初中物理九年级全一册 电压的测量：电压表使用与电路分析（举一反三讲义）

初中物理九年级全一册电压的测量：电压表使用与电路分析（举一反三讲义）

一、教学背景与设计理念

（一）课程定位与价值

本节内容是初中电学板块的核心基础之一，是连接电流概念、电流表使用与复杂电路分析、欧姆定律应用的桥梁。电压作为电路中形成电流的原因，其概念的建立与测量方法的学习，直接关系到学生对电学本质的理解和后续电学计算、分析能力的形成。本设计以“举一反三”为核心，旨在超越单一技能训练，引导学生从“会用电压表”走向“理解为何这样用”、“在复杂情境中灵活用”，最终形成分析电路、解决实际问题的系统思维。

（二）【核心概念】与素养目标

1.【核心概念】电压、电势差、电压表、并联、量程、正接线柱流入负接线柱流出。

2.【物理观念】建立电压是电路中形成电流原因的观念，理解电压是由电源提供的，与电路中是否有电流无关。深化对电路连通性、用电器工作状态与电压关系的理解。

3.【科学思维】

1.4.模型建构：将实际电路抽象为电路图，将电压表抽象为具有高电阻的测量仪表。

2.5.科学推理：通过类比（如水压）推理电压的作用；通过实验现象推断电压表的使用规则。

3.6.科学论证：通过测量数据，论证串、并联电路中电压的基本规律（伏安法测电阻的铺垫）。

7.【科学探究】经历“提出问题—猜想假设—设计实验—动手操作—收集证据—分析论证—评估交流”的完整过程，掌握用电压表测电压的基本技能，并探究串、并联电路的电压关系。

8.【科学态度与责任】培养严谨细致、实事求是的实验态度，养成规范使用电学仪器的习惯，树立安全用电意识。

（三）【学情分析】【重要】

1.知识基础：学生已经学习了电流、电路的基本组成，会连接简单的串联和并联电路，并能熟练使用电流表测量电流。这为学习电压和电压表的使用提供了知识和方法上的准备。

2.认知障碍：

1.3.对电压概念的抽象性理解存在困难，容易将电压与电流混淆。

2.4.对电压表为什么要并联、为什么可以直接接在电源两极（与电流表对比）的原因不理解，导致操作时常因思维惯性而出错。

3.5.在识别电压表测量对象时，尤其是在并联电路或含有多个用电器的混联电路中，容易产生混淆。

4.6.对电压表量程选择、正负接线柱连接的规范性认识不足。

（四）【教学设计创新点】

1.【问题链驱动】以层层递进的问题串引导学生深度思考，而非简单告知规则。

2.【对比探究】始终将电压表的使用与已学的电流表进行全方位对比，在“同”与“不同”中深化认知。

3.【“举一反三”训练】精心设计变式练习，从标准电路到变式电路，从单一测量到综合分析，逐步提升思维难度。

4.【故障分析融入】将电压表作为电路故障诊断的工具，提升知识应用的实战性。

二、教学目标

1.【基础】认识电压，知道电压的单位及其换算关系，能说出常见电源的电压值（如一节干电池1.5V、家庭电路220V）。

2.【基础】识别电压表，能正确选择电压表的量程，并能根据所选量程正确读数。

3.【核心】【重要】理解电压表必须与被测用电器并联的连接方式，并能规范地将电压表接入电路（正接线柱接靠近电源正极的一端）。

4.【核心】【高频考点】能熟练使用电压表测量小灯泡、电池组等电路元件两端的电压。

5.【难点】【探究】通过实验探究，总结并理解串联电路和并联电路中电压的规律。

6.【能力】初步具备根据电压表接入方式和指针偏转情况判断电路连接正误及简单故障的能力。

三、教学重难点

1.【重点】电压表的正确连接方式和读数方法。这是技能层面的核心，必须人人过关。

2.【难点】电压表测量对象的准确判断。尤其是在复杂电路中，判断电压表究竟与哪个或哪段电路并联，是后续学习欧姆定律的基础。

3.【关键】理解电压表为什么要并联。通过对电压表内部结构（高电阻）的简要介绍，从本质上理解其连接方式，从而与电流表（低电阻）的串联形成鲜明对比。

四、教学准备

1.【教师】多媒体课件（含电路动画、电压表内部结构示意图、读数练习）、演示用示教电表、干电池组、小灯泡（2.5V和3.8V各若干）、开关、导线若干、学生实验盒（每组一套：电压表、电流表、电源、小灯泡、开关、导线）。

