初中九年级物理《电路的两种基本连接：串联与并联》教案

初中九年级物理《电路的两种基本连接：串联与并联》教案

  一、教材与学情分析

  （一）教材分析

  本课内容选自人教版九年级物理全册第十五章《电流和电路》的第三节，标题为“串联和并联”。该节内容处于学生初步认识电荷、电流、电路及电路图之后，是构建完整电路概念体系、发展电路分析与设计能力的关键节点。教材编排遵循从现象到本质、从简单到复杂的认知规律，首先通过实物连接图引入串联和并联的概念，继而通过实验探究两种电路的基本特点，最后运用概念解决简单的实际电路问题。本节内容不仅是后续学习欧姆定律、电功率、家庭电路等核心知识的基石，更是培养学生物理建模能力、实验探究能力和科学思维（特别是比较与分类、分析与综合）的重要载体。在本单元知识结构中，本节起着承上启下的核心作用：上承电路构成与电路图绘制的基本技能，下启复杂电路的分析与设计。

  （二）学情分析

  授课对象为九年级学生，其认知发展处于从具体运算向形式运算过渡的关键期，抽象逻辑思维能力正在迅速发展，但仍需要具体形象材料和实践活动作为支撑。在知识基础方面，学生已经掌握了电流的形成条件、电路的基本组成部分（电源、用电器、开关、导线）以及正确绘制电路图的基本规范，具备了连接简单电路（单回路）的初步技能。在能力层面，学生初步具备观察物理现象、记录实验数据的能力，但在设计对比实验方案、归纳总结规律、从具体实物电路抽象为模型图并进行迁移应用等方面仍存在显著困难。在情感态度方面，学生对电学实验普遍抱有浓厚兴趣，乐于动手操作，但往往对实验目的、操作规范性和数据背后的物理意义理解不深，易停留在“好玩”层面。因此，教学设计需充分利用学生的兴趣点，通过精心设计的探究任务和阶梯式问题链，引导学生在动手、观察、比较、讨论中，自主建构概念，发展高阶思维，并在此过程中强化科学探究的严谨态度与合作意识。

