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(共34张PPT)
第4节 跨学科实践：电路创新设计展示
九年级物理上册 教科版2024年
第三章　简单电路
学习目标
01
02
03
04
物理观念
学生能够准确运用所学的电路知识，设计出具有创新性的电路。
科学思维
在电路创新设计过程中使学生学会电路连接的方法。在电路创新设计过程中进一步体会串并联电路。
科学探究
通过小组合作的方式进行电路创新设计，培养学生的团队协作能力、问题解决能力和自主探究能力。
科学态度与责任
培养学生把所学的电路知识应用于实际的水平。激发学生对电学知识的兴趣，培养学生的创新意识和科学精神。
重点难点
①引导学生综合运用电路知识进行创新设计。
②确保学生在设计过程中遵循电路安全原则。
教学重点
启发学生的创新思维，使学生能够突破常规，设计出独特的电路。
教学难点
课堂导入
美丽的彩灯点亮城市的夜晚，点缀着我们丰富的生活......
如果彩灯其中一个灯泡坏了，会导致一串彩灯都熄灭，我们能对彩灯电路进行改进呢？
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
活动
设计1：改进小彩灯的连接电路
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
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
缺点：并联的小灯泡多，可能比较耗电。
方案一：根据并联电路特点知，可将全部小灯泡并联接入电路。
L1
······
······
L2
L3
L4
优点：一盏灯泡开路，其余灯泡还能工作。
2.改进方案设计：
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
方案二：先并联再串联，组成混联电路。
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？
改进的彩灯连接方式
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
3.成果展示：
　　对比两个方案，同学们选择方案二对小彩灯进行了改进：先将小灯泡两个两个地并联，再把它们串联起来。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。
改进的彩灯连接方式
你还有更好的想法吗？
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
　　我们可以向生产厂家建议，在一个灯泡里并联两根灯丝。这样的灯泡串联起来，即便一根灯丝断了，也不会整串熄灭。
······
我看到的LED灯带里面2个灯珠并联后再串联。这样的好处是什么呢
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
我们看看生活中的彩灯究竟是怎样设计的呢？
1.剪掉一个小彩灯，其他灯仍能工作。
观察结果：
2.灯是串联的，不是先并联、再串联。
为什么呢？
上灯丝
下灯丝（绝缘物质覆盖）
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。
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
4.活动总结：
1.每个灯泡实际上只有一根灯丝发光，下面的金属丝是起备份作用的。
2.灯丝和灯丝是串联的，所以小彩灯是串联电路。
3.设计电路时，要考虑串并联特点，结合生活实际，设计实用的电路。
【学习任务一】串、并联电路的设计
某单位保密室有两道门，只有当两道门都关上时（关上一道门相当于闭合一个开关），值班室内的指示灯才会亮，表明门都关上了。如图几个电路图中符合要求的电路图是（　　）
解：由题知，只有当两道门都关上时，值班室内的指示灯才会亮；
A．由电路图可知，只闭合S1时，灯泡发光，再闭合开关S2时，会造成电源短路，故A错误；
B．由电路图可知，两开关都闭合时灯泡才会发光，否则不发光，故B正确；
C．由电路图可知，只闭合S2时，灯泡发光，再闭合开关S1时，会造成电源短路，故C错误；
D．由电路图可知，闭合任意一个开关时，灯泡都能发光，故D错误。故选：B。
B
探究新知一　改进小彩灯的连接电路
探究新知二　回答问题正确显示器
活动
设计2：回答问题正确显示器
　　老师提问，学生抢答。答正确灯就亮，错误灯就不亮。
　　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。
某同学设计的回答问题正确显示器
你知道该回答问题正确显示器
是如何工作的吗？
探究新知二　回答问题正确显示器
　　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。
1.工作原理：
硬纸板的后面是怎样连线的呢？
某同学设计的回答问题正确显示器
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
探究新知二　回答问题正确显示器
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
回答问题正确显示器背面线路连接图
A
B
2.线路连接：
探究新知二　回答问题正确显示器
能不能设计出一个回答正确时还能发出声音的装置。
这个装置很有价值，可以用于知识竞赛。
······
探究新知二　回答问题正确显示器
回答问题正确显示器（发声）
问题
力的单位
长度单位
答案
牛顿
焦耳
欧姆
米
另一个我同学设计了一款，回答正确时还能发出声音的装置。
3.设计改进：
老师提出问题，学生回答，答对正确答案时，灯亮起同时装置发出提示音。
该装置又是如何工作的呢？
