高中物理 人教版 必修三《电路及其应用》单元设计

《电路及其应用》单元设计

单元基本信息

学科物理实施年级高二设计者

使用教材人教版高中物理必修第三册

单元名称第十一章电路及其应用

单元课时5课时

引领性学习主题

1.主题名称电路及其应用

第11章电路及其应用

2.主题概述

本单元主要包括描述部分电路的基本概念和规律，以及研究、解决问题所涉及的主要方法。按

照循序渐进的原则，在认识电路中电源的功能和恒定电流特点（11.1电源和电流）的基础上，

先探究导体电阻与长度、横截面积和材料的关系（11.2电阻定律），接着安排测量电阻率（11.3

实验：导体电阻率的测量），本单元主要是讨论电路，其外电路主要是串、并联电路，所以之

后安排导体的串、并联规律（∏.4串联电路和并联电路），还把电压表和电流表的内容也放在

这一节，阐述电表改装的方法和原理。这样处理，不仅有利于学生用串、并联电路的规律认识

电表改装的基本思路，更重要的是渗透了电压表、电流表在直流电路中的本质就是一个“电阻”

这样一个观念。最后再练习使用多用电表（11.4实验：练习使用多用电表），这样安排使知识

学习有合理的顺序和节奏，有利于学生知识的建构。

学生在初中也学过直流电路知识，与初中不同的是，高中对此知识的学习最突出的就是它可

以将所学过的静电场知识作为学习的基础，从而大大提升了高中内容的理论性，同时也为学生

将电路与静电场建立联系提供可能。电的知识与学生的生活密切相关，学生对电源、电阻和电

3.主题学情分析

路都有一定的感性认识，这对本章内容的学习会有很大帮助，本章内容有丰富实验素材和视频

资源，这也有利于提高学生对物理学习的兴趣。但由于本章学习的理论性比较强，所以在学习

过程中要注重知识之间的内在联系。

4.开放性学习环

智慧课堂、多媒体设备、视频资源、数字化实验、网络平台等。

境

5.课标要求

（1）观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用。会使用多用电表。

（2）通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。会测量金属丝的电阻率。

（3）了解串、并联电路电阻的特点。

课标素养名称6.核心素养导向的单元学习目标

1、理解电流和电源的概念；

2、了解导体中的恒定电场和恒定电流；

3、通过对电阻概念的学习，培养学生用比值定义物理量的观念，明确导体的电阻是导体本身的

特性所决定的；

物理观念

4、掌握游标卡尺或螺旋测微器的测量原理和使用读数方法；

5、了解串联和并联电路的连接方式，掌握串、并联电路的电流和电压特点；

6、了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压；

7、了解多用电表的表盘及测量功能，会根据需要正确选择挡位。

1、能从微观视角和宏观表现分析电流的形成,对统计方法有初步了解;能对他人观点提出有依

据的质疑；

2、通过对电阻影响因素的探究，理解决定电阻值大小的本质；

3、通过实验探究了解温度对电阻率的影响；

4、理解电阻率的测量是间接测量，需要测量长度和电阻等基本物理量；

5、正确理解电路中各种元件的作用，理解电表接法和滑动变阻器接法对电路测量的作用。

科学思维

1、经历观察、实验以及探究，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度；

2、通过亲身的体验和感悟，使学生获得对物理知识的感性认识，为深入理解和应用这些知识打

基础；

科学探究

3、通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的喜悦，培养学生对参与物理学习活动的兴趣，

提高学习的自信心。

培养学生严谨认真、实事求是、持之以恒的科学态度，教科书每章前富有针对性的名人语录也

-d**A上自能在态度与责任方面起到很好的教育作用。

科学态度与责任

挑战性学习活动/任务（以课时为单位规划）

课时任务序号7.教学过程8.评价建议

活动目的：学生分组实验“制造”瞬时电流，探究电流产生EKl

M二八

条件

活动内容及过程：利用电要充分发挥学生的自主性，

容器放电“制造”电流让学生直观感受物理规律总

器材：导线、电池、电容I

活动1结的一般方法。体验“制造”

