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第5节 串、并联电路中电流的规律
第1课时 探究串联电路中电流的规律
【教学目标】
一、知识与技能
1.通过探究式实验，得出串联电路中电流的规律，学习科学探究的方法.
2.在实验过程中，巩固连接电路的训练.
3.正确使用电流表，识记使用规则.
二、过程与方法
1.通过观察和实验，探究串联电路中电流的规律，提高学生对问题的探究能力.
2.通过学习和实验，培养学生动手操作能力.
3.通过对实验结论的归纳和总结，培养学生概括能力和语言表达能力.
三、情感、态度与价值观
1.通过教师、学生的双边教学活动，激发学生的学习兴趣，培养学生热爱科学，主动参与、乐于探究的精神.
2.在实验过程中，进一步培养学生严谨的科学态度和与其他同学的协作精神.
【教学重点】
在实验中探究串联电路中电流的规律.
【教学难点】
组织、指导学生在探究过程中，认真观察、分析、得出正确结论.
【教具准备】
电池、开关、灯泡、电铃、导线、投影仪、多媒体课件
【教学课时】
1课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师在黑板上画一个由两个小灯泡组成的串联电路，并标出各点（如图），引导学生思考电路中各点的电流之间有什么关系？
教师启发学生进行各种猜想并积极发言：
生1：我猜想电流是由大到小的，电流每经过一个小灯泡，就消耗一部分电能，回到负极时就最小了.
生2：我认为灯泡一样亮，电路中各点的电流应该相同.
生3：我有不同意见，我觉得电流有时大有时小.如大灯泡比较亮，它需要的电流大，小灯泡暗，需要的电流就小，好像与用电器有关.
生4：我的想法是导线粗的地方电流大；导线细的地方电流小.像粗水管中的水流大，细水管中的水流小一样.
师 同学们的猜想很多，那到底谁说的对呢？下面我们就一起通过实验来探究串联电路中的电流规律.
【进行新课】
知识点1 串联电路中电流的规律
1.设计实验
师 既然同学们的猜想听起来似乎都挺有道理，而大家又都坚持己见，下面我们就针对上面的4种猜想分成4个小组，讨论一下我们的猜想应如何设计实验才能得到验证.
学生按4种猜想分成了4个小组，并针对猜想制订了自己的实验计划.
甲组：我们用电源、导线、开关和3个小灯泡组成了如图甲所示的串联电路，然后在甲图中取A、B、C、D四点分别串联电流表就可得出结论.
乙组：我们组用电源、导线、开关和2个灯泡组成了串联电路（如图乙），然后在A、B、C三点分别串联接入电流表，并测出该点的相应电流值.
丙组：我们组用电源、导线、开关、大灯泡、小灯泡、电铃组成一个串联电路（如图丙），然后在A、B、C、D四点分别串联接入电流表.
丁组：我们组的设计和乙组大体相同，电路图如丁图，只是将A、B、C三点间换成了不同粗细的导线进行了实验.
2.进行实验
教师点评学生设计的实验计划，并引导学生动手进行实验，教师及时给予指导.（实验中由于电源、开关、导线的质量问题，接触不良问题，学生会有许多实验难关，教师要耐心指导）
教师提醒实验时要注意的问题：
①连接电路时，开关应断开.
②电流表应串联在被测电路中.
③应从电源正极（或负极）起按电路图将元件逐个首尾顺次连接起来.
④接通电路前必须先用电流表的大量程试触，若发现电流表指针反偏，则应调换正、负接线柱；若超过量程，则要更换更大量程的电流表；若偏转角度过小，则应改用小量程.
⑤读数时要客观、精确，视线与刻度线垂直，读数完毕，断开开关，切断电源，整理好仪器.
⑥为了公正客观，电路中可以测3次，最好是再多选几点多测几次.
3.分析实验数据，得出结论
学生分组完成实验后，针对各组的实验现象和实验数据，总结出实验结论.
