1、探究串、并联电路电压的规律整体设计“探究串、并联电路电压的规律”这一实验在本章中占有重要地位。它不仅是加深理解电压概念的需要，也是使学生巩固电压表使用技能的需要，更是培养学生科学探究能力、进一步学习电学基本规律的需要。本节的学习是将来探究电流、电压和电阻的关系，学习欧姆定律和电功率的铺垫。本节是在学生学习了“电路” “电流” “电压” “串联电池组电压关系”等知识的基础上，让学生通过探究活动找出串、并联电路中电压的关系。由于学生在第五章“探究串、并联电路的电流规律”的学习中，经历了一次完整的科学探究的七个环节，所以本节教学可在复习、熟悉七个环节的基础上，重点突出几个环节，如“设计实验” “进行
2、实验”等。本节教学一般应在实验室进行，可以要求学生按照课本中的步骤完成。也许有的学生一下子能说出“结论”而非常得意，但是应该让学生明确：一下说出来的“结论”不是真正科学的、能让人信服的结论，这仅仅是猜想，只是探究活动的开始，它还需要论证。探究活动的目的绝不只是让学生说出或记住结论，而是要求学生在探究的过程中学习，科学探究过程的每个环节都有它特有的教育功能。本节课的整体教学思路如下：1提出问题：通过创设问题情境，分析家用电器和节日小彩灯的串、并联引出串、并联电路电压关系的探究。2猜想或假设：学生的想象可能是丰富多彩的，但不一定都正确。不管其猜想是否正确，都要引导学生运用实验来进行探究，而不能直接
3、告诉学生答案和结论。如果学生提出的猜想较多，可运用“抛锚”的思想引导学生先探究与本节教学目标有关的猜想，其他猜想可在课外活动和后续学习过程中来完成。3设计实验：在作出猜想或假设之后，进入制订计划阶段，这实际上就是让学生设计实验。这一环节中教师应引导学生自己选择实验器材，通过师生互动，让学生自己明确实验步骤，并画出相应的电路图。4进行实验：这一步是实际操作，要注意观察学生的实验过程，引导学生正确连接实验电路，规范地使用仪器。对学生在实验中出现的问题要及时进行点拨和引导，以保证实验的顺利进行。注意让学生养成尊重事实，如实记录原始数据的习惯。5分析和论证：这一步是数据处理。引导学生对自己的数据进行分
4、析比较，找出数据之间的关系，归纳总结得出结论，注意培养学生的分析概括能力和实事求是的科学态度。6评估：要求学生对自己的探究活动进行回顾、分析、思考。教师要把评价重点放在对过程的评价上，即不要把探究的结论作为评价的唯一标准，而要同时对学生参与探究活动的全过程所反映的学习态度、学习状况、进步情况作出适当评价。7交流：这一环节贯穿于整个探究活动之中。教学中，可组织学生以小组为单位进行交流，也可以全班交流。教师要鼓励不同的想法和做法，让学生通过交流讨论甚至争论来达到教学要求。教学重点：通过实验探究串、并联电路中电压的规律。教学难点：组织引导学生在探究过程中规范操作、认真观察、仔细分析，得出恰当的结论。
5、教学方法：1创设情境，进行实验探究式学习。2以学生自主探究为主，结合教师指导和点评的自主性学习。课时安排：1 课时三维目标一、知识与技能1学会正确将电压表接入串、并联待测电路，并能画出相应的电路图；2学会正确使用电压表测量串联电路和并联电路的电压；3会分析实验数据，归纳总结出串联电路和并联电路各自的电压规律。二、过程与方法在探究串、并联电路的电压规律过程中，体验科学探究的方法、科学探究的步骤。三、情感态度与价值观明确探究目的，专心实验，由分析实验数据得出结论。在实验中培养实事求是、尊重自然规律的科学态度，体会交流合作的重要性，获得共享成果的喜悦。课前准备多媒体课件、示教电路板(带各种电学元件