器、小用电器（风扇、音

电流的快乐，引发对电流产

学生“制造”乐盒、电子表、灯泡）等

生条件的思考。

第1课器材

瞬时电流，

nɪ问题链

学生分组实验1：

总结电流产问题：观察到什么现

1“制造"飒电流

象？■——I-

生的条件。

问题2：实验现象说明了

什么？■161Wl、

I.灯

4一.■叩JI

IHJ您ɔ:也切K”尔腑

释电流为什么是瞬时的？（结合PPT）

学生讨论总结：电流产生的条件。

活动目的：类比水流，总结出持续电流产生的必要条件和持续

活动2稳定的电流即恒定电流产生

学生利用水

的条件。IA^B∣Γ用水流类比，可以很自然的

流类比得出

活动内容及过程：得到持续稳定的电流产生的

持续电流和

第1课利用水流类比看不见的电流。条件、产生原因。知识的获

持续稳定的引导学生思考怎么才能获得持续的水流？得出持续电1流产牛

时取的过程是学生自主探究

电流的产生的必要条件一电源。

电源的作用：搬运电荷，维持_____的过程，学生理解起来也比

条件及特

导体两端的电势差.Nβ

点。较简单。

设疑：而^^52

川水舀j'呦移水，水流是否稳

定？PE*"

_______

如果用抽水机呢？

在用抽水机转移水形成持续水流的过程中，用水笔在水面上做

标记。

设疑：

问题1：你观察到水位有什么特点？

问题2：水的分布有什么特点？

问题3：水流是否稳定？

受此启发，要得到持续稳定的电流，要加稳压电源，使导体两

端有恒定的电势差。电荷分布也应该是稳定的，但也是处在”

你来我走”的运动中.

活动目的：导体的电阻的定义

活动内容及过程：演示实验，通过传感器:获取对应的电流不口电

压值，并且在计算机中绘制U-I图像并引导学生思考电EE与

电流比值的物理意义。

如图所示，调节学生电源l--------

的电压值，来调节导体两H

帆定律西板

端的电压和电流，通过传—I

----卜IUK传骡-----

感器获取对应的电流和电

----∣⅜M-----cr------

压值，并且在计算机中绘

活动通过引导，学生结合手边的

3制u-ι图像。更换导体，再次实验。发现导体两端的电FE随

仪器认真听讲，了解实验思

利用传感器电流变化的图像是过原点的倾斜直线，也就说明导体两端的电

路,为接下来的实验做准备。

压与电流的比值不会随电流电压的Uk

第2课获取导体的变化而变化，那么这个比值又会因]

导体的不同而不同，所以，这个比/

电压随电流

时值是一个可以用来表示导体某种特//

变化的图像

性的物理量,这个物理量用R表示，

UO-------►I

即R=7。进一步分析比较两个U

—1图像可以发现，当电压相同时，R越大的导体电流越小，

这说明R这个物理量可以反映导体对电流的阻碍作用，R越大

导体的阻碍作用越强，R越小导体的阻碍作用越弱，在物理学

中我们把这个表示导体对电流阻碍作用强弱的物理量叫作导

体的电阻。__________________________________________________

活动目的：探究导体电阻与长度、横截面积的定量关系

活动内容及过程：

控制变量法探究导体电阻与长度、横截面积的定量关系，学生

进行分组实验：

（1）保持导体横截面积和材料不变，实验设计电路图所示，

将接入电路的导体的长度（L）设置为d、2d、3d、4d、，测

出对应长度导体的电阻Ri、R2、R3、R4、，填入下表，以导体

的电阻为纵坐标、导体的长度为横坐标，绘制A-L图像。

1234

长度（£）

电阻（）培养学生的探究精神和细

活动4R

致严谨的科学态度。动手操

实验探究影

第2课

作的能力，发现问题的意识

响导体电阻

时

的因素

通过图像得出结论：在保持导体横截面积和材料不变时

的电阻与导体的长度成正比。

（2）保持导体长度和材料不变，实验设计电路图所示，将接

入电路的导体的横截面积设置为s、2s、3s、4s、，测出对应横

截面积的导体的电阻Rl、R2、R3、R4、，观察数据，以导体的

电阻为纵坐标、导体长度的倒数为横坐标，绘制R-I图像。

123_______

横截面积（S）

电阻(R)

