资源简介

3.4《电阻的串联和并联》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 粤教版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于粤教版高中物理必修第三册第三章第四节，是电路基础知识的重要组成部分。教材通过实验探究与理论推导相结合的方式，引导学生理解电阻串联和并联的基本规律，并掌握等效电阻的计算方法。该知识点不仅是后续学习闭合电路欧姆定律、电功率分配的基础，也为学生建立“等效替代”这一重要物理思想打下基础，在整个电学体系中具有承上启下的关键作用。
学情分析
高二学生已具备一定的电学基础知识，如电流、电压、电阻的概念及欧姆定律的应用能力，也熟悉基本电路的连接方式。但对复杂电路的分析仍存在思维障碍，尤其在多电阻组合时难以理清电流路径和电压分配关系。学生的抽象思维能力和逻辑推理能力正处于发展阶段，容易将串并联公式机械记忆而忽视其物理本质。因此，教学中应注重创设真实情境，借助实验观察与数据对比，帮助学生从现象中归纳规律，强化“结构—功能—等效”之间的联系，提升建模与迁移能力。
课时教学目标
物理观念
1. 理解电阻串联和并联的电路结构特征，掌握串并联电路中电流、电压的分布规律。
2. 能运用欧姆定律推导出串联总电阻和并联总电阻的表达式，并能进行简单计算。
科学思维
1. 通过实验数据分析和理论推导，培养归纳推理与演绎推理能力，体会“等效替代法”在电路简化中的应用价值。
2. 能根据实际电路图判断电阻间的连接关系，并利用串并联规律解决简单的等效变换问题。
科学探究
1. 设计并完成测量串联和并联电路中各支路电流、电压的实验，记录数据并分析规律。
2. 在实验过程中合理选择仪器、规范操作，提升动手实践能力和团队协作意识。
科学态度与责任
1. 养成实事求是的科学态度，尊重实验数据，敢于质疑异常结果并寻找原因。
2. 认识电路知识在日常生活（如家庭照明、电器维修）中的广泛应用，增强安全用电意识和社会责任感。
教学重点、难点
重点
1. 电阻串联和并联的电流、电压特点及其规律总结。
2. 串联总电阻和并联总电阻的公式推导与应用。
难点
1. 并联电路总电阻小于任一分支电阻的理解与解释。
2. “等效替代”思想的建构及其在电路分析中的灵活运用。
教学方法与准备
教学方法
实验探究法、讲授法、合作学习法、情境教学法
教具准备
干电池组、开关、导线若干、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω）、电流表、电压表、滑动变阻器、多媒体课件、实物投影仪
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活情境引入，激发认知冲突。 （一）、展示家庭节日彩灯电路故障案例。
教师播放一段短视频：春节期间，一串由多个小灯泡组成的装饰彩灯突然全部熄灭。家长拆开检查发现其中一个灯丝烧断，更换后整串灯恢复发光。
提问引导：“为什么一个灯泡坏了会导致整串灯都不亮？这说明这些小灯泡是如何连接的？”
预设学生回答：“可能是连在一起的。”“一个坏了，电流就过不去了。”
教师继续追问：“那如果我们家里的客厅灯和卧室灯同时开着，一个坏了另一个还能亮吗？它们又是怎么连的？”
通过对比两种不同现象，引发学生思考电路连接方式的不同带来的功能差异。
（二）、提出驱动性问题，明确学习任务。
教师总结：“刚才我们看到的现象背后，其实隐藏着两种最基本的电路连接方式——串联和并联。今天我们就来深入研究这两种连接方式中电阻的规律。我们的核心任务是：如何用最少的电阻‘代替’一组复杂的电阻，让电源感受到的效果完全一样？这就是‘等效电阻’的秘密。”
板书课题：§3.4 电阻的串联和并联 1. 观看视频，回忆生活经验。
2. 思考并回答教师提问。
3. 对比不同电路现象，产生疑问。
4. 明确本节课的学习目标和任务。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题回应：☆☆☆
兴趣投入：☆☆☆
设计意图 以贴近生活的彩灯故障为切入点，创设真实问题情境，激活已有经验，形成认知冲突，自然引出串并联概念。通过设问引导学生关注“连接方式决定功能表现”，为后续探究奠定心理动机。同时提出“等效替代”的核心挑战，赋予学习明确的任务导向。
实验探究
【15分钟】 一、分组实验，探究串联电路规律。 （一）、搭建串联电路，测量关键数据。
教师发放实验任务单，指导学生按以下步骤操作：
