初中物理九年级：串、并联电路电压规律的探究式学习设计

初中物理九年级：串、并联电路电压规律的探究式学习设计一、教学内容分析

本课内容在《义务教育物理课程标准（2022年版）》中隶属于“能量”主题下的“电路与欧姆定律”学习内容。课标明确要求学生通过实验探究，了解串、并联电路中电压的规律，这不仅是知识的习得，更是科学探究核心素养培养的关键载体。从知识图谱看，本节上承电流规律、电压概念，下启欧姆定律及复杂电路分析，是构建完整电路分析能力的关键枢纽。学生需从“识别电路元件连接方式”的静态认知，迈向“运用仪器测量并归纳规律”的动态探究，其认知要求实现了从“理解”到“应用”的跃升。课标蕴含的“科学探究”思想方法是本课的灵魂，应转化为“提出问题设计实验进行实验分析论证评估交流”的完整探究活动。此外，通过严谨的实验操作、对数据的尊重与反思，能有效渗透“科学态度与责任”素养，培养学生的实证精神和合作意识。

基于“以学定教”原则，九年级学生已具备电流、电压的基本概念，能使用电压表进行简单测量，对串、并联电路有初步识别能力。然而，他们的思维障碍点在于：第一，易将电流规律与电压规律混淆，产生“串联电路各点电压相等”等前概念干扰；第二，设计完整探究方案、处理多组数据并归纳结论的逻辑能力尚在发展中；第三，在并联电路中，对“各支路电压等于电源电压”这一规律的理解易停留于表象，难以与电压定义建立深度联系。教学中，我将通过“前测提问”暴露前概念，通过“设计评价量规”引导学生规范探究，并通过“变式电路图分析”进行动态评估。针对不同层次学生，将提供从“跟做式任务单”到“开放性设计挑战”的差异化脚手架，确保每位学生都能在探究中有所得、有所悟。二、教学目标阐述

知识目标：学生能准确陈述串、并联电路中电压的规律，并运用规范的物理语言（如“串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和”）进行表述；能辨析电压规律与电流规律的适用条件差异，在具体电路图中正确标注或判断各部分电压关系。

能力目标：学生能在教师引导下，以小组合作形式，相对独立地完成从猜想、设计电路图、连接实物到测量记录的全过程；能系统记录多组实验数据，并运用比较、归纳等科学方法，从数据中提炼出普遍性规律，初步形成基于证据得出结论的能力。

情感态度与价值观目标：在小组探究中，学生能积极参与分工合作，乐于分享数据与观点，尊重实验事实，即便数据与预期不符也能理性分析原因，体验到科学探究的严谨性与协作的乐趣。

科学（学科）思维目标：重点发展“科学探究”与“模型建构”思维。学生能将“探究电压规律”这一实际问题，转化为可操作的“测量不同点间电压”的实验模型；能通过设计对照实验（串联与并联）、多次测量，学会控制变量的基本思想，提升基于逻辑推理分析电路内在联系的能力。

评价与元认知目标：引导学生依据实验操作评价量规，对自身或同伴的连接、测量操作进行互评；在实验后，能反思本组探究过程的得失（如：操作是否规范？数据是否充分？），并提出改进设想，初步养成自我监控与调整的学习习惯。三、教学重点与难点析出

教学重点：通过实验探究归纳得出串、并联电路的电压规律。确立依据在于，此规律是电路部分的三大基本规律之一，是课标明确要求的核心知识内容，更是学生后续学习欧姆定律、进行任何复杂电路分析与计算的根本基石。从中考命题视角看，该规律是高频考点，常以实验探究题、电路分析与计算题形式出现，直接体现对学生实验能力和分析能力的考查。

教学难点：难点一，引导学生自主设计出能有效探究电压规律的实验电路图，尤其是并联电路的测量方案。成因在于学生思维需从“测量单个元件”转向“系统测量网络关系”，存在设计逻辑上的跨度。难点二，对并联电路电压规律本质的理解。学生易记结论但难明其理，其根源在于未能与“电压是形成电流的原因”及“并联电路各支路两端连接点相同”等本质建立深度关联。突破方向在于借助类比（如水位差）和强化对电路节点分析的教学。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：交互式课件（含动态电路图、数据记录表模板）、实物投影仪。1.2实验器材（按小组配备）：学生电源、规格不同的小灯泡（2.5V、3.8V）各两个、灯座、开关、电压表、足量导线。1.3学习材料：分层探究任务单（含基础引导版与开放挑战版）、课堂巩固分层练习卷、实验操作评价量规卡片。2.学生准备