6、)、电压表、电池组 (或学生电源)、小灯泡(带小灯座 )、开关、导线若干。教学设计导入新课方案 1：复习导入启发提问：(用课件展示)1什么是串联电路？什么是并联电路？2电压的单位是什么？3测量电压大小的仪器及使用规则是什么？参考答案：1.几个导体逐个顺次连接的电路是串联电路；几个导体并列连接的电路是并联电路。2.伏特3测量电压要用电压表，电压表的使用规则为“二要、一不、二看清” 。教师要积极引导学生，充分发挥学生的积极性和主动性。在复习的基础上顺势引出问题：串、并联电路中的电压有什么规律？如何去探究？(教学说明：本节是在“串联电 路” “电压” “电压表的使用” “串联电池组的电压关系”的学习
7、后安排的教学内容。有效的复习为学生进行本节的探究 实验作好了知识和心理准备。 )方案 2：情景导入情景 1：用课件播放几种家用电器并联在家庭电路中的自拍视频。(见右图，引导学生注意观察家用电器是并联在电路中的)家庭电路中的并联情景 2：出示一串小彩灯，将其接入教室(或实验室) 的电路中。 (引导学生注意观察小彩灯是串联在电路中的)提出问题：小彩灯为什么不能像家用电器一样并联在电路中呢？(学生思考后回答)总结：小彩灯和一般的家用电器所需要的电压是不一样的。要想知道为什么家用电器要并联、小彩灯要串联、我们需要探究串联电路和并联电路电压的规律。也就是说，如果两个用电器分别以串联和并联的形式连接在电路
8、中，在相同电源电压的情况下，每个用电器上的电压相同吗？下面我们先研究串联电路电压的规律。方案 3：演示导入教师用示教电路板展示几种不同方式连接的电路。问题：同学们上学期已经学习过了串联电路和并联电路，那么，谁能来判断一下展示的几个电路分别是怎样连接的呢？让学生用简单的方法验证自己想法的合理性。让学生在纸上画出你熟悉的串、并联电路图。(教师巡视，并选出一张画得比较好的作为范例，并让学生画在黑板上 )启发：在上学期我们已经探究过在串、并联电路中电流的特点，那么，在串、并联电路中电压有什么特点呢？推进新课一、串联电路电压的规律1提出问题：串联电路中电压到底有什么样的关系？2猜想或假设学生纷纷提出自己
9、的猜想，教师将各种猜想分类板书到黑板上。一般学生会根据自己的知识基础提出下列猜想：串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同，也是处处相等。电压应该从电源正极出发，沿着电流的方向越来越小。因为电压是使电路中形成电流的某种“力量” ，力量会越用越小。灯泡大的地方电压大，灯泡小的地方电压就小。串联电池组的电压等于各个电池的电压之和，串联电路各点的电压之和也应该等于首尾两点间的总电压。学生们作出了各种猜想，真实的结果到底是什么？我们应该用实验来求证。3设计实验(学生分组讨论，并将自己组设计的方案写出来)教师巡视，了解学生讨论的情况，学生讨论基本完成后，教师挑选几组典型的方案进行展示交流。学生展示交流时
10、教师可作如下提示：各组可以简单说明各自的设计方案。简单评价各组的方案，设计一定要有书面的内容，你想要测量哪些数据？你计划如何进行测量(按电路图测量 )？你得出了什么样的结果(要有实验记录) ，最后还要与别人交流做更好的改进，各组同学补充设计实验电路和实验数据表格。教师在学生实验前要强调：电压表应该如何连接在电路中？电压表应并联在被测电路的两端。我们知道，测电压不能像测电流那样将电流表接在某一点测该点电流，应将电压表并联在被测电路的“两”点间，测出来的是“两”点间的电压。同学们进一步完善自己的设计方案后，可以进行实验。建议大家在实验中更换不同的小灯泡，进行重复测量，以保证结论的正确性。实验方案参
