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第十七章 第4节《欧姆定律在串、并联电路中的应用》“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）
教学目标
物理观念
深入理解欧姆定律在串联电路和并联电路中的具体应用，明确电流、电压、电阻在串、并联电路中的规律与欧姆定律的联系。
（2）能够从能量转化和守恒的角度，分析串、并联电路中电能的分配与欧姆定律的关系，进一步构建完整的电学知识体系。
认识到欧姆定律在解决实际电路问题中的核心地位，体会其在电路分析、设计以及故障排查等方面的重要应用价值。
（2）能运用欧姆定律在串、并联电路中的应用知识，解释生活和生产中常见的电学现象，如家庭电路中用电器的连接方式与工作原理等，强化物理知识与实际生活的紧密联系。
科学思维
通过对串、并联电路的分析，运用欧姆定律进行逻辑推理，培养学生从基本规律出发解决复杂问题的能力，提升逻辑思维的严密性。
（2）采用等效思维方法，将复杂的串、并联电路简化为简单的等效电路进行分析，理解等效电阻的概念，锻炼学生思维的灵活性和创造性。
能够根据串、并联电路的特点和欧姆定律，对电路中的物理量进行定量计算和定性分析，培养演绎推理能力。
（2）在解决电路问题时，鼓励学生从不同角度思考，对多种解决方案进行批判性思考和评估，培养批判性思维和创新思维。
科学探究
经历运用欧姆定律解决串、并联电路实际问题的探究过程，学会提出问题、建立物理模型、设计解决方案、实施探究、分析结果并得出结论的科学探究方法。
（2）根据具体的电路问题，能够合理选择实验器材，设计实验电路，制定探究步骤，培养学生科学探究的规划和实践能力。
在探究过程中，熟练使用电学实验仪器，如电压表、电流表、滑动变阻器等，规范操作并准确记录数据，提高实验操作技能和数据处理能力。
（2）能够对探究过程和结果进行反思与评价，分析实验误差和方案的合理性，培养严谨的科学态度和不断改进的科学精神。
科学态度与责任
1.（1）在运用欧姆定律解决问题的过程中，秉持实事求是的科学态度，尊重实验数据和物理规律，不主观臆断，确保结论的科学性和可靠性。
（2）培养勇于面对困难和挫折的精神，在解决复杂电路问题时，不轻易放弃，积极寻找解决问题的方法，培养坚韧不拔的科学品质。
2.（1）认识到物理知识对推动科技进步和社会发展的重要作用，增强将物理知识应用于实际的意识和责任感，关注电学知识在现代科技中的应用。
（2）培养学生对科学技术的好奇心和求知欲，鼓励学生积极探索物理世界的奥秘，树立正确的科学价值观。
教学重难点
重点
掌握欧姆定律在串联电路中的应用，能熟练运用串联电路电流、电压、电阻的规律（，，）结合欧姆定律（）进行电路计算和分析。
（2）掌握欧姆定律在并联电路中的应用，能熟练运用并联电路电流、电压、电阻的规律（，，）结合欧姆定律进行电路计算和分析。
理解等效电阻的概念，能够计算串、并联电路的等效电阻，并运用等效电阻解决相关电路问题。
（2）学会运用欧姆定律分析和解决生活和生产中的实际串、并联电路问题，如电路故障分析、用电器功率计算等。
难点
理解在串、并联电路中，当部分电阻发生变化时，如何运用欧姆定律分析电路中各部分电流、电压的变化情况，这需要较强的逻辑推理和综合分析能力。
（2）从微观角度理解串、并联电路中电流、电压和电阻关系与欧姆定律本质的联系，即电子在电路中的运动情况与宏观物理量之间的关系，这需要一定的抽象思维能力。
能够运用欧姆定律和串、并联电路规律，分析和解决复杂的混联电路问题，混联电路结合了串联和并联的特点，分析过程较为复杂，需要学生具备较强的综合运用知识的能力。