复习电压表使用方法及串、并联电路特点；预习课本，对电压规律进行初步猜想。3.环境布置

小组合作式座位（46人一组）；黑板划分出“猜想区”、“方案区”、“结论区”和“问题区”。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：同学们，上节课我们当了一回“电流侦探”，摸清了电流在串、并联电路中的行动规律。今天，咱们换个角度，来研究一下电路中的另一位重要角色——“电压”。我手上有两个相同的小灯泡和一个电源，如果我把它们串联起来接入电路，大家猜猜，每个小灯泡两端的电压会一样吗？（等待学生猜想）那么，如果把它们并联起来呢？它们两端的电压关系又会怎样？——“老师，是不是和电流的规律反过来？”哦？这个想法很有意思！那咱们今天就亲手做一回“电压法官”，用实验数据来说话，一起揭开串、并联电路中电压关系的真相。1.1明确路径：我们今天的探索之旅将分三步走：第一步，大胆猜想并设计“审判”方案；第二步，动手实验，收集“证据”（数据）；第三步，分析证据，得出最终“裁决”（规律）。请大家打开任务单，我们先从串联电路的探究开始。第二、新授环节

本环节采用支架式探究，通过三个核心任务，引导学生逐步建构知识。任务一：串联电路电压规律的猜想与方案设计教师活动：首先，引导学生将导入问题具体化：“要探究串联电路中灯泡L1、L2两端电压与总电压的关系，我们需要测量哪些电压值？”（U1、U2、U总）。接着，抛出设计核心：“请小组讨论，画出能同时测量这三个电压值的电路图。注意，电压表该如何接入？需要几个开关？”巡视中，关注普遍性问题，如电压表并联接法是否掌握、是否会设计用一个电压表通过开关切换测量多点的简化方案。对于设计受阻的小组，提供“基础引导任务单”，上面有电路元件符号和提示问题：“测量L1电压，电压表应与谁并联？”对于设计较快的小组，提出挑战：“能否设计一个只用单电压表、通过开关控制来测量三处电压的电路？这有什么优点？”最后，利用实物投影展示代表性设计，组织学生互评方案的可行性与简洁性。“大家看这个方案，电压表接在这里测的是谁的电压？开关这样画，控制逻辑清晰吗？”学生活动：小组内积极讨论，基于原有电路知识，尝试在纸上绘制实验电路图。部分学生可能会直接画出三个电压表，部分则会思考如何复用电压表。接受挑战的小组会尝试设计包含多个接线柱或开关的优化电路。对比、评价投影出的不同方案，阐述各自优缺点。即时评价标准：1.电路图元件符号是否规范、清晰。2.电压表连接方式是否正确（并联在所测元件两端）。3.设计方案是否具有可操作性，能否有效获取所需数据。4.小组讨论时，是否每位成员都参与了意见表达。形成知识、思维、方法清单：★核心概念：电压表必须与被测用电器并联。这是正确测量的前提，需反复强调接法，对比电流表的串联接法，深化记忆。▲学科方法：电路设计中的“等效替代”与“简化”思想。引导学生思考用一个电表通过巧妙连接测量多个物理量的方法，这是物理实验中常见的优化策略。★探究起点：明确探究串联电路电压关系的具体测量对象——各用电器两端电压与电源两端电压。将模糊问题转化为清晰、可测量的具体问题，是科学探究的第一步。任务二：进行实验与数据收集教师活动：在小组开始实验前，强调安全与规范：“通电前一定请同组同学互相检查电路，尤其防止电源短路！电压表量程选择不明确时，该怎么试触？”出示《实验操作评价量规》，明确从“电路连接”、“测量读数”、“团队合作”等方面进行过程性评价。巡视指导，重点关照：1.连接是否牢固，避免接触不良。2.电压表正负接线柱接法、量程选择是否恰当。3.数据记录是否及时、规范。针对普遍性操作错误，可进行集中暂停演示。“第三组的同学发现，测量U总时，读数比U1+U2略小，大家遇到过吗？这可能是什么原因？导线有很小电阻，但我们暂时忽略它，先抓住主要矛盾。”学生活动：各小组根据最终确定的方案连接实物电路。分工合作：一人连接，一人检查，一人记录，一人操作电源开关。谨慎操作，正确读数并将数据记录在任务单的表格中。更换不同规格的灯泡，进行多次测量，寻找普遍规律。遇到问题时小组内先讨论解决。即时评价标准：1.操作规范性：是否能按照“先断后连、先试触后固定”等安全规程操作。2.数据可靠性：读数时视线是否与表盘垂直，记录是否带单位。3.协作有效性：组内分工明确，操作有序，交流低声。形成知识、思维、方法清单：★操作规范：电学实验安全规程与电压表正确使用方法。这是科学态度的体现，也是获得可靠数据的保障。▲数据处理意识：多次测量（更换不同灯泡）以寻求普遍规律，避免偶然性。引导学生理解这不是重复劳动，而是科学严谨性的必要步骤。★误差初步认识：接触电阻、电表精度等会导致测量存在微小误差。要区分误差与错误，培养实事求是的科学态度。任务三：分析论证，得出并联电路电压规律教师活动：在串联电路规律得出后，引导学生迁移探究：“对于并联电路，我们的猜想是什么？又该如何设计实验验证？”此时减少脚手架，鼓励学生独立或半独立设计并联电路的探究方案。关键提问：“在并联电路中，你认为测量哪几个点的电压就能说明问题？为什么？”引导学生聚焦于“各支路两端电压”与“电源电压”的关系。实验后，组织数据汇报：“各组的测量结果惊人一致吗？‘各支路电压相等且等于电源电压’，这个结论似乎太‘完美’了，谁能从电压的定义和电路结构上解释一下为什么必然如此？”——“大家想想，电压好比‘推动力’，在并联中，各支路的起点和终点分别直接连在电源的正负极上，它们受到的‘推动力’当然一样大！”学生活动：类比串联探究过程，设计并联电路实验方案并实施。测量各支路用电器两端电压及电源电压。分析数据，归纳结论。尝试从理论层面解释规律：因为并联各支路两端分别接在共同的两点（节点）上，由电压概念可知，这两点间的电压是确定的。即时评价标准：1.知识迁移能力：能否将串联探究的经验（如测量哪些量、如何设计表格）应用到并联情境。2.解释深度：对规律的表述是停留在记忆层面，还是能结合电路图和电压概念进行初步解释。3.归纳表达：结论表述是否严谨、完整。形成知识、思维、方法清单：★核心规律：并联电路中，各支路两端的电压相等，且等于电源电压。这是必须牢固掌握的电路基本规律。★本质理解：并联电路电压规律的根源在于电路结构的“同节点性”。各支路两端共享相同的两个连接点，因此电压必然相等。这是突破记忆、走向理解的关键。▲科学方法：从“特殊”（串联）到“一般”（并联）的探究逻辑迁移。学会将一种情境中获得的研究方法，应用到新的类似情境中，是重要的学习能力。第三、当堂巩固训练

