《探究串、并联电路的电流规律》教学设计

发布时间:2014-11-01    编辑:教案中心小组    来源:网络&投稿

教材分析

本节教材是在学生初步了解电路和电流的概念及认识了串联电路和并联电路的特点、会正确使用电流表的基础上,通过教师提出问题后,由学生进行科学的猜想、设计实验方案、动手实验收集数据、对数据进行分析讨论、交流评估的过程,初步领会科学实验的方法。

通过本节课的教学,学生应该熟练应用电流表测量电流、会根据问题的提出设计实验并选择器材并进行实验,从而掌握串并联电路电流的规律。新课程标准只要求学生真正经历探究过程的各个环节,对探究结论的正确性不做评价。新教材更突出过程与方法、更加注重合作交流等新的学习方式。

教学目标

1.探究串联电路中电流的规律,训练连接电路和使用电流表的技能;

2.切身体验科学探究的全过程,领会科学研究的方法;

3.培养严谨的科学态度和分组协作的精神。

教学重点与难点

学生自主设计方案,并且在正确连接电路和使用电流表的基础上进行实验并能通过交流、总结、反思得出初步结论这几个环节是本节课的重点和难点。

教具准备

实验仪器:小灯泡多只(不同规格)、电键、电源、导线、开关、电流表、实物展示台、多媒体等等

教学流程设计

教学过程

一、情景设置,激智启疑

导体中流过的电流类似于水管中流过的水流,水的流动形成了水流,电荷的定向移动形成了电流。

电流既看不见也摸不着,怎样才能知道它的大小呢?人们发现,电流通过导体时会产生各种效应,我们可以根据产生的效应的大小来判断电流的大小。例如电流通过灯泡时,灯丝变热发光,这是电流的热效应,同一个灯泡放光热暗,表明通过灯泡的电流越小,灯泡热亮,表明通过灯泡的电流越大。

把任意两个灯泡连接到电路中,请问两小灯泡的连接方式有几种?两种:串联和并联。请大家分别画出这两种电路图。

(串联电路) (并联电路)

提出问题:大家猜想一下在串联电路中,通过灯泡L1和L2的电流之间又有什么样的关系呢?并联电路中干路电流和各支路电流之间什么关系呢?

二、开放思想,大胆猜想

同学们可以结合上次我们组装串联电路实验或者日常生活中所见到的一些现象,各小组分组讨论,然后大胆的提出自己的猜想并给出恰当的理由:

小组1:因为我们的串联在电路中灯泡一样亮,我们猜想串联电路电流处处相等。

小组2:我们猜想串联电路中电流从正极出发越来越小。因为在电源的外部电流的方向是从电源的正极出发,流经用电器,回到电源的负极。

小组3:我们猜想串联电路电流从负极往正极越来越小。因为我们的灯泡靠近负极的比较亮。

小组4:我们猜想串联电路电流靠近电源两极比较大,中间比较小。因为我们的两只灯泡一开始靠近负极的比较亮,把它们互换位置后,靠近正极的又比较亮。

小组5:我们猜想串联电路电流从正极往负极越来越小。因为我们的灯泡靠近正极的比较亮。

小组6:我们猜想串联电路中电流从正极出发越来越小。电流每经过一个小灯泡就消耗了一部分电能,回到负极时就小了。

小组7:我们猜想串联电路电流从负极往正极越来越小。因为在电路中,虽然在电源的外部,电流的方向是从电源的正极出发,流经用电器,再回到负极,但是在电路中真正流动的是自由电子啊!我们知道河道中在流动中水流在流动时,逐渐减小,电流的流动类似于流动的水流,所以猜想串联电路电流从负极往正极越来越小。

同学们一下子提出这么多的猜想,猜想的理由也是各不相同,为了找到串联电路中电流的规律,下面我们对这些猜想进行分类,这些猜想大致可以分为两大类:电流相等和不相等,认为电流不相等的也可以分为三大类:靠近正极的电流大,靠近负极的电流大和靠近两级的电流大。

