助力学生轻松理解抽象的电压概念，降低学习难度。
讨论法：积极组织学生讨论实验方案、实验数据和结论，充分激发学生思维活力，促进学生之间的交流与合作。
四、教学道具素材
1.实验器材：电压表、电源、小灯泡、导线、开关、灯座等。
2.多媒体课件：涵盖电压相关的动画、图片、实验视频、练习题等丰富资料，辅助教学过程。
五、教学过程
情境导入（5分钟）
展示现象
播放一段水流冲击水轮机使其转动的视频，引导学生细致观察水流的形成过程以及水轮机的转动状态。
展示一个简单的闭合电路，小灯泡发光，让学生直观感受电流的效果。
提出问题
提问学生：“水轮机为何会转动？水流是怎样形成的？”引导学生回答出水位差产生水压，水压驱动水定向流动形成水流，进而带动水轮机转动。
进一步追问：“那小灯泡发光是因为有电流通过，电流又是如何形成的呢？”由此引发学生对电流形成原因的深入思考，自然引出本节课的核心——电压。
学生活动
认真观看视频和电路演示，积极回顾水流相关知识，深度思考老师提出的问题。
以小组为单位展开热烈讨论，尝试基于水流形成原因推测电流形成的原因。
设计意图：借助学生熟悉的水流现象引入，运用类比思维，为学生理解电压概念搭建有效桥梁，降低学习难度，同时创设问题情境，充分激发学生的好奇心与求知欲。
及时评价：对积极思考、踊跃回答问题的学生给予充分肯定，鼓励学生大胆表达独特想法，对学生回答中存在的不准确之处进行巧妙引导，为后续讲解做好铺垫。
电压的概念
类比讲解
再次回顾水流形成的原理，着重强调水压是使水定向流动形成水流的根本原因。通过类比，形象地说明电压是促使电荷定向移动形成电流的原因。
利用多媒体展示电荷在导体中定向移动的动画，结合动画详细讲解电源在电路中的关键作用。电源如同“抽水机”，持续使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，从而在电路两端产生电压，推动电荷定向移动形成电流。
概念总结
给出电压的精准定义：电压是使电路中形成电流的原因，用字母表示。
着重强调电源是提供电压的装置，不同类型的电源提供的电压通常有所不同。
学生活动
专心听讲，结合类比和动画，深入理解电压的概念以及电源的作用。
积极思考生活中常见的电源及其可能提供的电压情况，建立知识与生活的联系。
设计意图：通过类比与动画展示，将抽象的电压概念具象化，助力学生透彻理解电压使电荷定向移动形成电流的本质，明确电压与电源的概念，构建电源、电压与电流之间的逻辑联系，初步形成物理观念。
及时评价：通过提问，检验学生对电压概念和电源作用的理解程度，对回答准确的学生予以表扬，对理解存在偏差的学生进行耐心引导与纠正，确保学生掌握基本概念。
电压的单位
单位介绍
详细讲解电压的国际单位是伏特，简称伏，符号为。通过实例，如一节干电池的电压约为，让学生对的大小形成初步感知。
介绍常用单位千伏（）、毫伏（）及其换算关系：，。
常见电压值展示
展示一些常见的电压值，如家庭电路的电压为、对人体安全的电压不高于、手机电池电压约等，使学生对不同电压值有直观的认识。
学生活动
认真聆听，牢记电压的单位及换算关系。
结合生活实际，思考生活中还有哪些地方涉及这些电压值，强化对常见电压值的记忆。
设计意图：帮助学生了解电压的单位及常见电压值，形成对电压大小的感性认识，完善物理观念，同时紧密联系生活实际，凸显物理知识的实用性。
及时评价：通过提问单位换算和常见电压值，检查学生的掌握情况，对回答正确的学生给予鼓励，对记忆不牢的学生，引导他们借助生活实例强化记忆。
电压表的认识与使用
1.认识电压表
展示电压表实物，全方位展示其外观，详细介绍电压表的主要构造，包括表盘、指针、接线柱、量程选择旋钮等。
讲解电压表在电路中的符号，并让学生在笔记本上反复练习绘制。
2.电压表的量程和分度值
介绍电压表的两个量程：和，以及对应的分度值和。引导学生仔细观察表盘刻度，明确不同量程下的读数方法。
通过演示，将电压表接入不同电压的电路，让学生观察指针在不同量程下的偏转情况，加深对量程和分度值的理解。
3.电压表的使用方法
结合电路图和实物演示，详细讲解电压表的使用规则：电压表要与被测用电器并联；电流要从电压表的正接线柱流入，从负接线柱流出；要选择合适的量程，在无法事先估算电压的情况下，要用试触法选择量程。
着重强调连接过程中的注意事项，如连接电路时开关要断开等。
4.学生活动
仔细观察电压表实物，全面认识其构造和符号。
认真学习电压表的量程、分度值和使用方法，跟随老师的演示，密切观察指针偏转情况。
5.设计意图：使学生对电压表有全面且深入的认识，为后续正确使用电压表测量电压做好充分准备，通过讲解和演示，帮助学生熟练掌握电压表的使用方法，培养学生的实验操作技能。
