資源簡介

3.4《電阻的串聯和并聯》課時教案
學科 物理 年級冊別 高二上冊 共1課時
教材 粵教版高中物理必修第三冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于粵教版高中物理必修第三冊第三章第四節，是電路基礎知識的重要組成部分。教材通過實驗探究與理論推導相結合的方式，引導學生理解電阻串聯和并聯的基本規律，并掌握等效電阻的計算方法。該知識點不僅是后續學習閉合電路歐姆定律、電功率分配的基礎，也為學生建立“等效替代”這一重要物理思想打下基礎，在整個電學體系中具有承上啟下的關鍵作用。
學情分析
高二學生已具備一定的電學基礎知識，如電流、電壓、電阻的概念及歐姆定律的應用能力，也熟悉基本電路的連接方式。但對復雜電路的分析仍存在思維障礙，尤其在多電阻組合時難以理清電流路徑和電壓分配關系。學生的抽象思維能力和邏輯推理能力正處于發展階段，容易將串并聯公式機械記憶而忽視其物理本質。因此，教學中應注重創設真實情境，借助實驗觀察與數據對比，幫助學生從現象中歸納規律，強化“結構—功能—等效”之間的聯系，提升建模與遷移能力。
課時教學目標
物理觀念
1. 理解電阻串聯和并聯的電路結構特征，掌握串并聯電路中電流、電壓的分布規律。
2. 能運用歐姆定律推導出串聯總電阻和并聯總電阻的表達式，并能進行簡單計算。
科學思維
1. 通過實驗數據分析和理論推導，培養歸納推理與演繹推理能力，體會“等效替代法”在電路簡化中的應用價值。
2. 能根據實際電路圖判斷電阻間的連接關系，并利用串并聯規律解決簡單的等效變換問題。
科學探究
1. 設計并完成測量串聯和并聯電路中各支路電流、電壓的實驗，記錄數據并分析規律。
2. 在實驗過程中合理選擇儀器、規范操作，提升動手實踐能力和團隊協作意識。
科學態度與責任
1. 養成實事求是的科學態度，尊重實驗數據，敢于質疑異常結果并尋找原因。
2. 認識電路知識在日常生活（如家庭照明、電器維修）中的廣泛應用，增強安全用電意識和社會責任感。
教學重點、難點
重點
1. 電阻串聯和并聯的電流、電壓特點及其規律總結。
2. 串聯總電阻和并聯總電阻的公式推導與應用。
難點
1. 并聯電路總電阻小于任一分支電阻的理解與解釋。
2. “等效替代”思想的建構及其在電路分析中的靈活運用。
教學方法與準備
教學方法
實驗探究法、講授法、合作學習法、情境教學法
教具準備
干電池組、開關、導線若干、定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω）、電流表、電壓表、滑動變阻器、多媒體課件、實物投影儀
教學環節 教師活動 學生活動
情境導入
【5分鐘】 一、生活情境引入，激發認知沖突。 （一）、展示家庭節日彩燈電路故障案例。
教師播放一段短視頻：春節期間，一串由多個小燈泡組成的裝飾彩燈突然全部熄滅。家長拆開檢查發現其中一個燈絲燒斷，更換后整串燈恢復發光。
提問引導：“為什么一個燈泡壞了會導致整串燈都不亮？這說明這些小燈泡是如何連接的？”
預設學生回答：“可能是連在一起的。”“一個壞了，電流就過不去了。”
教師繼續追問：“那如果我們家里的客廳燈和臥室燈同時開著，一個壞了另一個還能亮嗎？它們又是怎么連的？”
通過對比兩種不同現象，引發學生思考電路連接方式的不同帶來的功能差異。
（二）、提出驅動性問題，明確學習任務。
教師總結：“剛才我們看到的現象背后，其實隱藏著兩種最基本的電路連接方式——串聯和并聯。今天我們就來深入研究這兩種連接方式中電阻的規律。我們的核心任務是：如何用最少的電阻‘代替’一組復雜的電阻，讓電源感受到的效果完全一樣？這就是‘等效電阻’的秘密。”
板書課題：§3.4 電阻的串聯和并聯 1. 觀看視頻，回憶生活經驗。
2. 思考并回答教師提問。
3. 對比不同電路現象，產生疑問。
4. 明確本節課的學習目標和任務。
評價任務 現象描述：☆☆☆
問題回應：☆☆☆
興趣投入：☆☆☆
設計意圖 以貼近生活的彩燈故障為切入點，創設真實問題情境，激活已有經驗，形成認知沖突，自然引出串并聯概念。通過設問引導學生關注“連接方式決定功能表現”，為后續探究奠定心理動機。同時提出“等效替代”的核心挑戰，賦予學習明確的任務導向。
實驗探究
【15分鐘】 一、分組實驗，探究串聯電路規律。 （一）、搭建串聯電路，測量關鍵數據。