串联电路中电流关系

那么,在这么多猜想中,到底哪种或者那些猜想才是正确的呢?我们通过探究活动来寻找答案。

三、设计方案、交流合作

前面大家有了猜想,讨论一下应该如何设计实验才能证实我们的猜想,各小组给出自己的设计方案。

方案一:测两个点的电流:①电源正极和灯泡L1之间的电流;②电源负极灯泡L2和之间的电流。

方案二:测三个点的电流:①电源正极和灯泡L1之间的电流;②灯泡L1和灯泡L2之间的电流;③灯泡L2和电源负极之间的电流。

师:小组1和小组2设计方案略有不同,小组1测量2个点的电流,小组2测量3个点的电流,那么那个小组的方案更好呢?

生:小组2方案更好。

师:为什么?

生:如果A、B、C三点电流相等,那么猜想1正确;如果C点电流大于B点电流,B点电流又大于A点电流,那么猜想2正确;如果反过来,A点电流大于B点电流,B点电流又大于C点电流,那么猜想3正确;如果A点电流和C点电流都比B点电流大,那么猜想4正确。

师:其它小组的同学是否还有其他的设计方案,是否还有补充?

补充方案1:我们认为他们还应变换两个灯泡的位置,因为如果A点电流大于B点电流,B点电流又大于C点电流,他们就认为猜想3正确;可是如果变换两个灯泡的位置后,情况改变了,那么结论就不可靠了。

师:也就是说,你们认为这个实验不但应该多做几次,还应该变换两个灯泡的位置后,重复实验。这样才能提高实验的准确性。大家认为呢?

生:嗯。

补充方案2:我认为还应更换两个灯泡重复他们刚才的实验或者在电路中多接入几个小灯泡进行实验,这样实验更具有代表性。

最终方案:使用电压不同的电源,粗细不同的导线,使用多个灯泡进行实验,测量A、B、C三点的电流。

下面同学们设计一个表格,用以记录我们测量的A、B、C三点电流的数据。请一组同学上来展示自己所设计的表格。

实验组数

A点的电流IA/A

B点的电流IB/A

C点的电流IC/A

1

2

3

四、进行分组实验,收集数据

下面第一列、第三列同学按照我们刚才提供的思路,探究串联电路电流规律,第二组,第四组探究并联电路电流规律。

教师提醒学生实验时要注意正确使用电流表,把实验结果如实地记录下来,填写在下面的实验记录中,并把实验中遇到的问题也记下来。

实验组数

A点的电流IA/A

B点的电流IB/A

C点的电流IC/A

1

2

3

五、分析数据,得出结论

(一)分析串联电路电流数据,得出结论

师:请大家断开开关,放下手中的实验。下面我们来看一下串联电路中同学们测量的实验数据,请第一列、第三列同学提供串联电路测得的电流数据。

实验组数

A点的电流IA/A

B点的电流IB/A

C点的电流IC/A

1

0.36

0.36

0.36

2

0.44

0.44

0.44

3

0.52

0.52

0.52

4

0.5

0.5

2.5

5

0.48

0.48

0.48

请大家分别分析一下实验数据。

生:我们组测得A、B、C三点的电流值相同。我们组测得的数据是……

生:我们组也观察到A、B、C三点的电流值相同。我们组测得的数据是……

生:我们猜想电流靠近电源两极比较大,但结果A、B、C三点一样大。我们组测得的数据是……

生:我猜想电流经过灯泡后要小一些,回到负极时电流会变小,结果实验测得的电流没有变小,都是相同的。我们组测得的数据是……

……

师:同学们无论如何猜想,不管如何设计实验最终都达到了我们的目的,现在大家讨论一下,串联电路的电流规律是什么?

师:我们来分析一下第1组、第2组、第3组和第4组数据,你们发现了什么规律?

