第十六章 第2节《串并联电路中电压的规律》“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）

第十六章 第2节《串并联电路中电压的规律》“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）
教学目标
物理观念
深入理解并熟练掌握串联电路和并联电路中电压的规律，能清晰阐述其内容。
（2）能运用串并联电路电压规律对实际电路中的电压情况进行准确分析，构建物理知识与实际电路的紧密联系。
认识到串并联电路电压规律在电学知识体系中的重要地位，是分析复杂电路的关键基础。
（2）了解串并联电路电压规律在生活和科技领域的广泛应用，体会物理知识的实用性和重要性。
科学思维
通过实验探究过程，培养逻辑推理能力，从实验现象出发，合理推导串并联电路电压规律。
（2）运用归纳法对实验数据进行分析总结，得出一般性的电压规律，提升科学概括能力。
能够运用串并联电路电压规律进行演绎推理，解决实际电路中关于电压计算和判断的问题。
（2）在分析电路问题时，培养批判性思维，能对不同观点和解决方案进行合理质疑和评估。
科学探究
完整经历探究串并联电路电压规律的科学探究过程，包括提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等环节。
（2）学会根据探究目的，科学合理地选择实验器材，精心设计实验方案，提升实验设计和规划能力。
在实验操作中，熟练且准确地使用电压表测量电压，规范操作流程，精准记录实验数据，提高实验操作技能。
（2）能够对实验数据进行深入分析，判断实验结果的可靠性，培养严谨的科学态度和实事求是的探究精神。
科学态度与责任
在实验探究过程中，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，杜绝伪造和篡改数据的行为。
（2）培养勇于面对实验失败和困难的精神，积极主动地寻找解决问题的方法，不轻易放弃。
认识到物理知识对推动社会发展和科技进步的重要作用，增强将物理知识应用于实际的意识。
（2）关注物理知识在生活和科技中的应用，培养对科学技术的责任感，树立正确的科学观。
教学重难点
重点
通过实验探究，明确得出串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和的规律。
（2）通过实验探究，明确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。
深入理解串并联电路电压规律的物理本质，能从电路结构和电流形成的角度进行解释。
（2）熟练掌握运用串并联电路电压规律进行简单的电压计算和电路分析。
难点
设计科学合理、严谨可行的实验方案来探究串并联电路电压规律，确保实验数据的准确性和可靠性。
（2）能够准确分析实验数据，有效排除实验误差的干扰，归纳得出精确的电压规律。
理解串并联电路电压规律与电路中电流、电阻等其他物理量之间的内在联系，构建完整的电学知识体系。
（2）灵活运用串并联电路电压规律解决复杂多变的实际电路问题，培养学生的知识迁移和应用能力。
教学方法
实验探究法：引导学生自主设计并实施实验，探究串并联电路电压规律，培养学生的探究能力和实践操作能力。
讨论法：组织学生对实验方案、数据和结论进行讨论，激发学生的思维活力，促进学生之间的交流与合作。
讲授法：对实验探究的结果进行系统总结和深入讲解，帮助学生理解串并联电路电压规律的物理意义和应用方法。
类比法：将串并联电路电压规律与已学的串并联电路电流规律进行类比，帮助学生加深理解，构建知识网络。
教学道具素材
实验器材：电压表、电源（不同规格电池）、小灯泡（不同规格）、导线、开关、灯座等。
多媒体课件：包含串并联电路的动画演示、实验视频、电路图、练习题等资料，辅助教学。
教学过程
复习导入
1.知识回顾
通过多媒体展示一些简单电路，引导学生回顾电压的概念、单位以及电压表的使用方法。提问学生：“电压的作用是什么？电压表如何正确连接到电路中？”
回顾上节课探究串联和并联电路电流规律的实验过程和结论，提问：“串联电路电流有什么规律？并联电路电流规律又是什么？”
2.提出问题
引导学生思考：既然我们已经知道了串并联电路中电流的规律，那么串并联电路中的电压又存在怎样的规律呢？从而引出本节课的主题——探究串并联电路中电压的规律。
3.学生活动
学生积极思考并回答老师提出的问题，回顾之前所学知识。
学生对新问题产生好奇，引发探究欲望。
4.设计意图：通过复习旧知识，为新知识的学习做好铺垫，建立知识之间的联系。以问题导入新课，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
5.及时评价：对学生的回答进行肯定和补充，鼓励学生积极思考，为课堂营造良好的氛围。
探究串联电路电压的规律
提出问题
明确提出探究问题：在串联电路中，各部分电路两端的电压与电源两端电压之间有怎样的关系？
猜想与假设