11、考：方案 1：用学生电源提供电压，选择两只完全相同的小灯泡，用同一块电压表，分别测出每只灯泡两端的电压和两只灯泡两端的总电压进行比较。实验原理电路如右图，具体测量电路如下图。(这种方案可以调节电源电压进行多次测量，以通过测量串联电路两端总电压不同时，各用电器两端电压和电路两端总电压的关系是否一致。)测量 AB两端的电压 测量 BC两端的电压 测量 AC两端的电压方案 2：用干电池作电源，选择两只不同的小灯泡，用三块电压表，同时测量每只小灯泡和两只小灯泡两端的电压，进行比较。实验电路如右图。方案 3：用干电池作电源，选用四只小灯泡，两只一组，先将两只小灯泡串联接入电路，分别测每只灯泡和两只灯泡的
12、总电压，然后再换上另外两只灯泡再次测量。4进行实验(学生分组实验，教师巡视指导)要求同学们注意仪器使用的规范性。特别是电压表正、负接线柱连接正确，量程要选择合适，读数时要弄清分度值，读数准确。原始数据的记录要实事求是、如实记录，不许随意改动。实验中出现的问题要记录下来，以便分析查找原因。两个灯泡串联的实验记录(参考 )：AB 间的电压 U1/V BC 间的电压 U2/V AC 间的电压 U3/V第一次测量第二次测量5分析和论证引导学生分析：同学们认真分析你们测量出的数据。测量结果说明了什么？你得出了什么样的结论？和你原来的猜想一致吗？让学生用自己的语言描述得到的结论。实验结论：串联电路中的总电
13、压等于各部分电路的电压之和。评价：表扬学生们勇于探索的精神，归纳大家的实验，得出结论。并引导学生分析我们得到的结论是否能普遍适用。启发：同学们通过自己的努力和同伴的配合得出了串联电路中电压的规律，祝贺同学们得到了一个正确的结论。不过，对同学们来讲获得结论的过程更重要。请大家对自己的探究活动过程进行回顾，认真分析、思考在实验过程中真正明白了哪些问题，还有什么新的发现？学生回顾探究的过程，思考总结。6评估与交流让学生反思自己的探索过程，寻找问题。刚才提到的问题，请同学们互相讨论，看能不能找出问题的原因。(教师巡视并参加同学们的讨论 )同学们在实验中会发现一些问题，并且想知道这些问题的答案，引导学生
14、要在以后的学习中继续努力，相信将来一定会有所收获。在同学们的交流中会发现许多同学都用了“几乎相等”这个词，而不是说“相等” ，这又为什么呢？这是因为读数或用电压表测量的过程中出现了误差，如读数时视线没有与电压表刻度盘垂直等影响了数据的准确程度。最后指导学生根据他们的探究过程写一份科学探究的小报告。学生完成探究报告，教师巡视，选择完成较好的，利用投影和同学们交流、小结。7即学即练(课件展示问题)题目：现有一个电池组、一个开关、两个电压表、两个小灯泡、导线若干。请根据上述器材在图方框内设计一个符合下列两项要求的电路图。(1)两个小灯泡串联；(2)所设计的电路能直接测出( 或间接求出)下列物理量：a
15、.电源电压；b.每个小灯泡两端的电压。解析：根据题目要求，先画出由电池组、开关、灯泡 L1 和 L2 组成的串联电路的电路图。由灯泡 L1 和 L2 组成的串联电路中，能够并联接入电压表的位置有三处，L1 两端、L2 两端和串联电路的两端，只要用题中提供的两个电压表直接测出任意两处的电压，根据串联电路中的电压规律，就可间接求出第三处的电压。符合题目中两项要求的电路图如图所示。方法指导：本题考查根据要求设计电路、画 电路图的能力和 对串联电路中的电压规律的理解掌握。解题时要先画出主 电路，然后再画 电压表。连接线要画成横平竖直，线路要画得简洁、整齐、美观，电路元件符号要画得准确规范。电路图画完后
