《探究電路中的電壓》活動建議方案

1、探究電路中的電壓活動建議方案一、活動流程框圖活動一：能把三盞燈連成多少種不同的電路？活動二：混聯(lián)電路各部分電壓有什么關(guān)系？活動三：電池兩端的電壓為什么會改變？二、活動過程2.1活動一：能把三盞燈連成多少種不同的電路？2.1.1活動任務(wù)嘗試設(shè)計(jì)連接三盞燈泡的電路，并將三盞燈泡連接成混聯(lián)電路,提出探究問題。2.1.2活動內(nèi)容1實(shí)驗(yàn)任務(wù)一：設(shè)計(jì)電路（1）教師為學(xué)生準(zhǔn)備三個(gè)不同規(guī)格的小燈泡L1、L2、L3，開關(guān)、電池組各一個(gè)和若干導(dǎo)線，提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)一： 分組討論用這些器材可以設(shè)計(jì)出多少種不同的電路，使三盞燈泡同時(shí)發(fā)光。 分別畫出它們的電路圖。 用實(shí)驗(yàn)器材連接這些電路進(jìn)行檢驗(yàn)。（2）學(xué)生分組活動，設(shè)計(jì)并

2、畫出電路圖，然后連接電路檢驗(yàn)是否連接正確。（3）全班同學(xué)交流設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路，相互補(bǔ)充，歸納所能連接的電路種類。設(shè)計(jì)電路參考圖：（4）歸納出三類電路：三個(gè)用電器可以連接出串聯(lián)電路、并聯(lián)電路和混聯(lián)電路。其中混聯(lián)電路有兩類連接方式：兩個(gè)用電器并聯(lián)，再和第三個(gè)串聯(lián)；兩個(gè)用電器串聯(lián)，再和第三個(gè)并聯(lián)。由于三個(gè)燈泡不同，則每一類混聯(lián)電路燈泡又可以有三種不同的接入方法。2實(shí)驗(yàn)任務(wù)二：提出問題（1）教師提出實(shí)驗(yàn)任務(wù)二 用實(shí)驗(yàn)器材連接已歸納出的不同混聯(lián)電路； 觀察燈泡在不同電路中的燈泡亮度； 提出進(jìn)一步探究問題。（問題應(yīng)具有探究價(jià)值）（2）學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，觀察燈泡發(fā)光的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師提示學(xué)生：把燈泡編號，注意各燈在

3、不同電路中的發(fā)光情況。（3）學(xué)生嘗試提出探究問題。教師適當(dāng)提示學(xué)生從物理學(xué)的角度去思考，要求學(xué)生明確描述探究問題。學(xué)生可能提出的問題：提出問題：為什么燈的亮度不一樣？為什么同一盞燈連在不同的電路中，有時(shí)亮，有時(shí)暗？各盞燈中的電流是怎樣分配的？各盞燈中的電流有什么關(guān)系？各盞燈兩端的電壓中是怎樣分配的？各盞燈中的電壓有什么關(guān)系？混聯(lián)電路中的電流有什么關(guān)系？混聯(lián)電路中的電壓有什么關(guān)系？（4）教師歸納學(xué)生提出的問題：亮暗的問題以后研究電功率時(shí)解決；一類有關(guān)電流的問題，一類有關(guān)電壓的問題，是本階段可以探究的問題。2.1.3活動組織方式小組合作探究。2.1.4活動評價(jià)方式教師對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，學(xué)生自評及小組

4、互評相結(jié)合。2.1.5所需學(xué)習(xí)資源三盞燈的連接方式.ppt三盞燈并聯(lián)的電路.jpg三盞燈的連接方式（1）.jpg三盞燈的連接方式（2）.jpg三盞燈的連接方式（3）.jpg2.1.6所需學(xué)習(xí)時(shí)間1課時(shí)。2.2活動二：混聯(lián)電路各部分電壓有什么關(guān)系？2.2.1活動任務(wù)測量由3個(gè)電阻組成混聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓，探究混聯(lián)電路中各用電器兩端的電壓分配關(guān)系和變化特點(diǎn)。2.2.2活動內(nèi)容1提出問題和猜想（1）教師展示要探究的混聯(lián)電路實(shí)物照片。教師說明：這是三個(gè)電阻組成的一個(gè)混聯(lián)電路。由R1 、R2并聯(lián)后，再和R3串聯(lián)。利用我們已經(jīng)學(xué)過的串聯(lián)和并聯(lián)電路中電阻的相關(guān)知識，請同學(xué)們猜想一下當(dāng)R1滑動變組器發(fā)生