基础层：出示标有电压值的简单串、并联电路图，要求学生填空补全未知电压值。例如，“已知串联电路中，电源电压6V，L1两端电压2.5V，求L2两端电压。”旨在直接应用规律。

综合层：呈现稍复杂的混联电路或实物连接图，要求判断电压表示数的含义或大小关系。例如，“闭合开关后，电压表V1和V2分别测谁的电压？它们的示数存在什么关系？”考察学生在陌生情境中识别电路、应用规律的能力。

挑战层：设计开放性问题：“给你一个电源、一个开关、一个电压表和若干导线，如何判断一个盒子内部是两个串联的灯泡还是两个并联的灯泡？请简述你的检测方案和判断依据。”此题综合运用电流、电压规律，极具探究性。

反馈机制：基础层练习通过同桌互批、快速核对解决。综合层与挑战层题目，选取具有代表性的学生答案（含典型错误）进行实物投影展示，组织学生进行“诊断式”讲评。“这位同学认为V1测的是L1的电压，大家同意吗？我们一起来‘走一走电流’，看看电压表与谁并联了。”让思维过程可视化，在纠错中深化理解。第四、课堂小结

知识整合：邀请学生代表到黑板前，以思维导图形式梳理本节课的核心收获。教师引导补充，形成以“串、并联电路电压规律”为中心，向外辐射出“探究过程”、“方法要点”、“注意事项”、“应用实例”的结构化图谱。鼓励学生用自己的语言复述规律：“谁能当个小老师，把今天我们发现的‘电压秘密’完整地告诉大家？”

方法提炼：引导学生回顾：“今天我们像科学家一样经历了一次完整的探究。大家回忆一下，我们从哪里出发？（猜想与问题）我们用什么方法寻找答案？（设计与实验）我们如何确信找到了答案？（分析与论证）在这个过程中，你觉得最重要的科学态度是什么？”

作业布置：公布分层作业：1.基础性作业（必做）：完成课本课后相关练习题，整理本节实验报告。2.拓展性作业（选做）：观察家中的装饰小彩灯串（假设为串联），思考如果其中一个小灯泡烧坏了，为什么整串都不亮？用今天所学知识解释，并估算一个灯泡两端的电压大约是多少。（需了解家庭电路电压）3.预习任务：思考“电流、电压都有了规律，那电阻在串、并联电路中会有什么规律呢？”，为下节课埋下伏笔。六、作业设计

基础性作业：1.书面作业：完成教材配套练习册中关于串、并联电路电压规律的基础计算与判断题。2.整理作业：完善课堂探究任务单，将实验电路图、数据表格、分析结论及反思部分填写完整，形成一份完整的实验报告。