引导学生根据已有的电学知识和生活经验进行猜想。例如，有的学生可能猜想串联电路各部分电压相等，因为串联电路电流处处相等；也可能猜想电源电压等于各部分电路两端电压之和，因为电源为整个电路提供电能。
组织学生在小组内交流自己的猜想，并阐述猜想的依据。
设计实验
学生分组讨论实验方案，思考需要测量哪些物理量，选择哪些实验器材，如何连接电路等问题。教师巡视各小组，适时给予指导和启发。
每个小组派代表发言，阐述本小组设计的实验方案。其他小组进行评价和完善，共同确定最佳实验方案。
确定实验方案：用电压表分别测量串联电路中电源两端电压、两个小灯泡和两端的电压和。实验器材包括电压表、电源、两个不同规格的小灯泡、导线、开关、灯座等。连接电路时要注意电压表与被测部分并联，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，同时注意选择合适的量程。
进行实验
学生分组按照设计好的电路连接实物，连接过程中教师巡视，提醒学生注意实验安全和操作规范，如连接电路时开关要断开，防止短路。
闭合开关，分别测量并记录电源两端电压、小灯泡两端电压和小灯泡两端电压，将数据填入表格：
测量对象 电压
电源
小灯泡
小灯泡
为了使实验结论更具普遍性，改变电源电压（更换不同规格电池）或更换不同规格的小灯泡，重复上述实验步骤，记录多组数据。
分析与论证
各小组对实验数据进行分析，比较U、U1和U2之间的大小关系。引导学生思考：从这些数据中能发现什么规律？ 小组代表汇报实验结论，教师将各小组的数据和结论进行汇总展示。通过对多组数据的综合分析，引导学生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 = U1 + U2)。
学生活动
学生积极参与实验探究的各个环节，认真思考、讨论，精心设计实验方案，准确连接电路进行实验，仔细记录数据并分析。 在小组合作中，明确分工，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，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，提高学生的实验操作技能和分析问题的能力，深入理解串联电路电压规律。
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表扬和奖励，展示他们的实验成果。对实验过程中出现问题的小组，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
提出探究问题：在并联电路中，各支路两端电压与电源电压之间有怎样的关系？
猜想与假设
引导学生类比串联电路电压规律的探究过程，结合并联电路的特点进行猜想。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，因为各支路两端直接与电源两极相连。
让学生在小组内交流猜想及依据，鼓励学生大胆表达不同的想法。
设计实验
学生分组讨论设计实验方案，思考如何测量并联电路中各支路两端电压和电源电压，以及需要注意的问题。教师引导学生参考串联电路实验方案，合理调整实验设计。
小组代表发言，阐述实验方案，其他小组进行评价和完善。
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。实验器材与探究串联电路电压规律时类似。连接电路时要确保电压表与被测支路并联，注意量程选择和电流方向。
进行实验
学生分组连接并联电路，连接完成后检查电路连接是否正确。教师巡视，及时纠正学生在连接过程中出现的错误。
闭合开关，分别测量并记录电源两端电压、支路两端电压和支路两端电压，填入表格：
测量对象 电压
电源
支路1
支路2
同样，为了使实验结论更具普遍性，改变电源电压或更换不同规格的小灯泡，重复实验，记录多组数据。
分析与论证
各小组对实验数据进行分析，比较\(U\)、\(U_1\)和\(U_2\)的大小关系。引导学生思考：并联电路电压有什么特点？ 小组代表汇报结论，教师汇总各小组数据，引导学生共同分析，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，与小组成员合作交流，得出实验结论。
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加深对物理规律的理解。通过实验，让学生掌握并联电路电压测量方法，理解并联电路电压规律的本质。
及时评价：对实验完成较好的小组给予肯定和表扬，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，帮助他们解决问题，鼓励他们总结经验，培养学生解决问题的能力。
规律总结与应用
规律总结
引导学生回顾探究过程，再次总结串联电路和并联电路中电压的规律。强调串联电路电压规律（多个用电器串联时）和并联电路电压规律（多个用电器并联时）。
结合电路图，从电路结构、电流形成以及能量转化的角度深入讲解串并联电路电压规律的物理本质，帮助学生理解规律的内涵。
规律应用