通过图像得出结论：在保持导体长度和材料不变时，导体的电

阻与导体的横截面积成反比。

活动目的：游标卡尺和螺旋测微器的测量原理及读数方法

活动内容及过程：两种测量仪器的使用：游标卡尺和螺旋测微

器

——游标卡尺：掌握原理、读数、使用方法,

活动5(1)结构(图2)并能进行操作，正确测量读

第3课

数。

螺旋测微器

时

的测量原理引导学生理解测量原理中的

及读数方法转化方法。

图2

(2)原理----错位放大原理

(3)使用

测量笔筒的内径、外径、深度

(4)读数

规格10分度20分度50分度

精确度0.1mm0.05mm0.02mm

表1

利用GGB软件，练习读数

一一螺旋测微器：

（1）结构（图5）

图5

（2）原理——放大原理

（3）使用

测量金属丝的直径

（4）读数

示数=主尺读数+可动刻度（需要估读）X0Qlmm

利用GGB软件练习读数

活动目的：设计实验测量金属丝的电阻率

活动内容及过程：伏安法测电阻

实验小组安排：

实验中根据学生人数，分成四组。

在实验中提供了两种粗细的银铭合金丝，两种粗细的康铜丝，

长度均不受限制.

第一组：研究0.2mm粗细，长度分别为25Cm和50cm康铜丝

0.2mm康专可丝____________________在学生既有电路知识的基础

25cU/V

上，正确连接，正确操作。

m∣∕A_

50cU/V小组合作对数据进行处理。

活动6

m∣∕A_

比对实验结果和参考数据之

第3课分组实验：横坐标

表2间的差异，并能进行正确的

时金属丝电阻

误差分析。

率的测量第二组：研究0.4mm粗细，长度分别为25Cm和50Cm康铜丝

0.4mm康铜丝

U/V

25cm∣∕A

横坐标

U/V

∣∕A

横坐标

表3

第三组：研究0.2mm粗细，长度为25Cm和50Cm锲铭合金丝

0.2mm银铭合金丝

25cU/V

m∣∕A_

50cU/V

m∣∕A_

横坐标

表4

第四组：研究0.4mm粗细，长度为25Cm和50Cm银铭合金丝

0.4mm银铭合金丝

U/V

25cmVA

横坐标

U/V

50cm∣∕A

横坐标

表5

数据处理：

u/v`

黑/件×106A∕m）

图13

结论：不同的金属的电阻率跟材料有:关

参考数据：银络合金的电阻率为1.0×10^6∩m

康铜丝的电阻率为1.7X10-8∩∙m

误差分析：

系统误差1、电阻测量时，因为电球寿均不是理想电表

2、因为电流的热效应。

偶然误差3、测量接入电路中的长居乏和电阻丝直径

4、电表的读数。

（5）实验总结：如何测量电阻率。

活动目的:设计电路利用小量程表头改装电压表和大量程电流学生利用串联分压的思想结

表

合欧姆定律回答问题，理解

活动内容及过程：对电流表如何改装成电压表

表头G改装成大量程的电压表U和电流表。

任务一：如何用小量程的电流表测大电压？掌握计算方法和利用数量关

任务二：串联电阻R=2500Q,改装电表的量程是多大？系转换的思想。

任务三：串联多大电阻，改装后电表量程是3V?

任务四：改装后电压表的内阻是多大？

<----------------U---------------->

V—IgRg—><—UR—>

活动7

第4课设计电路把

小量程表头

时

改为电压表<--------------U----------------►

和电流表

Rv=:=R+Rg

表头G改装成大量程的电流表

任务一：如何用小量程的电流表测大电流？

任务二：并联电阻R=25OOQ,改装电表的量程是多大？

任务三：并联多大电阻，改装后电表量程是0.6A?