6.及时评价：让学生准确说出电压表的构造、量程、分度值和使用方法，对回答完整且准确的学生给予表扬，密切观察学生的学习情况，对理解存在困难的学生进行个别指导。
探究串联电路电压的规律
提出问题
引导学生深入思考在串联电路中，各用电器两端的电压与电源两端电压之间存在怎样的关系，从而提出具有探究价值的问题：串联电路中各部分电路两端电压之和与电源电压有什么关系？
猜想与假设
鼓励学生依据已有的电学知识和生活经验大胆进行猜想。例如，有的学生可能猜想串联电路各部分电压之和等于电源电压，也可能猜想各部分电压相等。
组织学生在小组内充分交流猜想，并详细说明猜想的依据。
设计实验
学生分组热烈讨论实验方案，全面思考需要测量哪些物理量，选择哪些实验器材，如何连接电路等关键问题。
每个小组选派代表发言，详细阐述本小组设计的实验方案。教师引导其他小组进行客观评价，共同完善实验方案。
确定最终实验方案：用电压表分别测量串联电路中电源两端电压、一个小灯泡两端电压、另一个小灯泡两端电压，仔细比较、与之间的关系。实验器材包括电压表、电源、两个小灯泡、导线、开关、灯座等。
进行实验
学生分组有条不紊地进行实验，严格按照设计好的电路连接实物，特别注意电压表的正确连接和量程选择。
闭合开关，分别准确测量并记录电源两端电压、小灯泡两端电压和，认真填入以下表格：
测量对象 电压
电源
小灯泡
小灯泡
教师在各小组间巡视，及时纠正学生实验操作中的错误，确保实验安全、顺利地进行。
分析与论证
各小组对实验数据进行深入分析，仔细比较\(U\)、\(U_1\)与\(U_2\)之间的大小关系，得出初步结论。 小组代表向全班汇报实验结论，教师将各小组的数据和结论进行汇总展示。引导学生对所有数据进行综合分析，有效排除误差影响，归纳得出串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和的规律，即\(U = U_1 + U_2\)。
学生活动
学生全身心投入实验探究的各个环节，认真思考、热烈讨论，亲自动手操作实验，精准记录数据，深入分析数据得出结论。 在小组合作中，明确分工，密切协作，共同完成实验任务，培养团队协作精神。
设计意图：通过完整的科学探究过程，全面培养学生的科学探究能力和逻辑思维能力，让学生亲身体验实验探究的乐趣，切实提高学生的实验操作技能和分析问题的能力，深化对串联电路电压规律的理解。
及时评价：对实验操作规范、数据记录准确、分析合理的小组给予高度表扬和奖励，展示他们的优秀实验成果，对实验过程中出现问题的小组，耐心帮助他们分析原因，鼓励他们积极改进，培养学生严谨的科学态度。
探究并联电路电压的规律
提出问题
引导学生深入思考并联电路中各支路两端电压与电源电压之间的关系，提出具有针对性的探究问题：并联电路中各支路两端电压与电源电压有什么关系？
猜想与假设
启发学生类比串联电路电压规律的探究过程，紧密结合并联电路的特点进行大胆猜想。学生可能猜想并联电路各支路两端电压相等且等于电源电压等。
组织学生在小组内积极交流猜想及依据，鼓励学生畅所欲言，表达不同的想法。
设计实验
学生分组深入讨论设计实验方案，全面思考如何测量并联电路中各支路两端电压和电源电压，以及需要特别注意的问题。
小组代表详细发言，阐述实验方案，其他小组进行认真评价和完善。
确定实验方案：用电压表分别测量并联电路中电源两端电压、支路两端电压、支路两端电压，精确比较它们的大小关系。实验器材与探究串联电路电压规律时类似。
进行实验
学生分组精心连接并联电路，特别注意电压表的正确连接和量程选择。
分别准确测量并记录电源两端电压、支路两端电压和支路两端电压，认真填入表格：
测量对象 电压
电源
支路1
支路2
教师巡视全场，悉心指导学生实验，确保实验操作准确无误。
分析与论证
各小组对实验数据进行细致分析，比较\(U\)、\(U_1\)与\(U_2\)的大小关系，得出初步结论。 小组代表汇报结论，教师汇总各小组数据，引导学生共同深入分析，得出并联电路各支路两端电压相等且等于电源电压的规律，即\(U = U_1 = U_2\)。
学生活动
学生积极参与探究过程，通过类比串联电路实验，自主设计并成功完成并联电路电压规律的探究。 认真分析实验数据，与小组成员密切合作交流，得出科学的实验结论。
设计意图：进一步培养学生的科学探究能力，让学生在类比和自主探究中深刻理解物理规律，通过实验，使学生熟练掌握并联电路电压测量方法，精准理解并联电路电压规律的本质。
及时评价：对实验完成出色的小组给予充分肯定和表扬，着重强调他们在实验设计和数据处理方面的优点，对遇到困难的小组，全力帮助他们解决问题，鼓励他们认真总结经验，培养学生解决问题的能力。
课堂小结
知识总结