2.【学生】预习教材，完成导学案中的前置性任务：回忆电流表的使用规则，思考电流产生的原因。

五、教学实施过程（核心环节）

（一）创设情境，引入新课——从“动因”到“度量”

1.【复习铺垫，引发认知冲突】

教师活动：展示一个简单的电路：一节电池、一个开关、一个小灯泡、导线若干。闭合开关，小灯泡发光。

问题链驱动：

1.2.问题1（回顾）：电路中形成了什么？小灯泡为什么会发光？（形成了电流，电流做功使灯丝发热发光。）

2.3.问题2（设疑）：是谁在“推动”电荷定向移动形成电流的呢？（学生可能回答“电池”或“电源”）。

3.4.问题3（深化）：很好，是电源提供了这种推动作用。物理学中，我们用哪个物理量来描述电源的这种“推动”本领？（引出“电压”的概念。）

4.5.问题4（类比）：这就像水压是形成水流的原因一样，电压是形成电流的原因。电源是提供电压的装置。

5.6.问题5（进阶）：如果我再串联一节电池，变成两节，你观察到什么现象？这说明了什么？（小灯泡更亮，说明电流更大。电池多了，提供的电压大了，对电荷的推动作用更强了。）

7.【明确课题】

教师总结：电压的大小直接影响电路中电流的强弱。那么，如何定量地测量电压的大小呢？这节课我们就来学习——用电压表测电压。（板书或PPT展示优化课题：“电压的测量：电压表使用与电路分析”）

（二）自主探究，建构新知——电压表的使用规则

1.【认识电压表——观察与比较】【基础】

教师活动：指导学生观察桌面上的电压表，并与电流表进行对比。发放观察任务单。

学生活动：分组观察、讨论，填写任务单。

观察要点：

1.2.外观：表盘上有个什么字母？（V，区别于电流表的A）

2.3.接线柱：有几个接线柱？分别标注着什么？（通常有“-”、“3”、“15”。有些表是“-”、“3”、“15”共用“-”。）这暗示了什么？（有两个量程。）

3.4.量程与分度值：接“-”和“3”接线柱时，量程是多少？分度值（一小格代表多少伏）？接“-”和“15”时呢？（量程0-3V，分度值0.1V；量程0-15V，分度值0.5V。）

4.5.调零：指针在未测量时是否指在零刻度？若不指零，如何调节？（介绍表盘上的调零旋钮。）

6.【电压表的使用规则——实验探究与理性思辨】【核心】【重要】【难点】

规则一：电压表必须与被测用电器并联。

1.7.实验1（对比感知）：请两位同学到讲台前。一位同学按图甲连接：将电流表（已调整为模拟损坏状态或串联一个极大电阻保护）与L1并联。闭合开关，观察现象。（学生发现电流表几乎无示数，L1不亮，甚至可能损坏电流表）。另一位同学按图乙连接：将电压表与L1并联。闭合开关，观察现象。（学生发现电压表有示数，L1发光正常。）

2.8.追问与思考：为什么同样的连接方式（并联），一个不行，一个可以？电流表为什么必须串联？

3.9.原理剖析（课件展示）：【重要】简单介绍电压表的内部结构——它的电阻非常大（通常几千欧姆以上）。当它与L1并联时，相当于一条电阻极大的支路与L1并联。根据并联电路电阻关系，总电阻略小于L1的电阻，对电路总电流影响很小，所以L1能正常工作。而电压表自身的巨大电阻保证了通过它的电流微乎其微，不会烧毁表头。反之，电流表电阻极小，并联后会将L1短路，且巨大电流会烧毁电流表。

4.10.结论归纳：正是因为电压表内阻很大，所以它必须【并联】在被测电路两端，才能准确测量电压且不影响电路工作。这是区别于电流表（内阻极小，必须串联）的根本原因。