  二、教学目标

  基于核心素养导向的课程理念，结合教材与学情，制定如下三维融合的教学目标：

  （一）物理观念

  1.通过实验观察与比较，能准确描述串联电路和并联电路在连接方式上的本质区别，形成关于电路两种基本结构的清晰物理图景。

  2.理解并能在具体情境中辨析串联电路与并联电路中电流路径的单一性与多重性，以及由此导致的对用电器工作状态（如亮灭）影响的差异。

  3.初步建立根据电路功能需求（如独立控制、互不影响）选择合适连接方式的意识，形成“结构决定功能”的初步电路系统观。

  （二）科学思维

  1.通过对比串联与并联电路的实物连接、电路图及工作特性，发展比较与分类的科学思维方法，能依据关键特征（电流路径数、用电器是否相互影响）对电路进行归类。

  2.经历从具体实物电路到抽象电路图的转换过程，进一步提升物理建模能力，能运用标准符号规范绘制两种电路的电路图，并能根据电路图连接实物电路。

  3.在分析“路灯控制”、“家庭照明电路设计”等实际问题时，能运用分析、综合、推理等思维方法，将实际问题转化为电路模型，并基于模型进行解释和设计。

  （三）科学探究

  1.能在教师引导下，提出关于串联和并联电路特点的可探究的科学问题（如：开关位置不同是否影响控制作用？取下一个用电器，另一个是否受影响？）。

  2.能设计简单的对比实验方案，明确控制变量（如电源、用电器相同），有计划地进行操作，系统观察并如实记录实验现象。

  3.能基于实验证据，通过小组讨论，归纳概括出串联电路和并联电路的基本特点，并尝试用物理语言进行表述和交流。

  （四）科学态度与责任

  1.在探究活动中，养成严谨认真、实事求是的科学态度，遵守实验室安全规则，爱护实验器材。

  2.体验合作学习的重要性，乐于在小组中分享观点、倾听他人意见，共同完成探究任务。

  3.认识到串联和并联知识在日常生活和现代科技中的广泛应用（如节日彩灯、家庭电路、交通信号灯系统等），体会物理学的实用价值与社会意义，增强学习物理的内在动机。

  三、教学重难点

  （一）教学重点

  1.串联电路和并联电路的连接特点及电路图绘制。

  2.通过实验探究，归纳总结串联电路和并联电路的基本工作特性（电流路径、开关控制作用、用电器间是否相互影响）。

  （二）教学难点

  1.理解并联电路中干路与支路的概念，以及电流在并联电路中的分流与汇合。

  2.能根据实际控制要求，设计和连接简单的串联或并联电路，并能在实物连接与电路图之间熟练转换。

  3.从能量流动与分配的视角，初步理解并联电路中用电器独立工作的物理本质（后续学习电压概念后深化）。

  四、教学资源与环境

  （一）实验器材（分组，每4-6人一套）

  学生电源（或两节干电池及电池盒）1个、小灯泡（2.5V，0.3A）2只、灯座2个、单刀单掷开关3个、导线若干、彩色记号笔（用于标记导线）。

  （二）演示器材

  多媒体投影系统、交互式电子白板、电路仿真软件（如PhET，EveryCircuit）、自制串联与并联大型演示板（带透明外壳，可视电流路径）、故障灯串（一串为串联，一串为并联）实物。

  （三）其他资源

  自主学习任务单（含预习问题、实验记录表格、进阶思考题）、城市道路路灯系统视频片段、智能家居灯光控制场景图片、实物投影仪。

  五、教学流程与实施过程（两课时，共90分钟）

  第一课时：初识结构，探究串联

  （一）创设情境，引发认知冲突（预计时间：8分钟）

  1.活动导入：教师展示两串外观相似的节日小彩灯。一串为传统串联式（一个灯泡损坏，整串不亮），一串为现代并联式（一个灯泡损坏，其余仍亮）。先请学生观察外观，猜测其内部连接可能有何不同。然后，教师模拟故障：分别取下其中一串的一个灯泡，观察现象。串联彩灯整串熄灭，并联彩灯仅该灯泡熄灭。引导学生描述观察到的现象差异。

  2.提出问题：“为什么取下同一个位置的灯泡，两串彩灯会出现完全不同的结果？这背后隐藏着电路连接的什么秘密？”鼓励学生基于已有知识进行猜想。可能的猜想：电流走的路径不同？连接方法不一样？

  3.揭示课题：教师指出，电路中用电器有两种最基本的连接方式，正是这两种不同的连接方式导致了上述现象的差异。今天我们就像电路工程师一样，一起来探究这两种基本的电路连接——串联和并联。板书课题。

  （二）任务驱动，建构串联概念（预计时间：22分钟）

  1.任务一：连接“同生共死”的电路

  教师提出设计要求：请同学们利用提供的两个小灯泡、一个开关、电源和导线，连接一个电路。要求是：闭合开关，两灯都亮；断开开关，两灯都灭。并且，在电路正常工作后，当你取下其中任意一个小灯泡时，另一个小灯泡也会随之熄灭。请先思考电路图应如何设计，再动手连接实物。

  2.学生自主设计与尝试：

  学生分组活动。教师巡视指导，重点关注：电路是否形成通路？连接是否牢固？是否存在短路风险？鼓励学生将设计思路画在白纸上。此阶段学生很可能自然连接出串联电路。对于连接有困难的小组，教师可提示：“回想一下电流从电源正极流回负极只有一条路可走时，这些元件是怎样排队的？”

  3.展示与命名：

  请一个成功的小组通过实物投影展示其连接的实物电路，并尝试画出对应的电路图。教师引导学生观察该电路的连接特征：两个小灯泡首尾相连，像串糖葫芦一样被接入电路，电流只有一条路径。教师给出定义：像这样将电路元件逐个顺次连接起来的电路，叫做串联电路。强调“逐个顺次”。

  4.实验探究一：串联电路的特点

  在学生已连接的串联电路基础上，教师引导学生进行有目的的探究实验，并填写实验记录表。

  探究问题：

  （1）开关位置对控制作用有影响吗？尝试将开关改接到电路的不同位置（如电源正极和L1之间，L1和L2之间，L2和电源负极之间），闭合和断开开关，观察两灯的亮灭情况。