5、變化時(shí)，R1 、R2 、R3上的電壓會怎樣變化？同學(xué)們可以畫一個(gè)電路圖進(jìn)行分析。（2）學(xué)生畫電路圖，并進(jìn)行分析。參考電路圖：（3）教師組織學(xué)生就猜想進(jìn)行討論。利用串聯(lián)、并聯(lián)電路中的總電阻和分電阻的關(guān)系進(jìn)行推理。2學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案。并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對猜想驗(yàn)證。（1）學(xué)生劃分小組，以組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格。（2）各小組之間可以進(jìn)行交流，修正自己的方案。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格參考：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表R1最大阻值=_W ；R2 =_ W ； R3 = _ W； 電源電壓U = _ 伏測量次數(shù)12345R1兩端電壓U1 / VR2兩端電壓U2 / VR3、實(shí)測值U3/ VAB兩點(diǎn)間的電壓UAB/ VAC兩點(diǎn)

6、間的電壓UAC/ V3收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（1）各組按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，連接電路進(jìn)行測量，記錄數(shù)據(jù)。（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析論證，歸納出結(jié)論。（3）各組在全班交流。實(shí)驗(yàn)參考：實(shí)驗(yàn)器材：電壓表，滑動變阻器， 定值電阻2個(gè)，開關(guān)，電池組，導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)電路：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按電路圖連接實(shí)驗(yàn)電路，將電壓表并聯(lián)在電阻R3兩端，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)有相應(yīng)的變化，說明電路能正常工作。（2）滑動變阻器的滑片置于阻值較大的位置，用電壓表測量R1、 R2、 R3兩端的電壓U1、U2、U3 ，A、B兩點(diǎn)之間的電壓UAB和A、C兩點(diǎn)之間的電壓UAC，分別記錄在數(shù)據(jù)表格中；（3）逐漸減小滑動

7、變阻器連入電路的電阻R1，再用電壓表測量幾組R1、 R2、 R3兩端的電壓，以及A、B和A、C兩點(diǎn)之間的電壓，記錄在數(shù)據(jù)表格中。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）U1=U2=UAB UAB+U3=UAC（2）R1減小，U1=U2=UAB，都減小；U3增大；UAB+U3=UAC；UAC不變。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（1）彼此并聯(lián)的兩個(gè)電阻兩端的電壓相等，并聯(lián)部分的電壓與串聯(lián)電阻的電壓之和等于總電壓。（2）并聯(lián)部分的一個(gè)電阻阻值減小，并聯(lián)部分的電壓減小，串聯(lián)電阻的電壓增大。（3）并聯(lián)部分的一個(gè)電阻阻值減小，總電壓減小。3學(xué)生課后完成探究報(bào)告。探究方案二：演繹法探究混聯(lián)電路各部分電壓的關(guān)系混聯(lián)電路可看作R1、R2并聯(lián)部分與R3

8、串聯(lián)。那么并聯(lián)部分可以用并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻規(guī)律來計(jì)算，串聯(lián)的兩部分用串聯(lián)電路的電流、電壓、電阻規(guī)律來計(jì)算。我們用串并聯(lián)規(guī)律的公式計(jì)算混聯(lián)電路各部分的電壓值，然后用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過演繹的方法探究混聯(lián)電路各部分電壓的關(guān)系。 1理論計(jì)算：電路圖：（1）并聯(lián)部分的等效電阻值（2）電路電流（3）R3兩端的電壓（4）并聯(lián)部分電壓數(shù)據(jù)記錄：定值電阻R2=10歐, R3=20歐, 電源電壓6V計(jì)算次數(shù)123456電阻R1/50403020105并聯(lián)等效電阻計(jì)算值R并/      并聯(lián)部分電壓U并計(jì)算值/V   &#

9、160;  R3兩端的電壓U3計(jì)算值/V      2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)器材：電阻箱，10歐、20歐定值電阻各一，電壓表，開關(guān)和導(dǎo)線。實(shí)驗(yàn)步驟（1）電阻箱取阻值R1=50歐，按圖1連接電路；（2）用電壓表測量并聯(lián)部分兩端的電壓U并，測量R3兩端的電壓U3，測量電路兩端的總電壓U ，分別記錄在數(shù)據(jù)表中；（3）電阻箱取阻值R1=40歐，重復(fù)步驟（2）；（4）改變電阻箱的阻值再做幾次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)記錄實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456電阻R1/50403020105并聯(lián)部分電壓值 U并/V    

10、60; R3兩端的電壓U3/V      電源兩端電壓U/V      3學(xué)生就理論數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出總結(jié)。比較理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測量值，歸納出三個(gè)用電器構(gòu)成的混聯(lián)電路各部分電壓的關(guān)系。2.2.3活動組織方式小組合作探究。2.2.4活動評價(jià)方式教師對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，學(xué)生自評及小組互評相結(jié)合。2.2.5所需學(xué)習(xí)資源實(shí)驗(yàn)電路圖.jpg直流伏特計(jì).jpg實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表.jpg2.2.6所需學(xué)習(xí)時(shí)間1課時(shí)。2.3活動二：混聯(lián)電路各部分電壓有什么關(guān)系？2.3.1活動任務(wù)通過試驗(yàn)，