1. 使用两节干电池作为电源（约3V），依次连接开关、电流表、两个定值电阻R =5Ω、R =10Ω，最后回到电源负极，构成串联电路。
2. 将电压表分别并联在R 两端、R 两端以及两个电阻整体两端，测量各自的电压U 、U 、U总。
3. 将电流表先后接入电路中的三个不同位置（如电源正极后、R 与R 之间、R 之后），测量电流I 、I 、I 。
4. 记录所有数据于表格中，并计算U +U 是否等于U总，I 、I 、I 是否相等。
教师巡视各小组，提醒注意电表量程选择、正负接线柱方向、读数精确到最小分度值的一半，并鼓励小组成员分工合作。
（二）、引导数据分析，归纳串联规律。
待多数小组完成实验后，教师邀请一组代表上台通过实物投影展示他们的数据记录表：
例如：
测量点U(V)I(A)R 1.0 0.2 R 2.00.2R +R 3.00.2
教师提问：“你们发现了什么共同规律？”
引导学生总结：
① 串联电路中电流处处相等，即 I = I = I = … = In；
② 串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，即 U = U + U + … + Un。
进一步启发：“既然每个电阻都遵循欧姆定律，那么总电阻R应该满足什么关系？”
引导学生写出：U = I·R，U = I·R ，U = I·R ，代入得 I·R = I·R + I·R R = R + R 。
得出结论：串联总电阻等于各分电阻之和，R = R + R + … + Rn。
二、类比迁移，探究并联电路规律。 （一）、重构电路，开展并联实验。
教师提示：“现在我们将同样的两个电阻改为并联连接，请大家重新接线。”
指导学生将R 和R 的一端共同接到电源正极，另一端共同接到负极，形成两条独立支路。
保持电源不变，将电流表分别接入干路、R 支路、R 支路，测量总电流I、支路电流I 、I 。
将电压表并联在任意一个电阻两端（或直接测电源电压），观察U 、U 、U总的关系。
再次记录数据并分析。
（二）、组织交流汇报，提炼并联特性。
选取另一组数据进行展示：
测量点U(V)I(A)R 支路3.0 0.6 R 支路3.00.3干路3.00.9
提问：“电压有什么特点？电流又如何分配？”
引导学生发现：
① 并联电路各支路两端电压相等，且等于电源电压，即 U = U = U = … = Un；
② 干路电流等于各支路电流之和，即 I = I + I + … + In。
接着追问：“能否像串联那样推导出总电阻的表达式？”
提示使用欧姆定律：I = U/R，I = U/R ，I = U/R ，代入得 U/R = U/R + U/R 1/R = 1/R + 1/R 。
强调这是倒数关系，不是直接相加！并指出：并联总电阻比任何一个分电阻都小，可用“人多力量大，通道越多越通畅”来类比理解。 1. 分组搭建串联电路，测量数据。
2. 分析数据，归纳电流电压规律。
3. 改接并联电路，重复测量过程。
4. 参与讨论，理解并联总电阻特性。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
规律表述：☆☆☆
设计意图 通过亲手实验获取第一手数据，强化“从实验中来”的科学精神。采用对比式探究策略，先研串后究并，便于学生横向比较异同。教师适时引导公式推导，实现从感性认识到理性思维的跃迁。特别针对“并联总电阻更小”这一反直觉现象，用生活化比喻化解理解障碍，促进深层认知建构。
理论深化
【10分钟】 一、公式推导，揭示等效本质。 （一）、从定义出发，重审等效思想。
教师在黑板上画出一个由三个电阻R 、R 、R 组成的复杂混联电路（如R 与R 并联后再与R 串联）。
提问：“如果我们要知道这个电路从电源角度看进去的总效果，该怎么办？”
引导学生想到：“可以一步步化简，先把并联部分换成一个等效电阻R'并，再把这个R'与R 串联，求出最终的R总。”
强调：“所谓‘等效’，就是指用一个理想电阻代替原电路的一部分后，外部电路的工作状态不变，特别是电流和电压保持一致。”
（二）、数学推演，建立一般模型。
教师板书演示：
对于n个电阻串联：由U = U + U + ... + Un，且I相同，
I·R = I·R + I·R + ... + I·Rn R = R + R + ... + Rn。
对于n个电阻并联：由I = I + I + ... + In，且U相同，
U/R = U/R + U/R + ... + U/Rn 1/R = 1/R + 1/R + ... + 1/Rn。