（2）培养学生在解决实际电路问题时，准确建立物理模型的能力，将实际问题转化为可运用欧姆定律和串、并联电路规律解决的物理问题，这需要学生对实际问题有深入的理解和对物理知识的灵活运用。
教学方法
讲授法：系统讲解欧姆定律在串、并联电路中的应用原理、等效电阻概念及相关计算方法，确保学生掌握关键知识和技能。
案例分析法：通过分析实际生活中的串、并联电路案例，如家庭电路、电子设备电路等，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的知识应用能力和分析问题能力。
小组合作探究法：组织学生分组讨论和解决复杂电路问题，共同探究解决方案，培养学生的团队协作精神、交流能力和创新思维。
多媒体辅助教学法：运用动画、图片、视频等多媒体资源，直观展示串、并联电路的电流流向、电压分布以及电阻变化对电路的影响，帮助学生理解抽象的物理概念和规律。
教学道具素材
实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、定值电阻（不同阻值）、开关、导线、电路板等，用于演示和验证串、并联电路的相关规律。
多媒体课件：包含串、并联电路的动态分析图、等效电阻计算的动画演示、实际电路案例的图片和视频、练习题及答案等资料，辅助教学。
教学过程
复习导入
知识回顾
通过提问引导学生回顾欧姆定律的内容及公式：“欧姆定律的内容是什么？其表达式是什么？”请学生回答。
回顾串联电路和并联电路的基本特点，在黑板上画出串联和并联电路的示意图，让学生分别说出串联电路中电流、电压、电阻的规律，以及并联电路中电流、电压、电阻的规律。
提出问题
展示一个简单的串联电路，其中一个电阻的阻值发生变化，提问学生：“根据欧姆定律和串联电路的特点，电路中的电流和其他电阻两端的电压会如何变化？”
再展示一个并联电路，改变其中一条支路的电阻，提问：“此时干路电流和其他支路的电流会怎样改变？”通过这些问题引出本节课要学习的欧姆定律在串、并联电路中的应用。
学生活动
积极思考并回答老师关于欧姆定律和串、并联电路特点的提问，回顾相关知识。
观察老师展示的电路，思考电阻变化对电路中其他物理量的影响，引发对新知识的探索欲望。
设计意图：通过复习旧知识，巩固学生对欧姆定律和串、并联电路基本特点的理解，为学习新知识做好铺垫。通过提出问题，引发学生的认知冲突，激发学生的学习兴趣和探究欲望。
及时评价：对学生的回答进行点评，肯定正确回答，纠正错误或不准确的表述，鼓励学生积极思考。
欧姆定律在串联电路中的应用
原理讲解
结合串联电路的特点（电流处处相等，总电压等于各部分电压之和，总电阻等于各电阻之和）和欧姆定律，讲解在串联电路中如何运用欧姆定律进行电路分析和计算。
以两个电阻 和 串联为例，推导串联电路中各电阻两端电压与总电压的关系：因为 且 ，，，所以 ，，，得出串联电路中各电阻两端电压与电阻成正比的结论。
例题讲解
给出一道串联电路的例题：在一个串联电路中，电源电压为 ，电阻 ，，求电路中的电流以及 和 两端的电压。
引导学生分析题目，确定已知量和未知量，根据串联电路特点和欧姆定律列出解题步骤：
首先求串联电路的总电阻 。
然后根据欧姆定律 ，可得电路中的电流 。
最后求 两端的电压 ， 两端的电压 。
强调解题过程中要注意物理量的对应关系和单位统一。
学生活动
认真听讲，理解欧姆定律在串联电路中的应用原理和推导过程。
跟随老师的思路，参与例题的分析和解答过程，学习解题方法和规范。
设计意图：通过原理讲解和例题示范，让学生掌握欧姆定律在串联电路中的应用方法，学会运用串联电路特点和欧姆定律进行电路计算，培养学生的逻辑推理和计算能力。
及时评价：观察学生在例题学习过程中的反应，对理解较快、能跟上思路的学生给予肯定，对理解有困难的学生及时给予指导，确保学生掌握解题方法。
欧姆定律在并联电路中的应用
原理讲解