甲组：我们组用了三个灯泡，猜想的是电流从正极回到负极时会越变越小，实际结果是A、B、C、D四点的电流值都几乎相同.
乙组：我们组猜想的是串联电路中各处电流相同，而实验结果表明A、B、C三处的电流也几乎相同，符合猜想.
丙组：我们组猜想用电器不同时，串联电路中通过各用电器的电流也不同，即通过大灯泡、小灯泡和电铃的电流不同，可是实验结果是A、B、C、D四点的电流趋于相等.
丁组：我们组用粗、细导线（并改变导线位置）做了两次实验，两次实验稍有偏差，但在同一电路中，A、B、C三点的电流值相等.
教师鼓励学生的回答并进行总结和板书.
板书：经过实验证明串联电路中的电流处处相等，即I＝I1＝I2＝…＝In
师 串联电路的电流规律是由同学们自己设计实验方案得出的.我们做完作业，在交卷之前，总要再次检查一遍，看看解题是否合理，步骤是否得当，结果是否正确，同样，一项实验完成之后，我们也要从实验原理、操作、数据可靠性方面进行评估、检查、反思，看看此实验的的可信度如何，有哪些值得总结的经验或要吸取的教训，下面就请大家交流讨论自己的实验心得吧！
生1：我在平时连接实物电路时很粗心，以致小灯泡不亮，后来发现把电池的同一个极连入了电路，把电路连接到电池的两极，灯就亮了.
生2：我在实验中发现电流表反偏了，经检查把电流表的正、负接线柱接反了，交换接线柱后就正常了.
生3：我在实验中发现，电流表偏转角度太小，无法读数，我把它换到小量程，偏转就明显了，说明实验中要选择合适量程才能精确读数.
生4：我的电流表没有接入电路时，指针不对准零刻度线，我觉得会影响读数.
生5：我们小组的数据中，三次电流并不正好相等，有微小的差别，你觉得影响实验结论吗？
教师鼓励学生的回答，并引导学生思考：在串联电路中电流为什么处处相等呢？
学生思考后很疑惑，不知如何回答.
教师总结：因为电流是电荷的定向移动形成的，电流的大小与单位时间内通过导体某横截面的电荷的多少有关.在电流稳定流动时，单位时间流进某段导体的电荷多少一定等于同样时间流出这段导体的电荷的多少.这样才不会使电荷在某处中断或堆积，才会保持电流持续稳定的流动，所以串联电路中的电流处处相等，即I＝I1＝I2＝…In.
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
知识点2 串联电路电流的综合实验探究题
师 学习了串联电路的电流规律后，我们还要进一步了解关于串联电路电流的综合性探究题，下面我们就一起来探究一个例题.
例题 （多媒体展示）在“探究串联电路中各点的电流有什么关系”时，小明设计实验如下：
把两个灯泡L1、L2串联起来接到如图所示电路中，分别把图中A、B、C各点断开，把 接入，测量流过的电流，看看它们之间有什么关系.换上另外两个小灯泡，再次测量三点的 ，看看是否还有同样的关系.
下表是两次测量的记录数据.
分析和论证：
（1）在拆接电路时，开关S必须处于 状态.
（2）结论：串联电路中各处 相等.
答案：电流表 电流 （1）断开 （2）电流
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
【教师结束语】
通过本节课的学习，我们知道了串联电路中的电流处处相等，关于并联电路的电流规律我们下一节课再进行探究，这节课我们就学到这.谢谢！
课后作业
完成本课时对应课后练习.
1.本课是在学生初步了解电路和电流的概念，认识了串联电路的特点以及会正确使用电流表测量电流的基础上，通过让学生在观察中提出问题、进行猜想、设计实验方案、动手实验、收集数据、对数据进行分析论证、评估交流等自主活动，让学生初步体验科学探究的过程，初步领会科学研究的方法.
2.对实验数据的处理要求学生采取实事求是的态度，不草率、不弄虚做假，如有偏差，共同研究存在的原因.而实验编组不能太少，应该让每个学生有尽可能多的机会动手，若学生实验有困难，教师可进行一次本实验的示范操作，以减少学生实验的盲目性，示范时应把知识、技能、非智力因素交叉融合在一起，提高学生动手实验的兴趣和能力.