引导学生全面回顾本节课所学内容，包括电压的概念、单位、电压表的使用方法以及串、并联电路电压的规律。
着重强调电压是使电路形成电流的原因，电源提供电压，串联电路总电压等于各部分电压之和，并联电路各支路电压相等且等于电源电压。
方法归纳
全面总结类比法在理解电压概念中的应用，鼓励学生在今后的学习中积极运用类比思维理解其他抽象的物理概念。
系统回顾科学探究串、并联电路电压规律的完整过程，着重强调提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析论证等环节的重要性，培养学生科学探究的方法和能力。
学生活动
跟随老师的引导，认真回顾本节课的重点知识和探究方法。
深入思考自己在本节课中的收获与不足，与同学积极分享学习心得。
设计意图：通过课堂小结，助力学生梳理知识体系，强化对重点知识的记忆与理解，归纳探究方法，培养学生的科学探究能力和学习方法，为今后的学习奠定坚实基础。
及时评价：对学生的回顾和分享给予积极回应，充分肯定学生的学习成果，鼓励学生在今后的学习中继续保持积极主动的学习态度。针对学生提出的不足和问题，提供具体的鼓励和指导，帮助学生树立学习信心。
布置作业（5分钟）
基础性作业
完成教材课后习题中关于电压概念、单位换算、电压表使用以及串并联电路电压规律的练习题，强化对课堂所学知识的巩固。例如，通过计算不同电路中各部分电压值，加深对电压规律的理解；通过判断电压表测量对象及读数的正误，提升对电压表使用的掌握程度。
画出一个串联电路和一个并联电路，在图中标出电压表测量各部分电压时的正确连接方式，并根据本节课所学，写出电压测量值之间的关系。此作业旨在帮助学生进一步理解串并联电路电压规律与电压表连接的关系，以图形的方式强化知识记忆。
拓展性作业
观察生活中常见的用电器，查阅资料了解其工作电压，并思考为何这些用电器需要这样的电压。撰写一篇简短的报告阐述自己的发现，培养学生将物理知识与生活实际相联系的能力，提高学生自主探究和资料查阅能力，同时锻炼学生的文字表达能力。
利用家中现有的材料（如电池、小灯泡、导线、开关等），尝试搭建简单的串并联电路，用电压表测量各部分电压，验证课堂所学的串并联电路电压规律，并记录实验过程和结果。该作业鼓励学生亲自动手实践，深化对知识的理解和应用，培养学生的实践操作能力和科学探究精神，让学生在实践中体会物理知识的实用性。
六、教学反思
1.成功之处
通过水流与电压的类比导入，有效降低了学生理解电压概念的难度，激发了学生的学习兴趣，使得学生能够较为顺利地进入学习状态。
在探究串并联电路电压规律的实验教学中，学生参与度较高，小组协作良好。多数学生能够熟练运用实验器材，正确连接电路并测量电压，通过对实验数据的分析得出合理结论，切实培养了学生的科学探究能力和团队合作精神。
多种教学方法的综合运用，如讲授法保证了知识传授的准确性和系统性，实验探究法让学生亲身体验知识的形成过程，讨论法促进了学生之间的思维碰撞，使得课堂氛围活跃，教学效果良好。
不足之处
在讲解电压概念时，尽管采用了类比法，但部分学生对电压使电荷定向移动形成电流的微观本质理解仍存在困难。这可能是由于微观层面的知识较为抽象，类比的方式未能完全消除学生的理解障碍。
在实验过程中，部分学生在连接电路和使用电压表时出现错误，如电压表量程选择不当、接线柱连接错误等。这反映出在实验操作规范的教学上还需进一步加强，学生对实验器材的熟悉程度和操作熟练度有待提高。
在引导学生分析实验数据、排除误差影响方面，部分学生对误差的认识不够深刻，不能准确判断误差产生的原因，对实验数据的处理能力有待提升。此外，在课堂时间把控上，由于学生在讨论和实验环节较为投入，导致部分拓展内容未能深入展开，时间分配不够合理。
改进措施
针对电压概念理解困难的问题，可增加一些微观动画演示，如展示电源如何使导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，更加直观地呈现电压使电荷定向移动形成电流的微观过程，帮助学生建立微观物理模型，加深对电压本质的理解。
在实验教学前，加强对实验操作规范的讲解和示范，不仅要详细介绍电压表等器材的使用方法，还要增加学生动手练习的机会，让学生在实际操作中熟悉器材，减少错误操作。同时，在实验过程中加强巡视指导，及时发现并纠正学生的错误。
在数据分析教学中，进一步引导学生认识误差产生的多种原因，如仪器精度、测量方法、环境因素等，并教授学生一些简单的数据处理方法，如多次测量求平均值、绘制数据图表等，帮助学生更科学地分析实验数据，提高学生的数据处理能力和科学探究素养。另外，在今后的教学设计中，更加合理地规划时间，根据学生的实际情况，预留适当的弹性时间，确保教学内容的完整性和深度。