依据并联电路的特点（各支路两端电压相等，干路电流等于各支路电流之和，总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和）和欧姆定律，讲解在并联电路中如何运用欧姆定律。
以两个电阻 和 并联为例，推导并联电路中各支路电流与总电流的关系：因为 ，，，由 可得 ，，，进而得出 ，，即并联电路中各支路电流与电阻成反比的结论。
例题讲解
给出一道并联电路的例题：在一个并联电路中，电源电压为 ，电阻 ，，求干路电流以及通过 和 的电流。
引导学生分析题目，按照并联电路特点和欧姆定律进行解题：
先求并联电路的总电阻 ，由 ，可得 。
根据欧姆定律求干路电流 。
求通过 的电流 ，通过 的电流 。
再次强调解题规范和物理量的对应关系。
学生活动
认真学习欧姆定律在并联电路中的应用原理和推导过程。
参与例题的分析与解答，掌握并联电路的计算方法。
设计意图：通过原理推导和例题讲解，让学生理解欧姆定律在并联电路中的应用方式，学会运用并联电路规律和欧姆定律解决实际问题，进一步提升学生的分析和计算能力。
及时评价：对学生在并联电路例题学习中的表现进行评价，鼓励学生积极思考，对出现的问题及时纠正，确保学生理解和掌握相关知识。
等效电阻的概念与应用
概念讲解
讲解等效电阻的概念：对于一个复杂的电路，用一个电阻来代替整个电路对电流的阻碍作用，这个电阻就叫做该电路的等效电阻。等效电阻在电路分析中可以简化电路，方便计算。
结合串联和并联电路的电阻计算公式，强调等效电阻与各电阻之间的关系，如串联电路等效电阻等于各电阻之和，并联电路等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和。
应用举例
展示一个由多个电阻组成的串联或并联电路，讲解如何计算其等效电阻，并利用等效电阻来分析电路中的电流和电压。例如，对于一个由三个电阻 ，， 串联的电路，其等效电阻 。若电源电压为 ，则电路中的电流 。
再展示一个并联电路，如 ，， 并联，计算等效电阻 ，所以 。当电源电压为 时，干路电流 。
学生活动
理解等效电阻的概念，认识其在电路分析中的作用。
跟随老师的讲解，参与等效电阻计算和电路分析的过程，掌握计算方法。
设计意图：让学生理解等效电阻的概念，学会计算串、并联电路的等效电阻，并运用等效电阻简化电路分析，培养学生的等效思维和解决复杂问题的能力。
及时评价：通过提问学生等效电阻的计算方法和应用，检查学生的掌握情况，对回答正确的学生给予肯定，对理解有误的学生进行纠正和指导。
实际电路问题分析
案例展示
展示一些生活和生产中的实际串、并联电路案例，如家庭电路中多个用电器的连接，电子设备中电路板上电阻的组合等。
以家庭电路为例，讲解各用电器之间是并联关系，分析当某个用电器（如电热水器）接入或断开时，对其他用电器两端电压和干路电流的影响。
小组讨论
将学生分成小组，给出一些实际电路问题，如已知家庭电路中部分用电器的电阻和电源电压，分析当某一用电器损坏时，电路中各部分的电流、电压变化情况；或者给出一个电子设备的简单电路，要求学生分析其中电阻的串并联关系，并计算相关物理量。
每个小组讨论并尝试解决问题，教师巡视各小组，适时给予指导和提示，引导学生运用欧姆定律以及串、并联电路的特点进行分析。
成果分享与总结
各小组派代表分享小组讨论的结果，讲解问题的分析思路和解决方案。
教师对各小组的表现进行点评，总结解决实际电路问题的一般方法和要点，强调要准确判断电路的连接方式，灵活运用欧姆定律和串、并联电路的规律进行分析和计算。同时，鼓励学生在生活中多观察、多思考，将物理知识与实际应用紧密结合。
学生活动
积极参与小组讨论，运用所学知识分析实际电路问题，与小组成员交流合作，共同寻找解决方案。