1.串联电路中的电流处处相等，即I＝I1＝I2＝…In.
2.实验中仅凭测量2到3次电流就得到串联电路中电流处处相等的结论，是不完全的，最好要串联更多的小灯泡，选择不同的地方多测量几次.
1.新型电池
自第二次世界大战以来，为了适应工业以及宇宙航行等新技术的发展需要，先后研制成了多种新型电池.
研制新型电池都遵循这样一个方向，即自重小、体积小、容量大、温度适应范围宽、使用安全、储存期长、维护方便.应用于空间技术方面的电池还特别注意性能可靠、密封性好，能经受得住各种严酷的空间环境和发射环境的考验.
下面简单介绍几种新型电池：
（1）锌银电池
锌银电池通称为银锌电池，采用氢氧化钾或氢氧化钠为电解液，由银作正极材料，锌作负极材料.由银制成的正极上的活性物质是多孔性银，由锌制成的负极上的活性物质主要是氧化锌.灌入电解液，经充电后，正极的银变成二价的氧化银，负极的氧化锌变成锌.锌银电池一般装在塑料壳内或装在铝合金、不锈钢的外壳内.
锌银电池的主要优点是比能量高，适宜于大电流放电的锌银电池应用于军事、航空、移动的通信设备、电子仪器和人造卫星、宇宙航行等方面.制成钮扣式微型的锌银电池应用于电子手表、助听器、计算机和心脏起搏器等.
（2）锂电池
锂在自然界是最轻的金属元素.以锂为负极，与适当的正极匹配.以锂作为负极的电池都叫锂电池.目前试用的一种是以高氯酸锂为电解质，由聚氟化碳作正极材料的锂电池，另一种以溴化锂为电解质由二氧化硫为正极材料的锂电池.
锂电池的主要优点是在较小的体积或自重下，能放出较大的电能（能量比锌银电池大得多），放电时电压十分平稳，储存寿命长，能在很宽广的温度范围内有效工作.应用和锌银电池相同.从发展趋势看，锂电池的竞争能力将超过锌银电池.
（3）太阳电池
目前常用的太阳电池是由硅制成的；一般在电子型单晶硅的小片上用扩散法渗进一薄层硼，以得到P-N结，然后再加上电极.当日光直射到渗了硼的薄层面上时两极间就产生电动势.这种电池可用作人造卫星上仪器的电源.除硅外，砷化镓也是制作太阳电池的好材料.
2.生物电池有什么妙用
随着科学技术的发展，人们利用树叶、核桃壳、玉米芯、垃圾、锯末等废弃物作为“燃料”，用来制造电池，这类电池叫生物电池.和普通电池相比，生物电池有很多优点，它不仅结构简单，工作可靠，不放热，不损坏电路板，成本低，而且无噪声，不污染环境，也不易失火和爆炸.
现在，一些海上信号灯、航标灯和海上无线电设备已经使用由细菌、海水等有机物发电的生物电池.用生物电池作动力的模型船，也已经在大海中航行了.有人设想把整个海洋作为一个巨大的生物电池，在海洋上建立起电力工业基地.
还有人设想，将生物电池作为一种电力来源在宇宙飞船上使用.大家知道，载人宇宙飞船在太空中航行时，宇航员生活在一个封闭的环境中，如果飞船中设计建立一个物质转变的闭合循环系统，就可以将宇航员代谢排出的二氧化碳、尿粪转化成可以利用的氧气、水和食物.要实现飞船内的物质循环，生物电池是必不可少的.美国科学家经过实验，已在发射的“双子星座”和“阿波罗”号宇宙飞船上使用了生物电池.生物电池放出电能，用来通信和控制宇宙飞船，使飞船内实现物质循环.飞船没有什么废物可丢弃，就可以轻装前进，飞向神秘的太空深处.

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