特别说明当只有两个电阻并联时，可变形为：R = (R ×R )/(R +R )，方便快速计算。
二、典型例题，巩固应用能力。 （一）、出示课本例题，示范解题步骤。
题目：已知R =6Ω，R =3Ω，将它们并联后接在6V电源上，求：（1）并联总电阻；（2）干路电流；（3）各支路电流。
教师边讲解边板书：
解：（1）由1/R = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 = 1/2 R = 2Ω
或用公式R = (6×3)/(6+3) = 18/9 = 2Ω
（2）由欧姆定律，I = U/R = 6V / 2Ω = 3A
（3）I = U/R = 6V/6Ω = 1A，I = U/R = 6V/3Ω = 2A，验证I = I + I = 3A
强调单位统一、公式书写规范、结果带单位。
（二）、设置变式训练，拓展思维深度。
提问：“若再并联一个R =2Ω的电阻，总电阻会怎样变化？”
引导学生计算新总电阻：1/R' = 1/2 + 1/2 = 1 R' = 1Ω，明显减小。
总结规律：并联的电阻越多，总电阻越小，导电能力越强。 1. 观察电路图，理解等效思想。
2. 跟随教师推导公式，做好笔记。
3. 听讲解，理解例题解法。
4. 参与变式思考，深化规律认识。
评价任务 公式理解：☆☆☆
例题掌握：☆☆☆
思维参与：☆☆☆
设计意图 通过典型电路图直观呈现“等效替代”的应用场景，使抽象概念具象化。系统梳理公式来源，突出数学工具在物理规律表达中的精准性。精选例题体现完整解题流程，培养学生规范意识。设置递进式问题链，促使学生主动迁移知识，实现从“学会”到“会学”的转变。
迁移应用
【10分钟】 一、回归生活，解释初始疑问。 （一）、破解彩灯谜题，首尾呼应。
教师再次播放开头的彩灯视频片段。
提问：“现在你能解释为什么一个灯坏了整串都不亮了吗？”
引导学生回答：“因为这些小灯泡是串联连接的，一旦某处断开，整个电路就没有电流通过。”
追问：“那家里房间的灯为什么可以独立控制？”
学生答：“是并联的，各自有独立通路。”
教师补充：“正是由于并联的独立性，才使得现代家庭用电既方便又安全。”
二、拓展延伸，认识实际应用。 （一）、介绍节日彩灯的真实结构。
教师揭秘：“其实很多装饰彩灯并不是纯串联，而是采用‘混联’或‘跳接式’设计。比如每个灯泡内部并联一个‘分流电阻’或‘击穿元件’，当灯丝断裂时，电压升高导致该元件导通，维持电路连通，其他灯仍可工作。”
展示简易原理图：
讲解：“这种设计体现了工程师如何巧妙利用电路原理解决实际问题。”
（二）、探讨安全用电常识。
提问：“为什么不能在一个插座上插太多大功率电器？”
引导学生从并联角度分析：多个电器并联使用，总电流增大，可能导致电线过热甚至引发火灾。
强调：“了解电路规律不仅是为了考试，更是为了守护生命安全。” 1. 解释彩灯现象，巩固知识。
2. 观察原理图，理解工程设计。
3. 参与讨论，认识电路危害。
4. 增强安全用电意识。
评价任务 现象解释：☆☆☆
图示理解：☆☆☆
安全意识：☆☆☆
设计意图 通过回扣导入情境，实现教学闭环，让学生体验“学以致用”的成就感。引入真实工程技术案例，拓宽视野，感受物理与生活的深度融合。结合安全教育，落实立德树人根本任务，体现知识学习的社会价值，培养学生作为未来公民的责任担当。
课堂总结
【5分钟】 一、结构化回顾，构建知识网络。 （一）、师生共同梳理本节要点。
教师引导学生一起完成知识框架：
“今天我们围绕‘等效电阻’这一核心概念，研究了两种基本连接方式：
1. 串联：电流处处相等（I=I =I ），总电压等于分压之和（U=U +U ），总电阻等于分阻之和（R=R +R ）。
2. 并联：电压处处相等（U=U =U ），总电流等于支流之和（I=I +I ），总电阻倒数等于分阻倒数之和（1/R=1/R +1/R ），且总电阻小于任一分支电阻。”
二、升华式结语，启迪人生智慧。 （一）、引用名言，感悟科学精神。
教师深情总结：“正如物理学家费曼所说：‘What I cannot create, I do not understand.’ 我们今天所学的每一个公式，都不是凭空而来，而是源于无数实验的积累与严谨的逻辑推导。当我们亲手测量每一组数据，当我们一步步推导出那个简洁优美的表达式时，我们不仅仅是在记忆知识，更是在创造属于自己的理解。
串联教会我们：每一个环节都至关重要，哪怕是最微小的电阻，也会在总电压中留下它的印记——人生亦如此，每一步坚持都在累积最终的高度。