认真倾听其他小组的分享，学习不同的分析思路和方法，反思自己小组的讨论过程。
设计意图：通过实际电路问题的分析和小组讨论，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，提高学生的团队协作和交流能力，让学生体会物理知识在生活和生产中的广泛应用。
及时评价：对各小组的讨论过程和分享结果进行全面评价，肯定小组讨论中的积极表现和创新思路，对存在的问题进行详细分析和指导，鼓励学生在今后遇到实际问题时能够更加熟练地运用物理知识解决。
（六）课堂小结
知识总结
引导学生回顾本节课所学内容，包括欧姆定律在串联电路和并联电路中的应用原理、等效电阻的概念及计算方法，以及如何运用这些知识解决实际电路问题。
强调重点知识，如串联电路中电压分配与电阻的关系、并联电路中电流分配与电阻的关系，以及等效电阻在简化电路分析中的重要作用。
方法归纳
总结解决串、并联电路问题的一般方法，如先确定电路连接方式，再根据相应规律结合欧姆定律进行分析和计算；在分析复杂电路时，可通过等效电阻将其简化。
鼓励学生在面对实际问题时，要善于将其转化为物理模型，运用所学物理知识进行求解。同时，在解决问题过程中要注重逻辑推理和规范解题。
学生活动
跟随教师引导，回顾本节课重点知识和方法，加深记忆。
思考自己在知识和方法上的收获与不足，与同学分享学习心得。
设计意图：帮助学生梳理知识体系，巩固重点知识，总结学习方法，培养学生的反思和总结能力，为学生后续学习电学知识奠定良好基础。
及时评价：对学生的回顾和分享进行补充和完善，鼓励学生在今后学习中不断进步，针对学生提出的不足，给予指导和建议，引导学生进一步提升学习效果。
（七）布置作业
基础性作业
完成教材课后习题中关于欧姆定律在串、并联电路应用的计算和分析题目，巩固课堂所学知识。例如，教材某页第 X 题，要求学生计算给定串、并联电路中的电流、电压和电阻等物理量；第 X 题，分析电路中电阻变化时各部分物理量的变化情况。
画出家庭电路的简单示意图，分析各用电器之间的连接方式，并运用欧姆定律和串、并联电路规律，解释为什么不同用电器工作时互不影响。
拓展性作业
假设你是一名电子工程师，需要设计一个满足特定要求的电路，其中包含若干电阻，部分电阻需串联，部分需并联。请画出设计电路图，并运用欧姆定律计算各电阻的阻值、电路中的电流以及各电阻两端的电压。
查阅资料，了解欧姆定律在现代科技（如智能电网、电动汽车充电电路等）中的应用实例，写一篇简短的报告介绍其工作原理以及欧姆定律在其中所起的作用。
六、教学反思
成功之处：通过复习导入，有效唤起学生已有的知识储备，为新知识的学习做好铺垫。在讲解欧姆定律在串、并联电路中的应用时，通过原理推导、例题讲解和实际案例分析，逐步引导学生掌握相关知识和解题方法，学生对基本概念和计算方法的掌握较好。小组讨论环节激发了学生的学习积极性和团队协作精神，提高了学生解决实际问题的能力。
不足之处：在讲解复杂电路问题，如混联电路时，部分学生理解起来仍存在困难，不能准确判断电阻的串并联关系以及各物理量之间的相互影响。在小组讨论过程中，个别学生参与度不高，未能充分发挥小组讨论的优势。此外，由于课堂时间有限，对一些拓展性内容，如欧姆定律在现代科技中复杂应用的讲解不够深入，学生对其理解仅停留在表面。
改进措施：在今后的教学中，对于复杂电路问题，应增加更多实例和练习，采用分层递进的方式引导学生分析，帮助学生逐步掌握分析方法。加强对小组讨论的组织和引导，明确每个学生的任务和职责，鼓励学生积极参与讨论。对于拓展性内容，可以安排学生在课后通过查阅资料、小组合作探究等方式进一步深入学习，然后在课堂上进行分享和交流，加深学生对物理知识在实际应用中的理解。

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