  （2）在串联电路中，一个用电器的工作状态（取下一只灯泡模拟损坏）对另一个用电器有何影响？

  学生操作、观察、记录。小组讨论后汇报发现。

  5.归纳总结一：

  在学生汇报基础上，师生共同总结串联电路的特点：

  连接特点：元件逐个顺次连接，无分支。

  电流路径：有且只有一条通路。

  开关作用：控制所有用电器，与位置无关。

  用电器关系：各用电器相互影响。一个断路，所有用电器均停止工作。

  教师用电路仿真软件动态演示电流在串联电路中的流动，强化“单一通路”的直观印象。

  （三）巩固内化，规范作图（预计时间：10分钟）

  1.针对性练习：给出几个实物连接图或情景描述，让学生判断是否为串联电路，并说明理由。例如：一个电路中有两个灯泡和一个电铃，电流依次流过它们。

  2.电路图绘制精练：教师在黑板上示范串联电路图的规范画法，强调元件分布均匀、导线横平竖直、连接点清晰。学生随堂练习绘制两个灯泡、一个开关的串联电路图，并同桌互评。

  （四）课堂小结与铺垫（预计时间：5分钟）

  教师引导学生回顾本课时核心内容：什么是串联电路？它有哪些关键特点？并指出，串联电路实现了“一荣俱荣，一损俱损”的控制效果。那么，生活中像家庭里的各个房间的灯，我们希望它们能独立工作，互不影响，这又该如何实现呢？引出下节课的探究主题——并联电路。

  第二课时：对比探究，深研并联

  （一）问题引领，引入并联（预计时间：7分钟）

  1.复习回顾：通过提问快速回顾串联电路的核心特点（单一电流路径，用电器相互影响）。

  2.提出新需求：展示家庭户型平面图，提出问题：“如果客厅和卧室的灯像串联那样连接，会出现什么麻烦？（开客厅灯必须同时开卧室灯，卧室灯坏了客厅灯也不亮）我们希望每个房间的灯能独立开关，互不影响，该如何连接电路？”

  3.引出课题：要实现“独立控制，互不影响”的功能，我们需要学习另一种基本的电路连接方式——并联电路。

  （二）探究建模，掌握并联（预计时间：25分钟）

  1.任务二：设计“独立工作”的电路

  教师提出设计要求：请利用两个小灯泡、三个开关（S，S1，S2）、电源和导线，设计并连接一个电路。要求：闭合总开关S后，两灯具备亮灭的可能；通过操作S1，可以独立控制L1的亮灭，而不影响L2；通过操作S2，可以独立控制L2的亮灭，而不影响L1。先设计电路图，再连接实物。（此任务挑战性较高，教师可提供“并联电路可能像大树一样有主干和分支”的隐喻作为支架。）

  2.学生探究与教师指导：

  学生分组进行设计与尝试。这是本课的难点，教师需加强巡视和差异化指导。对于陷入困境的小组，可提示：“要独立控制，电流到达用电器前是不是应该有分开的路径？”或者展示一个未连接开关的并联主干框架图，让学生思考开关应接入何处。鼓励学生通过试错和讨论寻找解决方案。

  3.突破难点——认识“干路”与“支路”：

  请一个成功的小组展示其电路实物和电路图。教师引导学生观察：电流从电源正极流出后，在某个点（A点）“分叉”，分别流经两个灯泡，然后在另一个点（B点）又“汇合”流回电源负极。教师讲解定义：在并联电路中，电流分支和汇合的点叫“节点”（A，B）。从电源两极到两个节点之间的电路部分叫做“干路”；两个节点之间分别流经各用电器的电路部分叫做“支路”。用彩色笔在实物和电路图上标出干路和支路。