规则二：电压表的正接线柱必须靠近电源的正极，负接线柱靠近电源的负极。

1.11.实验2（试触法）：学生分组尝试测量一节干电池的电压。不急于连接，先讨论：如何判断接线柱接反了？

2.12.操作：让学生先随意连接，然后瞬间闭合开关并迅速断开（试触），观察指针偏转方向。

3.13.现象与分析：如果指针正向偏转，说明连接正确；如果指针反向偏转（向左），说明正负接线柱接反了。应立即交换接线。

4.14.结论归纳：电流从电压表的“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出，指针才能正向偏转。这保证了读数的正确性。

规则三：被测电压不能超过电压表的量程。

1.15.实验3（试触选量程）：要测量两节串联干电池的电压（约3V），应该选用哪个量程？学生讨论，有人认为3V量程够了，有人认为可能超过3V要用15V量程。

2.16.方法指导：在不确定电压大小时，可以采用“试触法”选择量程。具体操作：先连接大量程（如15V），用开关瞬间闭合并断开，观察指针偏转角度。如果偏转角度很小（小于3V量程的最大值），则换用小量程测量，以提高精度；如果偏转超过小量程，则必须使用大量程。

3.17.结论归纳：为了保护电压表，并提高读数的精确度，必须选择合适的量程。

18.【电压表的读数】【基础】

1.19.步骤归纳（一“看”二“认”三“读”）：

1.2.20.一看：看清所选量程。

2.3.21.二认：认清该量程对应的分度值。

3.4.22.三读：读数时，视线要与表盘刻度面垂直，精确读出数值并带上单位（V）。

5.23.即时训练：利用多媒体课件快速切换不同量程、不同指针位置的图片，让学生抢答或笔答，确保人人过关。

（三）合作探究，深化理解——测量串、并联电路中的电压

1.【任务驱动】我们已经学会了用电压表测一个用电器两端的电压。现在，我们有两个小灯泡，把它们串联起来，它们两端的电压与总电压有什么关系？并联起来呢？

2.【分组实验1：探究串联电路电压的规律】【重要】【高频考点】

1.3.设计实验：

1.2.4.电路图：学生根据图丙（串联电路）自行设计测量方案。

2.3.5.测量对象：AB两点间的电压（U₁，L1两端）、CD两点间的电压（U₂，L2两端）、AD两点间的电压（U，电源两端/总电压）。

3.4.6.数据记录表格（学生自行设计）：

|实验次数|U₁(V)|U₂(V)|U(V)|U₁+U₂(V)|关系|

|:---|:---|:---|:---|:---|:---|

|1||||||

|2（换用不同规格灯泡）||||||

|3（增加电池节数）||||||

5.7.进行实验与收集证据：

1.6.8.学生分组连接电路，测量并记录数据。强调每次改接电路前必须断开开关。

2.7.9.教师巡视指导，重点关注：电压表是否并联正确？正负接线柱是否接对？量程选择是否合适？读数是否规范？

3.8.10.鼓励学生换用不同规格的灯泡，甚至改变电源电压（增加电池），进行多次实验。

9.11.分析与论证：

1.10.12.小组内分析数据，寻找U₁、U₂与U之间的关系。

2.11.13.小组代表汇报实验结果。

3.12.14.【规律总结】：在串联电路中，电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。即U=U₁+U₂+……