16、要对照要求进行检查，发现错误及时修正。二、并联电路电压的规律引导：我们已经知道探究问题的一般方法：提出问题猜想或假设设计实验进行实验分析和论证评估与交流。而且得出了在串联电路中电压的规律：串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和。那么在并联电路中电压存在什么规律呢？按照探究问题的一般方法，写出探究报告。(学生根据课本上的提示，进行实验并填写探究报告，教师巡视指导，指导有困难的小组进行规范操作)1提出问题：并联电路两端的总电压与各个支路两端的电压有什么关系？2猜想或假设(1)_。(2)_。让学生们作出了各种猜想，各样假设，真实的结果到底是什么？请同学们用实验来求证。大家先设计实验。3设计实验各
17、组可以简单说明你们的设计方案。简单评价各组的方案。(1)你是怎么做的？(要按电路 图测量， 电路图见图)(2)你得出了什么样的结果？( 要有实验记录)4进行实验学生分组实验，教师巡视指导。两个灯泡并联的实验记录：L1 两端的电压 U1/V L2 两端的电压 U2/V 总电压 U/V第一次测量第二次测量5分析和论证同学们认真分析你们测量出的数据。测量结果说明了什么？你得出了什么样的结论？和你原来的猜想一致吗？让学生用自己的语言描述得到的结论。评价：同学们这种勇于探索的精神非常好，归纳大家的实验，可以得到一般结论吗？并联电路中电压的规律：并联电路各支路电压相等。同学们通过自己的努力和同伴的配合得出
18、了并联电路中电压的规律。请大家对自己的探究活动过程进行回顾，认真分析、思考在实验过程中真正明白了哪些问题，还有什么新的发现？6评估与交流让学生反思自己的探索过程，寻找问题。刚才提到的问题，请同学们互相讨论，看能不能找出问题的原因。现在需要同学们根据你们的探究过程写一份科学探究的小报告。学生完成探究报告，教师巡视，选择完成较好的，利用投影和同学们交流、小结。7即学即练(课件展示问题)题目：如右图所示的电路中，电压表 V1、V2 和 V3 分别测量的是 、 和 ；如果电压表 V1、V2 的示数分别为 6 V 和 4 V，那么电压表 V3 的示数为 V 。答案：电路两端总电压(电源电压 ) L 1
19、两端电压 L 2 两端电压课堂总结通过我们这次的探究活动，同学们了解了研究问题的一般方法：(同学们一起总结，教师板书或用课件展示)1提出问题猜想或假设设计实验进行实验分析和论证评估交流。2串联电路中电压的规律：串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和。3并联电路中电压的规律：并联电路中并列的各支路两端的电压都相等。布置作业“动手动脑学物理”1、2。板书设计二、探究串、并联电路电压的规律电压规律Error!设计反思本节课依据初中学生的学习特点和科学探究的基本过程进行设计，适合对学生进行初步的科学探究能力的训练。本节课设计时考虑到要让学生经历科学探究的下列过程：提出问题猜想或假设设计实验进行实验
20、分析和论证评估交流。目的是让学生了解研究问题的一般方法，让学生体验在生活情景中发现并提出问题，如何探求规律，如何验证规律，理解规律和运用规律，整个过程自然顺畅，环环相扣，严密合理。本节内容在培养学生科学探究素养和电学知识学习上具有重要意义，既是电压知识学习的深入，更是进一步学习欧姆定律、探究电学规律的基础。参考资料正确地把电池串联和并联起来把电池串联和并联起来使用，这听起来好像很简单，但是，遵循一些简单的规则，就可以避免不必要的问题。在电池组中是把多个电池串联起来，得到所需要的工作电压。如果所需要的是更高的容量和更大的电流，那就应该把电池并联起来。另外还有一些电池组，把串联和并联这两种方法结合