  4.实验探究二：并联电路的特点

  在学生已连接的并联电路基础上，进行系统性探究。

  探究问题：

  （1）闭合干路开关S，分别操作支路开关S1和S2，观察对L1和L2的控制情况。

  （2）只闭合干路开关S，断开所有支路开关，灯亮吗？这说明什么？

  （3）断开干路开关S，操作支路开关，灯能亮吗？这说明什么？

  （4）在并联电路中，取下一只灯泡（模拟损坏），另一只灯泡是否仍然能亮？（操作时需确保只断开该支路，而不是造成干路断路）

  学生操作、观察、记录、讨论。

  5.归纳总结二：

  师生共同总结并联电路的特点：

  连接特点：元件并列连接在电路两点之间（首首相连，尾尾相连），有分支。

  电流路径：电流从电源正极流出后，在干路上行进，到节点处“分流”，分别通过各支路，在另一节点处“汇合”，流回电源负极。电流路径不止一条。

  开关作用：干路开关控制整个电路；支路开关只控制其所在支路的用电器。

  用电器关系：各支路用电器独立工作，互不影响。

  教师再次使用仿真软件，动态、高亮显示并联电路中电流的分流与汇合过程，特别标注干路和支路。

  （三）对比辨析，深化理解（预计时间：10分钟）

  1.列表对比：师生共同完成串联与并联电路的对比表格（从连接方式、电流路径、开关作用、用电器关系等方面）。此过程不是简单填空，而是引导学生基于探究体验进行精炼概括。

  2.概念辨析挑战：

  （1）判断：“只要多个用电器同时亮同时灭，它们就一定是串联。”对吗？举例说明（可由教师操作：闭合并联电路干路开关，两灯同亮；断开干路开关，两灯同灭）。

  （2）判断：“在并联电路中，断开一条支路，干路电流一定变小。”（为后续电流学习埋下伏笔）。

  （3）实物图与电路图互译练习：给出一个稍复杂的混联实物连接图（暂时不涉及，或仅为识别其中局部的串并联关系），让学生分析其中各元件的连接关系。

  （四）迁移应用，解决实际问题（预计时间：8分钟）

  1.情境分析一：播放城市道路路灯夜晚同时点亮、早晨同时熄灭的视频。引导学生分析：路灯之间是串联还是并联？为什么？（并联，因为一盏灯坏了不影响其他灯；但同时控制需要干路总开关或集中控制系统）。

  2.情境分析二：给出一个简化房屋照明电路设计任务：一个大门厅灯（L1）由门边开关S1控制，一个卧室灯（L2）由床头开关S2控制，两灯共用家庭电源。请设计电路图。学生设计后展示，说明设计理由。

  3.拓展视野：简要介绍现代智能家居中，通过单火线、零线布置和智能开关/模块，实现一个灯被多个开关控制（双控、多控）或手机远程控制，其物理基础仍是串并联原理的复杂应用，激发学生进一步探索的兴趣。

  （五）全课总结与评价（预计时间：5分钟）

  1.学生反思：通过本课学习，你最大的收获是什么？你还有哪些疑惑？

  2.教师总结：强调串联和并联是电路的两种基本结构，是分析一切复杂电路的起点。理解它们的核心在于分析电流的路径。鼓励学生像工程师一样思考，运用所学知识去观察、解释和设计身边简单的电路。

  3.布置作业：（1）基础性作业：教材课后练习题，完成串联与并联电路特点对比表。（2）实践性作业：观察家中一个用电区域（如书房），尝试画出其中两个用电器（如台灯和电脑）接入插座的电路示意图，并分析它们的连接方式。（3）挑战性作业（选做）：设计一个电路，要求使用两个开关控制一盏灯，使得在门口打开灯后，能在床头关闭它（即“楼梯灯”双控电路模型）。可以画图说明，有条件的可尝试用器材搭建。

  六、板书设计（计划性板书，随教学进程生成）

  主标题：电路的两种基本连接：串联与并联

  一、串联电路

  1.定义：元件逐个顺次连接。

  2.特点：

   电流路径：一条

   开关作用：控制所有，与位置无关

   用电器关系：相互影响

  电路图示例：[规范绘制的两个灯泡、一个开关的串联电路图]

  二、并联电路

  1.定义：元件并列连接在电路两点之间。

  2.结构：干路、支路、节点

  3.特点：

   电流路径：多条（干路、支路）

   开关作用：干路总控，支路分控

   用电器关系：