4.13.15.【重要推论】：串联电路有分压作用，且电阻越大，分得的电压越多（为后续欧姆定律埋下伏笔）。

16.【分组实验2：探究并联电路电压的规律】【重要】【高频考点】

1.17.设计实验：

1.2.18.电路图：学生根据图丁（并联电路）设计测量方案。

2.3.19.测量对象：L1两端（U₁）、L2两端（U₂）、电源两端/总电压（U）。思考：在并联电路中，这些点间的电压测量需要注意什么？

3.4.20.数据记录表格（学生自行设计）：

|实验次数|U₁(V)|U₂(V)|U(V)|关系|

|:---|:---|:---|:---|:---|

|1|||||

|2（换用不同规格灯泡）|||||

|3（改变支路）|||||

5.21.进行实验与收集证据：

1.6.22.学生连接并联电路，进行测量。教师强调：并联电路的连接相对复杂，要确保电流有两条或以上路径，避免短路。

7.23.分析与论证：

1.8.24.小组分析数据，寻找U₁、U₂与U之间的关系。

2.9.25.【规律总结】：在并联电路中，各支路两端的电压都相等，并且等于电源电压。即U=U₁=U₂=……

3.10.26.【重要理解】：并联电路各支路两端电压相等，这是并联电路的基本特征。

27.【评估与交流】

1.28.实验中出现了哪些误差？如何减小误差？（如读数时视线不垂直、灯泡规格差异导致等）

2.29.为什么实验中要换用不同规格的灯泡多次实验？（为了得出普遍规律，避免偶然性。）

（四）【举一反三】——能力提升与变式训练

此环节旨在通过精心设计的例题和变式，将知识内化为能力，特别是突破“判断电压表测量对象”这一难点。

1.【基础巩固】——直击考点

1.2.例题1（读数）：请读出右图（展示一个电压表指针位置图，表盘上同时标有0-3V和0-15V刻度）中电压表的示数。若接的是“-”和“15”接线柱，示数为____V；若接的是“-”和“3”接线柱，示数为____V。

2.3.例题2（连接）：请根据图戊所示的电路图，用笔画线代替导线连接图己所示的实物电路（提供电池、两个小灯泡、开关、电压表）。要求：电压表测量L2两端的电压。

4.【能力提升】——判断电压表测量对象【难点】【高频考点】

1.5.方法指导（节点法/滑移法）：电压表与谁并联，就测谁两端的电压。关键在于找到电压表两个接线柱在电路中是直接接在哪两个点之间，这两点间的所有用电器（或电源）就是被测对象。

2.6.例题3（简单混联）：如图庚所示，开关闭合后，电压表V₁测量的是____两端的电压；电压表V₂测量的是____两端的电压。

3.7.例题4（含滑动变阻器）：如图辛所示，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，电压表示数将如何变化？（此为后续动态分析铺垫，但在此处可引导学生分析电压表测的是哪部分电阻两端的电压。）

4.8.例题5（电路故障分析）【高频考点】：

1.5.9.情境：在如图壬所示的串联电路中，闭合开关，发现L1不亮、L2亮。小明用电压表测AB两点间电压，发现示数为0；测BC两点间电压，示数接近电源电压。请分析电路故障可能是什么？（分析：L1被短路或L1开路？若L1开路，则电压表接AB时，相当于通过L2与电源接通，但L2完好，AB间电压应等于L1两端电压？不，此时L1开路，电压表与L1并联，相当于直接接在电源两端吗？需要详细引导：因为L1开路，所以电路中几乎没有电流，L2虽亮？矛盾。所以L1不亮L2亮，电路是通的，只能是L1被短路。此时AB间是导线，电压为0；BC间电压等于电源电压。）通过此类分析，培养学生逆向思维。

10.【拓展延伸】——生活中的电压

1.11.资料展示：介绍生活中各种电源的电压值（如手机电池3.7V、汽车电瓶12V、雷电电压可达10⁸V）。讨论安全电压（一般不高于36V）。

2.12.跨学科视野：介绍生物电，如心电图机测量的就是心脏跳动时产生的微弱电压（毫伏级）。引导学生思考，测量这么微弱的电压需要什么样的仪器？

（五）课堂总结，构建网络

1.【知识梳理】引导学生从以下几个方面回顾本节课内容：

1.2.一个概念：电压。

2.3.一个工具：电压表。

3.4.三种规则：并联、正进负出、不超量程。

4.5.两种规律：串联电路电压关系（U=U₁+U₂）、并联电路电压关系（U=U₁=U₂）。

5.6.一种方法：试触法选量程、节点法判对象。

7.【思维提升】对比电流表与电压表的异同，完成下表（口头或板书）：

仪表

符号

连接方式

内阻特点

能否直接接电源两极

电流表

A

串联

很小，相当于导线

绝对不能，会烧毁

电压表

V

并联

很大，相当于开路

能（但需不超量程）

（六）布置作业，分层巩固

1.【基础作业】（面向全体）：完成课本课后练习题。重点练习电压表读数和基本连接。

2.【提高作业】（面向中等）：请设计一个电路，要求用三个电压表分别测出串联电路中两个灯泡各自两端的电压和总电压。画出电路图，并简述测量过程。

3.【拓展作业】（面向学有余力）：查阅资料，了解什么是“数字万用表”，它与我们这节课用的指针式电压表有何异同？它除