拓展性作业：情境应用题：小明发现汽车的转向灯在闪烁，而两侧的转向灯是交替亮灭的。请你根据对并联电路电压规律的理解，设计一个简化的电路模型图，说明如何用一个开关（或转向灯拨杆）控制左侧或右侧的一组灯泡（假设每侧两个灯泡并联）工作，并解释为什么这些灯泡能正常发光（电压保障）。要求画出电路示意图，并简要说明。

探究性/创造性作业：家庭实验室项目：利用水果（如柠檬）、铜片、锌片制作一个“水果电池”，用电压表测量其电压。尝试将两个这样的“水果电池”进行串联和并联，分别测量组合后的总电压。记录你的发现，并尝试结合本节课的规律进行解释。撰写一份简短的探究报告，包括目的、过程、数据、结论与疑惑。七、本节知识清单及拓展★1.串联电路电压规律：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。公式表示为：U=U1+U2+…+Un。教学提示：此规律可与“串联分压”思想联系，为后续学习伏安法测电阻及变阻器原理铺垫。★2.并联电路电压规律：并联电路中，各支路两端的电压相等，且等于电源电压。公式表示为：U=U1=U2=…=Un。教学提示：这是理解并联电路独立性的关键，务必从电路结构（各支路共节点）上理解其必然性。★3.电压表的使用规范：必须与被测用电器并联；电流“正进负出”；根据电源电压或估计值选择合适的量程。认知说明：这是电学实验的基本功，不规范操作是导致数据错误甚至器材损坏的主要原因。▲4.科学探究七要素在本课的体现：本节课完整经历了“提出问题、猜想与假设、设计实验与制定计划、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作”的过程，是体验科学探究方法的典范案例。★5.数据记录的规范性：设计合理的表格，注明物理量和单位；如实记录，尊重原始数据。方法价值：规范记录是科学分析的基础，是培养严谨科学态度的起点。★6.规律的文字表述与公式表达：物理规律的表述要求严谨、准确。既要会用文字叙述，也要会用公式表达，并理解公式中每个符号的物理意义。▲7.混联电路的初步分析思路：对于既有串联又有并联的电路，分析电压关系时，应先识别电路结构，分清各部分的连接关系，再分别应用串、并联的电压规律。★8.规律的应用条件：串、并联电路的电压规律适用于由电源、开关、导线、用电器（电阻性）构成的电路，且通常是在忽略电源内阻和导线电阻的理想情况下。★9.与电流规律的对比：通过列表对比串联、并联电路中电流与电压的规律，可以加深理解，避免混淆。对比要点：串联电流处处相等，电压分配；并联各支路电压相等，电流分配。▲10.等效思想的应用：在分析电路时，有时可以将多个串联的用电器等效看作一个整体（总电阻），这个整体两端的电压等于各部分电压之和，这对分析复杂电路很有帮助。★11.常见错误辨析：错误观点：“串联电路中，阻值大的用电器两端电压小。”正确理解：在串联电路中，电压分配与电阻成正比（结合后续欧姆定律），阻值越大，分得的电压越大。▲12.实际电源的影响：实际电源有内阻，当外电路电流变化时，电源输出的电压（路端电压）会略有变化。因此，在并联电路中增加支路，干路电流增大，可能导致电源电压稍有下降，这是高中将进一步学习的内容。八、教学反思

（一）目标达成度评估：本节课预设的知识与能力目标基本达成。从当堂巩固练习的反馈看，超过85%的学生能正确应用规律进行简单计算。在小组实验展示环节，多数小组能规范操作、收集有效数据并归纳出正确结论，这表明科学探究能力目标得到了落实。情感目标在“数据分享与质疑”环节体现明显，当一组数据异常时，学生能主动讨论“是规律错了还是我们测错了？”，这种尊重证据的态度令人欣慰。然而，科学思维目标中的“模型解释”层面，仅部分学优生能清晰地从电路结构节点角度解释并联电压规律，多数学生仍停留在结论记忆层面，这是后续需加强的。

（二）环节有效性剖析：1.导入环节：利用认知冲突成功激发探究欲，“是不是和电流规律反过来？”这个问题点燃了课堂。2.任务一（设计串联方案）：分层任务单发挥了关键作用，保障了所有小组的探究都能启动。但展示环节时间稍紧，未能让更多不同设计思路（特别是单电压表切换测量方案）得到充分讨论，错过了深化“测量方法优化”思维的良机。3.任务二（实验操作）：引入《操作评价量规》效果显著，学生操作明显比以往课更规范。巡视中的“集中暂停演示”针对共性问题，效率高。4.任务三（并联探究）：知识迁移基本成功，但部分基础薄弱小组在设计并联测量方案时仍显茫然，说明从“扶”到“放”的梯度可以设置得更平缓一些，或许应在并联探究前增加一个“教师示范性引导思考”的小步骤。

（三）学生表现与差异化关照：课堂观察可见，学生呈现三类状态：一是“引领型”，能快速设计、清晰解释，挑战层任