任务四：改装后电流表的内阻是多大？

IgRg=(I-IJR=>R=7⅛^%

1g

!RRR

R=ɪɪ=—J

aIR+R

4∕gRg>

z

rl⅛

IRR

O

——

IgRg∙∣

活动目的：完成相关的计算，分组实验改装电流表学生把器材置于易于接线的

活动内容及过程：位置，在老师引导下完成接

利用Notebook介绍电路连接方式。线.计算并调节分流电阻的

n阻值。

_Vt________

活动8a

■「学生能在老师的引导下，顺

第课

4分组实验使

Ai，,♦]利完成相关的计算，设计电

时电流表扩大iIRz

U路并测量。

QMMi

I七程t

Rl

.-r-⅞∙

电与也.O91，∙⅛/

Is)目彖多名z

<?<*>HS

请同学们把桌上lg=300uA>Rg=2500Q的电流计改装成

OS3V的电压表和OS0.6A的电流表！

导学生实验，分析比对改装表和标准表实验数据，说明改装成

功。

活动目的：认识多用电表

活动内容及过程：展示缺少部分标识的多用电表的外形图展

板，引导学生填补展板上遗漏的参数和元件符号。

学生观察多用电表的外形

首先让学生认真观察多用电表的外形图。图，认识多用电表的外部结

【活动】展示缺少部分标识的多用电表的外形图展板，引导学构，测量功能及基本使用方

生填补展板上遗漏的参数和元件符号。法。

活动9

第5课

认识多用电

时

表

师生互动，共同认识多用电表的表盘和功能区域，了解基本使

用方法：

1.使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。

2.使用时•，应先将选择开关旋转到与被测物理量对应的位置

上并选择合适的量程。

3.不使用的时候应该把选择开关旋转到OFF位置或交流电

压最高挡，拔出表笔。如果长期不用，将电池取出。

认识了多用电表的表盘和功能区域，了解了基本使用方

法，首先请学生练习使用多用电表测量刚才闭合回路中灯泡的

电压、电流。_____________________________________________

活动目的：利用多用电表测量电阻请两位同学到前面演示，平

板投屏。其他同学分组实验,

活动内容及过程：学生分组实验，练习使用多用电表测电阻，

记录测量结果。演示的同学

将测量结果写在黑板上，其

【学生分组实验1】

他各组记录在表格中。

器材：多用电表、灯泡、定值电阻。

在之前学习的基础上，进一

请各组按照表格中选择好的倍率分别测量灯泡和定值电阻的

步检查学生电表读数掌握的

________________________________________阳倩一

测量对象选择的倍率电阻值R情况。

小灯泡

定值电阻1lzɔ

-Li-J-

(I)机械调零；

(2)选择欧姆挡

(3)欧姆调零：短接红、黑表笔调节欧姆调零旋钮，使指针

活动10

指在欧姆0刻线;

练习使用多(4)测量:红黑表笔分别连接电阻两端，测量电阻；

第5课(5)刻度盘读数：电阻值R=读数X倍率；

用电表，用

时(6)测量结束，将多用电表选择开关旋转到OFF处。

多用电表测分组实验，平板拍照各组数据投屏展示，对比分析测量结果，

发现：1.改变不同倍率的欧姆挡后,要重新欧姆调零。

电阻

2.先估测待测电阻阻值，选择合适的倍率。

问题：如果不知道待测电阻阻值,如何选择倍率？

学生：先用中等倍率的欧姆挡试测,“偏小换大挡，偏大换小

挡”

过渡：通过刚才的实验我们掌握了使用多用电表测电阻的方

法，下面我们使用多用电表测量一些常见的电阻，自然界中有

很多导体，人体就是其中之一，人体的电阻有多大？

【学生分组实验2】

测量人体电阻时表笔分别

测量对象电阻值R与两手接触。

学生分组实验，测量出人

人体

体电阻很大，所以测量时，

人手不能同时接触电阻和两表笔的金属部分。

PPT课件展示一些二极管的图片

[学生分组实验4]

学生分组实验，测出.