教師發放實驗任務單，指導學生按以下步驟操作：
1. 使用兩節干電池作為電源（約3V），依次連接開關、電流表、兩個定值電阻R =5Ω、R =10Ω，最后回到電源負極，構成串聯電路。
2. 將電壓表分別并聯在R 兩端、R 兩端以及兩個電阻整體兩端，測量各自的電壓U 、U 、U總。
3. 將電流表先后接入電路中的三個不同位置（如電源正極后、R 與R 之間、R 之后），測量電流I 、I 、I 。
4. 記錄所有數據于表格中，并計算U +U 是否等于U總，I 、I 、I 是否相等。
教師巡視各小組，提醒注意電表量程選擇、正負接線柱方向、讀數精確到最小分度值的一半，并鼓勵小組成員分工合作。
（二）、引導數據分析，歸納串聯規律。
待多數小組完成實驗后，教師邀請一組代表上臺通過實物投影展示他們的數據記錄表：
例如：
測量點U(V)I(A)R 1.0 0.2 R 2.00.2R +R 3.00.2
教師提問：“你們發現了什么共同規律？”
引導學生總結：
① 串聯電路中電流處處相等，即 I = I = I = … = In；
② 串聯電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和，即 U = U + U + … + Un。
進一步啟發：“既然每個電阻都遵循歐姆定律，那么總電阻R應該滿足什么關系？”
引導學生寫出：U = I·R，U = I·R ，U = I·R ，代入得 I·R = I·R + I·R R = R + R 。
得出結論：串聯總電阻等于各分電阻之和，R = R + R + … + Rn。
二、類比遷移，探究并聯電路規律。 （一）、重構電路，開展并聯實驗。
教師提示：“現在我們將同樣的兩個電阻改為并聯連接，請大家重新接線。”
指導學生將R 和R 的一端共同接到電源正極，另一端共同接到負極，形成兩條獨立支路。
保持電源不變，將電流表分別接入干路、R 支路、R 支路，測量總電流I、支路電流I 、I 。
將電壓表并聯在任意一個電阻兩端（或直接測電源電壓），觀察U 、U 、U總的關系。
再次記錄數據并分析。
（二）、組織交流匯報，提煉并聯特性。
選取另一組數據進行展示：
測量點U(V)I(A)R 支路3.0 0.6 R 支路3.00.3干路3.00.9
提問：“電壓有什么特點？電流又如何分配？”
引導學生發現：
① 并聯電路各支路兩端電壓相等，且等于電源電壓，即 U = U = U = … = Un；
② 干路電流等于各支路電流之和，即 I = I + I + … + In。
接著追問：“能否像串聯那樣推導出總電阻的表達式？”
提示使用歐姆定律：I = U/R，I = U/R ，I = U/R ，代入得 U/R = U/R + U/R 1/R = 1/R + 1/R 。
強調這是倒數關系，不是直接相加！并指出：并聯總電阻比任何一個分電阻都小，可用“人多力量大，通道越多越通暢”來類比理解。 1. 分組搭建串聯電路，測量數據。
2. 分析數據，歸納電流電壓規律。
3. 改接并聯電路，重復測量過程。
4. 參與討論，理解并聯總電阻特性。
評價任務 操作規范：☆☆☆
數據準確：☆☆☆
規律表述：☆☆☆
設計意圖 通過親手實驗獲取第一手數據，強化“從實驗中來”的科學精神。采用對比式探究策略，先研串后究并，便于學生橫向比較異同。教師適時引導公式推導，實現從感性認識到理性思維的躍遷。特別針對“并聯總電阻更小”這一反直覺現象，用生活化比喻化解理解障礙，促進深層認知建構。
理論深化
【10分鐘】 一、公式推導，揭示等效本質。 （一）、從定義出發，重審等效思想。
教師在黑板上畫出一個由三個電阻R 、R 、R 組成的復雜混聯電路（如R 與R 并聯后再與R 串聯）。
提問：“如果我們要知道這個電路從電源角度看進去的總效果，該怎么辦？”
引導學生想到：“可以一步步化簡，先把并聯部分換成一個等效電阻R'并，再把這個R'與R 串聯，求出最終的R總。”
強調：“所謂‘等效’，就是指用一個理想電阻代替原電路的一部分后，外部電路的工作狀態不變，特別是電流和電壓保持一致。”
（二）、數學推演，建立一般模型。
教師板書演示：
對于n個電阻串聯：由U = U + U + ... + Un，且I相同，