通过例题讲解，展示串并联电路电压规律在实际电路分析中的应用。例如：
在一个串联电路中，已知电源电压为，小灯泡两端电压为，求两端电压。
在并联电路中，电源电压为，其中一条支路电流为，电阻为，求另一条支路两端电压及通过的电流（假设两条支路电阻不同）。
引导学生分析题目，明确已知条件和所求问题，运用串并联电路电压规律进行解答。讲解过程中强调解题思路和方法，如根据电路连接方式确定电压关系，再结合欧姆定律进行计算。
让学生进行课堂练习，完成相关练习题，巩固所学规律。练习题如下：
在串联电路中，电源电压为，有三个相同规格的小灯泡串联，求每个小灯泡两端电压。
在并联电路中，电源电压为，一条支路电阻为，另一条支路电阻为，求两条支路两端电压及通过的电流。
学生活动
学生认真听讲，理解串并联电路电压规律的总结和物理本质。
积极参与例题分析和课堂练习，运用所学规律解决实际问题，加深对规律的理解和应用能力。
设计意图：通过总结和讲解，帮助学生梳理知识，形成系统的认知，深化对串并联电路电压规律的理解。通过例题和练习，让学生学会运用规律解决实际问题，提高学生的知识应用能力。
及时评价：对学生的课堂练习进行及时批改和反馈，对掌握较好的学生给予表扬，对存在问题的学生进行个别辅导。鼓励学生提出在应用规律过程中遇到的问题，共同讨论解决，培养学生的问题意识。
课堂小结
知识总结
引导学生回顾本节课所学内容，包括串联电路和并联电路中电压的规律，以及探究这些规律的实验过程和方法。
强调串并联电路电压规律的内容和物理意义，让学生再次明确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
总结科学探究的一般方法，包括提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与论证等环节，强调在探究过程中培养科学思维和严谨态度的重要性。
鼓励学生在今后的学习中，运用本节课所学的探究方法和思维方式，去探索更多的物理知识。
学生活动
学生跟随老师的引导，回顾本节课的重点知识和探究方法。
思考自己在本节课中的收获和不足，与同学分享学习心得。
设计意图：通过课堂小结，帮助学生梳理知识体系，强化对重点知识的记忆和理解。归纳探究方法，培养学生的科学探究能力和学习方法，为今后的学习奠定基础。
及时评价：对学生的回顾和分享进行积极回应，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的学习态度。针对学生提出的不足和问题，给予鼓励和指导，帮助学生树立学习信心。
布置作业
基础性作业
完成教材课后习题中关于串并联电路电压规律的练习题，如计算串并联电路中各部分电压大小，判断电路中电压关系等题目，巩固课堂所学知识。
画一个包含三个用电器的串联电路和一个包含三个用电器的并联电路，分别标注出电压的测量点，并根据本节课所学写出电压之间的关系。
拓展性作业
观察家庭电路中不同用电器的连接方式，思考它们的电压关系。假设某一用电器损坏，分析其他用电器两端电压的变化情况，并通过查阅资料或请教他人来验证自己的分析。
设计一个简单的电路，其中包含串联和并联的部分，运用所学的电压规律计算各部分电压，并绘制电路图说明计算过程。
教学反思
1.成功之处
以复习导入的方式，有效衔接了新旧知识，激发了学生的学习兴趣和探究欲望。实验探究环节充分发挥了学生的主体作用，学生积极参与，小组协作良好，通过自主探究得出了串并联电路电压规律，培养了学生的科学探究能力和团队合作精神。
在规律总结与应用部分，通过例题和练习，帮助学生深入理解了电压规律，并提高了学生运用规律解决实际问题的能力。课堂小结环节引导学生回顾知识和方法，有助于学生构建知识体系，提升学习能力。
2.不足之处
在实验探究过程中，部分学生对实验方案的设计仍存在困难，需要教师较多提示和引导。这反映出学生在实验设计能力方面还有待加强，可能是平时类似的训练不够充分。
在讲解串并联电路电压规律与其他电学物理量的内在联系时，部分学生理解起来较为吃力，说明在知识的系统性和连贯性教学上还需优化，未能充分考虑学生的接受程度。
课堂时间把控方面略有不足，在学生讨论和实验操作环节花费时间较多，导致拓展性内容的讲解不够深入，留给学生展示和交流拓展性作业思路的时间较少。
3.改进措施
在今后的教学中，增加实验设计的专项训练，通过具体案例引导学生逐步掌握实验设计的方法和技巧，提高学生独立设计实验方案的能力。例如，在讲解实验方案设计时，可以先给出一些简单的实验目的，让学生尝试设计方案，然后进行小组讨论和全班交流，共同完善方案。
在讲解串并联电路电压规律与其他电学物理量的联系时，采用更形象、更具体的方式，如通过类比、图表等方式帮助学生理解。可以先回顾已学的电学知识，如电流、电阻等，然后逐步引导学生分析它们与电压规律之间的关系，从简单到复杂，层层递进。
更加合理地规划课堂时间，在实验探究环节设置合理的时间限制，并在过程中及时提醒学生。同时，预留一定时间让学生展示和交流拓展性作业思路，这样既能激发学生的学习积极性，又能及时发现学生的问题并给予指导。