生:串联电路中各点的电流都相等。

师:但是第4组数据,前两个数据相等,第三个数据和前两个数据不同,并不支持各点的电流都相等啊!

师:那么第4组数据又有什么问题呢?

生:可能是电流表量程看错了,电流表0~0.6A量程指针在0.5A处和0~3A量程2.5A所处的位置相同,所以第三个数据应该为0.5A。

教师提出:如果我们换用不同的灯泡或者其他的用电器进行相同的实验,或者增加用电器的个数并把它们串联起来,多测几个点的电流,进行大量的实验,我们会发现各点的电流都相等。所以我们相信在串联电路中电流处处相等。

(二)分析并联电路电流数据,得出结论

师:下面我们来分析一下并联电路中同学们测量的实验数据,请第二列、第四列同学提供串联电路测得的电流数据。

实验组数

A点的电流IA/A

B点的电流IB/A

C点的电流IC/A

1

0.36

0.24

0.12

2

0.44

0.22

0.22

3

0.48

0.24

0.24

4

0.7

0.36

0.36

5

0.6

0.3

0.3

师:我们来分析一下第1组、第2组、第3组和第5组数据,你们发现了什么规律?

生:A点电流等于B点和C点电流之和,所以我们有理由相信并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。

师:第4组数据后两组数据之和并不等于前一数据,这又是什么原因呢?

生:……。

师:同学们,我们在今后的学习中,我们会讲到一个概念,叫“误差”,如果我们的实验操作完全符合要求,而数据并不完全支持我们的规律,那么这就是由于实验误差而造成的。

教师提出:同样如果我们换用不同用电器进行相同的实验,或者增加支路的条数,多测几条之路的的电流,进行更多的实验,我们会发现干路电流仍然等于各支路电流之和。

六、交流与评估,总结反思

师:通过实验,我们发现多数同学的实验做得最准,向你们的大胆猜测和成功的验证表示祝贺!其他同学的敢于猜想,敢于发表意见,同样值得我们学习。

师:同学们,我们再想一想我们的实验中还有哪些问题存在?有哪些值得总结的经验或要吸取的教训,好不好?

①实验设计中有没有不合理、不充分及不妥善之处呢?

②操作中易出现什么问题或故障呢?(提示:小灯泡是否都发光?电流表是否正确接入?读数是否与所需量程对应?)

③有什么因素可能会影响测量结果呢?有没有不符合规律的数据?

通过本节课的学习,我们学会了分析问题解决问题的方法,逐渐形成了自己的思路;对于本节课,大家还存在什么疑问和还想知道的问题呢?

有的学生提出:为什么在串联电路中,同一组中三个数据相同,不同组的数据不同呢?

师:在同一串联电路中电流处处相等,在不同的串联电路中,电流不相等。

有的学生提出:既然串联电路中各处的电流相同,为什么两个灯泡的亮度不一样呢?

师:灯泡的规格不同,所以通过灯泡亮度来判断电流大小时,我们只能选择相同规格的灯泡。亮度至于灯泡的亮度不同到底与什么有关,我们后面会学习到。

有的学生提出:用同样的电源,分别接上两个不同的灯泡时,为什么电路中的电流不同呢?

教师对学生提出的问题给以肯定,这些问题提得很好,请学生在课下继续交流探讨,在以后的学习中我们会继续探究这些问题。

本节课目的明确,安排合理,取得了较好的效果,尤其是对探究过程极为重视,对学生活动极为重视,这些都是探究教学的基本要素。

【课堂小结】

今天的这节课上得很成功,大家都通过自己的努力找出了串、并联电路中电流的规律:串联电路中电流处处相等;并联电路干路电流等于各支路电流之和。这是一件很了不起的事情。通过这次实验,我们复习了如何用电流表测量电路中的电流,如何进行科学的猜想,猜想并不可靠,必须通过实验来证实。

【布置作业】

1.复习本节内容

2.写出本节实验报告

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