21、起来。一个膝上型电脑的电池有可能是把四节 3.6 V 锂离子电池串联起来，总电压达到 14.4 V；然后，再把两组串联在一起的电池并联起来，这样，电池组的总电量就可以从 2 000 毫安时提高到 4 000 毫安时。这种接法称作 “四串两并” ，它的意思是：把两组由四节电池串联在一起的电池组并联起来。1串联需要高电量的便携设备，一般是由两节或更多节电池串联起来的电池组供电。如果使用高电压的电池，导体和开关的尺寸可以做得很小。中等价位的工业电动工具一般使用电压为 12 V 至 19.2 V 的电池供电；而高级电动工具使用电压为 24 V 至 36 V 的电池，以获得更大的电力。汽车工业最终把启动
22、器的点火电池电压从 12 V(实际上是 14 V)提高到 36 V，甚至是 42 V。这些电池组是由 18 节串联起来的铅酸性电池组成。在早期的混合型汽车中，用来供电的电池组，电压为 148 V。比较新的车型所使用的电池组，电压高达 450 V至 500 V，大部分是镍基化学电池。一个电压为 480 V 的镍金属氢电池组是由 400 节镍金属氢电池串联而成。有一些混合型汽车也用铅酸性电池做过试验。42 V 的汽车用电池价格昂贵，而且，比起 12 V 电池，它在开关上会产生更多的电弧。使用高电压电池组所带来的另一个问题，就是有可能遇到电池组里的某一节电池失效的情况。这就像一个链条，串联在一起的电
23、池越多，出现这种情况的几率就越高。只要一节电池有问题，它的电压就会降低。到最后，一节“断开”的电池可能会中断电流的输送。而要更换“坏”电池也绝非易事，因为新老电池是互不匹配的。一般说来，新电池的容量要比老电池的高得多。我们来看一个电池组的实例，第三节电池仅产生 0.6 V 的电压，而不是正常的 1.2 V(如图)。随着工作电压的下降，它比正常电池组更快地达到放电结束的临界点，同时，它的使用时间也急剧缩短。一旦设备因电压过低而切断电源，其余三节仍然完好的电池就不能把所存储的电量送出来了。这时，第三节电池还呈现很大的内阻，如果此时还带有负载，那么，将会导致整个电池链的输出电压将大幅度下降。在一组串
24、行电池中，一节性能差的电池，就像是一个堵住水管的塞子，会产生巨大的阻力，阻止电流流过去。第三节电池也会短路，这将使终端的电压降低至 3.6 V，或者，使电池组链路断开并切断电流。一个电池组的性能是取决于电池组里最差的那块电池的性能。2并联为了得到更多的电量，可以把两个或者更多个电池并联起来。除了把电池并联起来，另一个办法是使用尺寸更大的电池。由于受到可以选用的电池的限制，这个办法并不适用于所有情况。此外，大尺寸的电池也不适合做成专用电池所需要的外形规格。大部分的化学电池都可以并联使用，而锂离子电池最适合并联使用。由四节电池并联而成的电池组，电压保持为 1.2 V，而电流和运行时间则增大到四倍。
25、与电池串联相比，在电池并联电路中，高阻抗或“开路”电池的影响较小，但是，并联电池组会减少负载能力，并缩短运行时间。这就好比一个发动机只启动了三个汽缸。电路短路所造成的破坏会更大，这是因为，在短路时，出现故障的电池会迅速地耗尽其他电池里的电量，并引起火灾(如图 )。3.串并联使用串并联这种连接方法时，在设计上很灵活，可以用标准的电池尺寸达到所需要的额定电压和电流(如右图)。应当注意：总功率不会因为电池的不同连接方法而改变。功率等于电压乘电流。对锂离子电池而言，串并联的连接方法很常见。最常用的一种电池组是 18 650(直径为18 mm，长度为 650 mm)，它带有保护电路，能够监视串联在一起的每一节电池，因此，它的最大实际电压为 14.4 V。这个保护电路也可以用于监视并联在一起的每一节电池的状态。