11、觀察當(dāng)外接并聯(lián)小燈泡數(shù)量增加時(shí)，電源兩端的電壓下降。提出問題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測電池的內(nèi)阻。分析處理數(shù)據(jù)，完成探究報(bào)告。2.3.2活動內(nèi)容1發(fā)現(xiàn)問題：（1）教師指導(dǎo)思維：請同學(xué)觀察活動二的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，誰發(fā)現(xiàn)了新問題？（2）學(xué)生觀察思考小組議論：學(xué)生可能的發(fā)現(xiàn)： 并聯(lián)部分的一個(gè)電阻阻值減小，總電壓減小； 電路的總電阻減小，電路的總電壓減小； 電源電壓大于電路的總電壓；（3）通過實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)問題學(xué)生實(shí)驗(yàn)，用2節(jié)干電池（連同電池盒）連接一個(gè)小燈泡（2.5V）觀察亮度；再繼續(xù)并聯(lián)1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)小燈泡，觀察燈泡的亮度變化。教師提問：小燈泡的亮度為什么會變化？用電壓表測量一下小燈泡兩端的電壓，觀察并聯(lián)不

12、同小燈泡數(shù)目時(shí)電壓的變化情況。實(shí)驗(yàn)參考：觀察并聯(lián)燈泡的亮度變化實(shí)驗(yàn)器材：相同規(guī)格的2.5V小燈泡4-5個(gè)，干電池2節(jié)，導(dǎo)線若干開關(guān)一個(gè)。實(shí)驗(yàn)電路一：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）按照圖1連接電路，閉合開關(guān)，觀察燈泡的亮度；（2）斷開開關(guān)，在連好的電路的上并聯(lián)一個(gè)燈泡，如圖2。閉合開關(guān)，觀察燈泡的亮度；（3）重復(fù)步驟（2），在電路上繼續(xù)并聯(lián)燈泡，觀察燈泡的亮度。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：隨著并聯(lián)燈泡的增加，燈泡的亮度逐漸變暗。2學(xué)生提出猜想（1）學(xué)生先提出猜想。學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果提出猜想。學(xué)生可能的猜想： 可能原來通過一盞燈的電流分流到幾個(gè)支路中，每個(gè)支路的電流就小了，燈就暗了； 并聯(lián)電路的各支路的電壓都相等，等于電源電壓，

13、燈暗了可能電壓是電壓小了； 可能電燈多了，使電池電力不足了；（2）重作觀察燈泡亮度的實(shí)驗(yàn)，用電壓表測量各次實(shí)驗(yàn)中電路兩端的電壓。參考電路：實(shí)驗(yàn)電路二：教師：請同學(xué)想想，為什么隨著并聯(lián)的小燈泡數(shù)量增加電壓會降低？結(jié)合混聯(lián)電路的電壓分配規(guī)律，分析一下可能造成電壓降低的原因。（3）教師組織學(xué)生進(jìn)行交流。學(xué)生就電壓下降的原因提出各種可能的猜想。教師引導(dǎo)學(xué)生了解到實(shí)際的電路中很多元件并不是理想的，學(xué)生最終通過討論得到電池本身可能存在電阻（即電池內(nèi)阻）。（4）教師講解電池存在內(nèi)電阻的物理模型：干電池相當(dāng)于一個(gè)電壓U恒定的理想電源與一個(gè)電阻r的組合。3設(shè)計(jì)測量電池內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)。（1）教師指導(dǎo)：請同學(xué)們設(shè)計(jì)一個(gè)

14、實(shí)驗(yàn)，看看能否利用我們學(xué)過的知識來測量一下電池的內(nèi)阻？可用的元件包括：2個(gè)定值電阻，1節(jié)待測電池，若干導(dǎo)線，兩個(gè)電鍵，一個(gè)電壓表，一個(gè)電流表，一個(gè)滑動變阻器。（2）學(xué)生分組合作學(xué)習(xí)：設(shè)計(jì)一個(gè)測電源內(nèi)阻的方案，畫電路圖，并寫出設(shè)計(jì)原理（計(jì)算過程）。 （3）教師提示學(xué)生： 電池的內(nèi)電阻兩端的電壓能直接測量嗎？理想電源的電壓能直接測量嗎？想想為什么？只能測量電池以外的電路中的電壓。 在電路中有幾個(gè)無法直接測量的量？它們相當(dāng)于數(shù)學(xué)中的未知數(shù)，想想怎樣才能求解這些未知數(shù)？（4）教師組織學(xué)生就不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行討論。每個(gè)小組介紹自己的設(shè)計(jì)方案，并且可以對其他組的方案進(jìn)行評價(jià)。電路設(shè)計(jì)參考：實(shí)驗(yàn)電路圖：注意