探究新知二　回答问题正确显示器
1.问题、正确答案、灯应该怎么连接
讨论交流
问题一
正确答案
2.不同问题之间应该怎么连接；电铃安装在什么位置
串联
并联
问题一
正确答案
问题二
正确答案
装置内部结构
探究新知二　回答问题正确显示器
4.活动总结：
力的单位
牛顿
长度单位
焦耳
欧姆
米
S1
S2
1.电铃与灯并联，保证一个可用。
2.提问：闭合S，提问；
回答：闭合S2，接触点A，灯亮，电铃响。
3.我们在电路设计时，既要考虑串并联，
功能，还要考虑器材的使用。
【学习任务二】设计电路图
汽车装有安全带未系提示系统，当司机坐上去，座椅下的开关S1闭合，若未系安全带，安全带控制开关S2断开，则语音提示：“请系好安全带”；若系上安全带，安全带控制开关S2闭合，语音提示器不工作。如图中R是限流电阻，起到保护电路的作用，符合上述要求的电路图是（　　）
解：当乘客坐上去，满足设置的压力条件时，座椅下的开关S1闭合，若未系安全带，即安全带控制开关S2断开，则语音提示：“请系好安全带”；系上安全带后，安全带控制开关S2闭合，语音提示器不工作，则将语音提示器短路了，只有A正确。故选：A。
A
探究新知二　回答问题正确显示器
探究新知三　病房呼叫电路
设计3：病房呼叫电路
　　许多医院的病房中，病人在需要护理时，
通过按一个呼叫器就能及时通知到值班室的护士。
该仪器工作原理是什么呢？
为了搞清楚这一问题，我们试着设计一个呼叫电路。
探究新知三　病房呼叫电路
1.病房呼叫电路的功能：
①病人在病床上按开关；②护士听到铃声，看指示灯；③知道哪个病人需要服务。
　　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，护士就知道哪一位病人需要护理，并及时到来。
2.设计方案：
护士值班室
病房
探究新知三　病房呼叫电路
能不能用一个电铃呢？
能每个电灯串一个电铃就行了。
　　如果在值班室，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？
讨论交流
探究新知三　病房呼叫电路
S1
S2
S3
S4
L1
L2
L3
L4
S1
S2
S3
S4
L1
L2
L3
L4
方案一
方案二
方案一更符合实际
探究新知三　病房呼叫电路
1.电路设计不仅要考虑串并联；
2.开关的种类、安装位置是否方便；
3.用电器的规格、灯的亮度等；
4. 电源是否稳定、是否安全等。
你的收获
【学习任务三】设计电路图
高铁列车车厢内有两个相邻的洗手间，洗手间门上有个锁，门锁住即相当于电路
中的开关闭合。若两个相邻的洗手间都有人并且门都锁住时，红灯L亮表示“有人”，若两洗手间门都没有锁住或只有一个洗手间门锁住时，红灯不亮表示乘客可以使用。如图所示，请你按上述要求将电路连接完整。
解：由题知，两个洗手间都有人并锁住时（即两个开关都闭合），灯亮；如果两洗手间都没有人或者只有一个有人时，灯不亮，这说明两个开关串联后再与灯泡串联在电路中，如图所示：
探究新知三　病房呼叫电路
课堂小结
电路创新设计展示
病房呼叫电路
回答问题正确显示器
改进小彩灯的连接电路
课堂练习
1. （2014 邗江区一模）教室里投影仪的光源是强光灯泡，发光时必须用风扇给予降温。为了保证灯泡不被烧坏，要求：带动风扇的电动机启动后，灯泡才能发光；风扇不转，灯泡不能发光。则在下图所示的四个电路图中符合要求的是（　　）
【解析】解：当电风扇的电动机启动后，灯泡才能发光；风扇不转，灯泡不能发光，故电动机和灯泡并联且应当有一个开关在干路中，一个开关在灯泡的支路中；
A、闭合开关，灯泡与电动机会同时工作，不符合题意；
B、开关在干路上，开关闭合后，灯泡与电动机同时工作，不符合题意；
C、闭合开关，灯泡便工作，不符合题意；
D、闭合开关电动机工作，然后闭合灯泡支路开关，灯泡工作，符合题意。故选：D。
D
2. （2024 海曙区模拟）扶手电梯通常会在出入口各设置一个紧急制动按钮（如图）。当乘客出现摔伤或踩踏等意外事故时，只要迅速按下任意一个按钮，开关断开，电梯内部电动机立刻停止工作，这样就能避免伤害加重。下列选项中符合上述电梯工作情况的电路是（　　）
【解析】解：根据题意可知，当乘客出现摔伤或踩踏等意外事故时，只要迅速按下任意一个按钮，开关断开，电梯内部电动机立刻停止工作，这说明两个开关相互影响，是串联的，故A正确。故选：A。
A
课堂练习
3. （2014 北京）小宁用四盏灯、两个开关，设计了教室的照明电路，要求每个开关都能独立控制两盏灯。如图所示的电路图中，符合要求的是（　　）
【解析】解：由题意可知，教室的照明电路额定电压均为220V，则四盏灯全部正常发光，则它们之间的连接方式只能是并联；每个开关都能独立控制两盏灯，则开关在控制得两盏灯的干路上，
A、四盏灯串联，故A错误；
B、四盏灯并联，每个开关都能独立控制两盏灯，故B正确，符合题意；
C、四盏灯并联，一个开关为总开关，控制四盏灯，故C错误；
D、四盏灯并联，两个开关同时控制其中两个灯泡，另两个灯泡没有开关，故D错误。故选：B。
B
课堂练习
4. （2025 龙湾区二模）人脸识别道闸为校园安全竖起一道屏障，人脸识别成功后开关S1闭合，灯泡发光；闸机感应到人靠近时开关S2闭合，电动机M工作，打开闸门放行。人脸识别未成功，灯泡和电动机M均不工作。下列电路设计符合要求的是（　　）
【解析】解：由题意可知，灯泡和电动机能独立工作，互不影响，即两者并联，开关S1控制整个电路，位于干路上，开关S2控制电动机，在电动机的支路上，故C符合题意。
故选：C。
C
课堂练习
布置作业
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：查阅资料，了解生活中的彩灯种类和设计电路图。
谢谢聆听

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