I·R = I·R + I·R + ... + I·Rn R = R + R + ... + Rn。
對于n個電阻并聯：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。
特別說明當只有兩個電阻并聯時，可變形為：R = (R ×R )/(R +R )，方便快速計算。
二、典型例題，鞏固應用能力。 （一）、出示課本例題，示范解題步驟。
題目：已知R =6Ω，R =3Ω，將它們并聯后接在6V電源上，求：（1）并聯總電阻；（2）干路電流；（3）各支路電流。
教師邊講解邊板書：
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）由歐姆定律，I = U/R = 6V / 2Ω = 3A
（3）I = U/R = 6V/6Ω = 1A，I = U/R = 6V/3Ω = 2A，驗證I = I + I = 3A
強調單位統一、公式書寫規范、結果帶單位。
（二）、設置變式訓練，拓展思維深度。
提問：“若再并聯一個R =2Ω的電阻，總電阻會怎樣變化？”
引導學生計算新總電阻：1/R' = 1/2 + 1/2 = 1 R' = 1Ω，明顯減小。
總結規律：并聯的電阻越多，總電阻越小，導電能力越強。 1. 觀察電路圖，理解等效思想。
2. 跟隨教師推導公式，做好筆記。
3. 聽講解，理解例題解法。
4. 參與變式思考，深化規律認識。
評價任務 公式理解：☆☆☆
例題掌握：☆☆☆
思維參與：☆☆☆
設計意圖 通過典型電路圖直觀呈現“等效替代”的應用場景，使抽象概念具象化。系統梳理公式來源，突出數學工具在物理規律表達中的精準性。精選例題體現完整解題流程，培養學生規范意識。設置遞進式問題鏈，促使學生主動遷移知識，實現從“學會”到“會學”的轉變。
遷移應用
【10分鐘】 一、回歸生活，解釋初始疑問。 （一）、破解彩燈謎題，首尾呼應。
教師再次播放開頭的彩燈視頻片段。
提問：“現在你能解釋為什么一個燈壞了整串都不亮了嗎？”
引導學生回答：“因為這些小燈泡是串聯連接的，一旦某處斷開，整個電路就沒有電流通過。”
追問：“那家里房間的燈為什么可以獨立控制？”
學生答：“是并聯的，各自有獨立通路。”
教師補充：“正是由于并聯的獨立性，才使得現代家庭用電既方便又安全。”
二、拓展延伸，認識實際應用。 （一）、介紹節日彩燈的真實結構。
教師揭秘：“其實很多裝飾彩燈并不是純串聯，而是采用‘混聯’或‘跳接式’設計。比如每個燈泡內部并聯一個‘分流電阻’或‘擊穿元件’，當燈絲斷裂時，電壓升高導致該元件導通，維持電路連通，其他燈仍可工作。”
展示簡易原理圖：
講解：“這種設計體現了工程師如何巧妙利用電路原理解決實際問題。”
（二）、探討安全用電常識。
提問：“為什么不能在一個插座上插太多大功率電器？”
引導學生從并聯角度分析：多個電器并聯使用，總電流增大，可能導致電線過熱甚至引發火災。
強調：“了解電路規律不僅是為了考試，更是為了守護生命安全。” 1. 解釋彩燈現象，鞏固知識。
2. 觀察原理圖，理解工程設計。
3. 參與討論，認識電路危害。
4. 增強安全用電意識。
評價任務 現象解釋：☆☆☆
圖示理解：☆☆☆
安全意識：☆☆☆
設計意圖 通過回扣導入情境，實現教學閉環，讓學生體驗“學以致用”的成就感。引入真實工程技術案例，拓寬視野，感受物理與生活的深度融合。結合安全教育，落實立德樹人根本任務，體現知識學習的社會價值，培養學生作為未來公民的責任擔當。
課堂總結
【5分鐘】 一、結構化回顧，構建知識網絡。 （一）、師生共同梳理本節要點。
教師引導學生一起完成知識框架：
“今天我們圍繞‘等效電阻’這一核心概念，研究了兩種基本連接方式：
1. 串聯：電流處處相等（I=I =I ），總電壓等于分壓之和（U=U +U ），總電阻等于分阻之和（R=R +R ）。
2. 并聯：電壓處處相等（U=U =U ），總電流等于支流之和（I=I +I ），總電阻倒數等于分阻倒數之和（1/R=1/R +1/R ），且總電阻小于任一分支電阻。”
二、升華式結語，啟迪人生智慧。 （一）、引用名言，感悟科學精神。