15、：在設(shè)計(jì)過程中，滑動變阻器是個(gè)干擾因素。由于滑動變組器的接入電阻無法得知，因此會使方程無法建立。這里要讓學(xué)生了解到，并非所有提供的器材都必須使用。在只使用電壓表或電流表一個(gè)測量儀表的這實(shí)驗(yàn)電路中，接入的電阻必須是阻值已知的電阻。如果用電流表和電壓表兩個(gè)測量儀表，則可使用未知阻值的電阻。其他正確的設(shè)計(jì)圖參考見媒體資源4按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出電池的內(nèi)阻。（1）挑選元件，連接電路。各組學(xué)生按自己的設(shè)計(jì)方案選擇元件，并連接好電路。（2）進(jìn)行測量，獲取數(shù)據(jù)測量時(shí)應(yīng)先測一組數(shù)據(jù)，改變電路后，再測量一組數(shù)據(jù)。（3）計(jì)算電池內(nèi)阻依據(jù)設(shè)計(jì)方案將測得的兩組數(shù)據(jù)帶入公式，計(jì)算電池的內(nèi)阻。（4）檢

16、驗(yàn)一下計(jì)算結(jié)果是否正確。先將電壓表直接接到電池兩端，測一下電池兩端的輸出電壓。用電阻箱調(diào)節(jié)到和計(jì)算的電池內(nèi)阻相等的阻值，并和電池連結(jié)成電路。用電壓表再測一下，看看此時(shí)電阻箱兩端的電壓是否等于剛才測得的電池電壓的一半？實(shí)驗(yàn)方案一參考：測量干電池的內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)器材：電壓表，滑動變阻器， 定值電阻2個(gè)，開關(guān)，用過一段時(shí)間的干電池2節(jié)，導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)原理：由于電池的內(nèi)阻無法直接測量，又由于電池內(nèi)阻的原因，導(dǎo)致電源的電壓也無法被精確的測量出來，因而電路中有兩個(gè)無法測量的物理量，我們只能通過測量外電路定值電阻上的電壓值，再通過計(jì)算得到電池的內(nèi)阻。因?yàn)殡姵氐膬?nèi)阻和電源電壓都是未知量，根據(jù)數(shù)學(xué)原理可知，列出兩個(gè)

17、方程就能求得兩個(gè)未知量。所以，我們要進(jìn)行兩次測量，需要改變外接的定值電阻，進(jìn)行2次測量，獲取兩組電壓測量值，建立兩個(gè)包含U和r的方程，再聯(lián)立方程解出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)電路：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）連接電路；（2）閉合開關(guān)S1，讀出電壓表示數(shù)U1；（3）斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，讀出電壓表示數(shù)U2。計(jì)算方法：設(shè)電池內(nèi)阻為Rx，電池電壓為U0： 檢驗(yàn)電路：（1）先將電壓表直接接到電池兩端（圖3），測電池兩端的輸出電壓。（2）把電阻箱阻值調(diào)節(jié)到和計(jì)算的電池內(nèi)阻相等，與電池連結(jié)成電路（圖4）。用電壓表再測電路兩端的電壓。（3）看看此時(shí)電阻箱兩端的電壓等于第一次測得的電池電壓的一半。其他正確的實(shí)驗(yàn)方法及計(jì)算過程圖參考

18、見媒體資源。2.3.3活動組織方式小組合作探究。2.3.4活動評價(jià)方式教師對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，學(xué)生自評、互評。2.3.5所需學(xué)習(xí)資源觀察燈泡亮度的實(shí)驗(yàn)器材.jpg并聯(lián)燈泡的亮度變化實(shí)驗(yàn)步驟（1）.jpg并聯(lián)燈泡的亮度變化實(shí)驗(yàn)步驟（2）.jpg并聯(lián)燈泡的亮度變化實(shí)驗(yàn)步驟（3）.jpg并聯(lián)燈泡的亮度變化實(shí)驗(yàn)步驟（4）.jpg用電壓表測電路兩端電壓.jpg并聯(lián)燈泡的亮度變化.wmv并聯(lián)電路的路端電壓變化.wmv干電池的電學(xué)模型.ppt直流伏特計(jì).jpg直流安培計(jì).jpg電流表和電壓表.jpg滑動變阻器.jpg電阻器.jpg用電流表測電池內(nèi)阻（1）.jpg用電流表測電池內(nèi)阻（2）.jpg用電壓表測電池內(nèi)阻.jpg