并联则告诉我们：多样性带来更强的通达性，多一条路径，就多一份希望——团队协作的力量，永远大于个体的简单相加。
愿你们在未来的学习道路上，既能像串联一样坚定执着，也能像并联一样开放包容，用智慧点亮属于自己的光芒。” 1. 跟随回顾，整理笔记。
2. 思考总结，内化感悟。
3. 感受科学之美。
4. 领悟人生哲理。
评价任务 知识复述：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用结构化与升华式相结合的总结方式，既帮助学生系统梳理知识脉络，形成清晰的认知结构，又通过富有诗意的语言将物理规律升华为人生哲理，实现情感态度价值观的自然渗透。引用费曼名言增强学术厚重感，结尾寄语激励学生全面发展，体现教育的温度与高度。
作业设计
一、基础巩固题
1. 有两个电阻R =4Ω，R =6Ω，将它们串联接在10V电源上，求：
　（1）电路中的电流；
　（2）R 两端的电压；
　（3）R 两端的电压。
2. 若将上述两电阻改为并联，仍接在10V电源上，求：
　（1）并联后的总电阻；
　（2）干路总电流；
　（3）通过R 的电流；
　（4）通过R 的电流。
二、能力提升题
3. 如图所示电路，R =12Ω，R =6Ω，电源电压为6V。
　（1）求R 与R 并联后的等效电阻R并；
　（2）求电路中的总电流I；
　（3）若在干路上串联一个R =2Ω的电阻，求此时电路的总电阻和总电流。
　（电路图如下）
三、实践探究题
4. 查阅资料或询问家长，了解家中空调、冰箱、电视机等大功率电器的额定功率，估算它们同时工作时的总电流。结合本节课知识，谈谈你对“不要随意在一个插座上插多个大功率电器”的理解，并写一段不少于100字的安全用电倡议书。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. （1）R = 4+6 = 10Ω，I = U/R = 10V/10Ω = 1A
　（2）U = I·R = 1A×4Ω = 4V
　（3）U = I·R = 1A×6Ω = 6V
2. （1）1/R = 1/4 + 1/6 = 3/12 + 2/12 = 5/12 R = 12/5 = 2.4Ω
　（2）I = U/R = 10V/2.4Ω ≈ 4.17A
　（3）I = U/R = 10V/4Ω = 2.5A
　（4）I = U/R = 10V/6Ω ≈ 1.67A
二、能力提升题
3. （1）1/R并 = 1/12 + 1/6 = 1/12 + 2/12 = 3/12 = 1/4 R并 = 4Ω
　（2）I = U/R并 = 6V/4Ω = 1.5A
　（3）R总 = R并 + R = 4Ω + 2Ω = 6Ω，I总 = U/R总 = 6V/6Ω = 1A
板书设计
§3.4 电阻的串联和并联
核心思想：等效替代
一、串联电路（Series）
　　结构：首尾相连，一条路径
　　电流：I = I = I = … = In　　→ 处处相等
　　电压：U = U + U + … + Un　→ 分压叠加
　　电阻：R = R + R + … + Rn　　→ 直接相加
二、并联电路（Parallel）
　　结构：并列连接，多条支路
　　电压：U = U = U = … = Un　→ 两端相等
　　电流：I = I + I + … + In　　→ 分流相加
　　电阻：1/R = 1/R + 1/R + … + 1/Rn → 倒数和
　　　　　　 R < min(R ,R ,...)
三、应用启示
　　 家庭电路：并联 → 独立控制
　　 安全警示：避免过载 → 防止火灾
教学反思
成功之处
1. 以生活彩灯故障为线索贯穿始终，实现了“情境—问题—探究—应用”的完整闭环，极大提升了学生的学习兴趣和参与度。
2. 实验设计层次分明，先串后并，数据真实可信，学生在动手操作中深刻理解了电流电压的分布规律，有效突破了抽象思维的障碍。
3. 结尾升华自然贴切，将物理规律与人生哲理有机融合，既巩固了知识，又进行了情感态度价值观的渗透，体现了“教书育人”的深层追求。
不足之处
1. 实验环节时间稍显紧张，个别小组未能完成全部测量，下次可提前预装部分电路模块以节省接线时间。
2. 对于并联电阻公式的数学推导，部分基础薄弱学生理解仍有困难，需在后续练习中加强个别辅导。
3. 作业第三题涉及课外调查，可能因学生家庭条件差异导致完成情况不均，应提供替代性任务选项。

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