教師深情總結：“正如物理學家費曼所說：‘What I cannot create, I do not understand.’ 我們今天所學的每一個公式，都不是憑空而來，而是源于無數實驗的積累與嚴謹的邏輯推導。當我們親手測量每一組數據，當我們一步步推導出那個簡潔優美的表達式時，我們不僅僅是在記憶知識，更是在創造屬于自己的理解。
串聯教會我們：每一個環節都至關重要，哪怕是最微小的電阻，也會在總電壓中留下它的印記——人生亦如此，每一步堅持都在累積最終的高度。
并聯則告訴我們：多樣性帶來更強的通達性，多一條路徑，就多一份希望——團隊協作的力量，永遠大于個體的簡單相加。
愿你們在未來的學習道路上，既能像串聯一樣堅定執著，也能像并聯一樣開放包容，用智慧點亮屬于自己的光芒。” 1. 跟隨回顧，整理筆記。
2. 思考總結，內化感悟。
3. 感受科學之美。
4. 領悟人生哲理。
評價任務 知識復述：☆☆☆
情感共鳴：☆☆☆
價值認同：☆☆☆
設計意圖 采用結構化與升華式相結合的總結方式，既幫助學生系統梳理知識脈絡，形成清晰的認知結構，又通過富有詩意的語言將物理規律升華為人生哲理，實現情感態度價值觀的自然滲透。引用費曼名言增強學術厚重感，結尾寄語激勵學生全面發展，體現教育的溫度與高度。
作業設計
一、基礎鞏固題
1. 有兩個電阻R =4Ω，R =6Ω，將它們串聯接在10V電源上，求：
　（1）電路中的電流；
　（2）R 兩端的電壓；
　（3）R 兩端的電壓。
2. 若將上述兩電阻改為并聯，仍接在10V電源上，求：
　（1）并聯后的總電阻；
　（2）干路總電流；
　（3）通過R 的電流；
　（4）通過R 的電流。
二、能力提升題
3. 如圖所示電路，R =12Ω，R =6Ω，電源電壓為6V。
　（1）求R 與R 并聯后的等效電阻R并；
　（2）求電路中的總電流I；
　（3）若在干路上串聯一個R =2Ω的電阻，求此時電路的總電阻和總電流。
　（電路圖如下）
三、實踐探究題
4. 查閱資料或詢問家長，了解家中空調、冰箱、電視機等大功率電器的額定功率，估算它們同時工作時的總電流。結合本節課知識，談談你對“不要隨意在一個插座上插多個大功率電器”的理解，并寫一段不少于100字的安全用電倡議書。
【答案解析】
一、基礎鞏固題
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、能力提升題
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總 = R并 + R = 4Ω + 2Ω = 6Ω，I總 = U/R總 = 6V/6Ω = 1A
板書設計
§3.4 電阻的串聯和并聯
核心思想：等效替代
一、串聯電路（Series）
　　結構：首尾相連，一條路徑
　　電流：I = I = I = … = In　　→ 處處相等
　　電壓：U = U + U + … + Un　→ 分壓疊加
　　電阻：R = R + R + … + Rn　　→ 直接相加
二、并聯電路（Parallel）
　　結構：并列連接，多條支路
　　電壓：U = U = U = … = Un　→ 兩端相等
　　電流：I = I + I + … + In　　→ 分流相加
　　電阻：1/R = 1/R + 1/R + … + 1/Rn → 倒數和
　　　　　　 R < min(R ,R ,...)
三、應用啟示
　　 家庭電路：并聯 → 獨立控制
　　 安全警示：避免過載 → 防止火災
教學反思
成功之處
1. 以生活彩燈故障為線索貫穿始終，實現了“情境—問題—探究—應用”的完整閉環，極大提升了學生的學習興趣和參與度。
2. 實驗設計層次分明，先串后并，數據真實可信，學生在動手操作中深刻理解了電流電壓的分布規律，有效突破了抽象思維的障礙。
3. 結尾升華自然貼切，將物理規律與人生哲理有機融合，既鞏固了知識，又進行了情感態度價值觀的滲透，體現了“教書育人”的深層追求。
不足之處
1. 實驗環節時間稍顯緊張，個別小組未能完成全部測量，下次可提前預裝部分電路模塊以節省接線時間。
2. 對于并聯電阻公式的數學推導，部分基礎薄弱學生理解仍有困難，需在后續練習中加強個別輔導。
3. 作業第三題涉及課外調查，可能因學生家庭條件差異導致完成情況不均，應提供替代性任務選項。

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