二极管正反向电阻，.∣so

平板拍照各组数据投▼/4描底

屏展示。ɪp'[[

请学生思考：各组测

出的二极管正反向电阻有什么共同的特点？有什么不同之

处？

老师：阻值小的称为正反向电阻，阻值大的称为反向电阻。

测量对象选择的倍率电阻值R

二极管

9.反思性教学改进

课时课时教学反思单元教学反思

(1)本节课教学设计时重视学生的体验，分组实验和演示实验，

第1课时有助于激发学生的求知欲。

(2)创造物理情境，进行有意识的引导，点拨，激发学生的求

知欲。在本课的教学中，后面理论分析部分留给学生自主学习

的空间有待拓展。

(1)教学不能太过注重知识本身，而

(1)设计实验让学生全程体验物理知识和规律的生成过程，体忽略知识和规律的生成过程和方法。因

验科学探索的艰辛，同时也培养了学生严谨的科学探究能力。此单元设计要让学生去提出猜想一

第2课时(2)课堂中教师可以多指导学生实验，帮助学生来完成实验，实验探究一一分析数据一一最后得出

注意引导学生对实验结果的分析，以提升学生的科学思维能物理规律，要注重物理概念和生成过

力。程。

(2)用贴近学生的生活实例，让学生从

感性认识上升为理性认识，从而深刻理

(1)课前准备的实验器材丰富了学生观察能力和探究活动，解物理知识和规律。用身边随处可见的

给学生创造了参与教学活动的机会。不同组的学生测量了不同物品去做实验也能够拉近物理科学与

金属的电阻率，真正做到了自主探究。学生间的距离，认识到物理科学就在我

第3课时(2)通过学生分组实验探究，完成了对几种测量工具的使用原们身边。让学生动手设计实验过程，培

理和读数的方法的掌握、完成了测量金属丝电阻率的测量的教养学生的动手能力，通过把知识转化为

学任务。能力，从而实现知识的价值。

(3)学生在连接实物电路、操作实验、数据处理方面还有进步

空间。根据学生的学习情况，安排适量的教学内容，选择可视

的教学手段增强学生的感性认识，激发学习兴趣。

(1)通过教师演示讲解、学生分组实验探究，完成了串并联

电路的电学特点和电表的改装由于受到时间限制，没有设置

第4课时太多的例题。

(2)在学生实验中，教师要提醒学生实验的规范和严谨，从器

材的选取和运用，设计电路，遇到问题(例如电压表改装时一

个变阻箱阻值不够)，培养学生遇到问题解决问题的能力。

(1)用电表是日常生活中应用比较广泛的电学测量仪器，掌

握多用电表的使用方法，对提高学生科学素养具有重要的意

义。

第5课时

(2)教学中更要重视学生动手操作和实践能力的培养，在本节

课的各个环节上，充分发挥了学生的能动性，学生积极参与到

了课堂中来，课堂上有积极地思考，有高效的展示，有小组间

的合作与探究，培养了学生的科学态度和科学责任。

9.单元作业

(1)教材课后习题1、2、3,自主学习锂电池原理，查资料了解锂电池的发展前景和局限性。(课时

1)

(2)教材课后习题1、3、5、6,查阅资料了解脂肪测量仪如何利用测电阻来工作的。(课时2)

(3)教材课后习题1、2、3,自学游标卡尺原理，自制游标卡尺模型。(课时3)

(4)教材课后习题1、2、3、4、5,(课时4)

(5)教材课后习题1、2、3、5,练习使用多用电表。(课时5)

11.1《电源和电流》教学设计

一、设计思想

学习是在相似的基础上不断建构新知识的过程，在教学中应充分挖掘与将学

的新知识相似度高的原有知识与经验,。由于电流看不到摸不着，电流的产生过

程也比较抽象，类比作为科学研究重要方法，在本节课中被大量的应用。受通过

研究可见的力的作用效果来研究抽象的力的启发，本节一开始就引导学生通过研

究电流引发的可见效应来研究微观的电流，所以本节教学设计突出的特点就是注

重科学方法的渗透。

本章从电流开始延伸到电阻、电功、电功率、电热、电动势等概念及电路结

构、电路规律，所以正确理解电流概念是进一步学习电路知识的基础，本节的主

要内容是电流的产生和描述。本案例从对“电火花”的研究出发，先探究瞬时电

流产生的条件，再分析导体内持续电流是怎么产生的，然后分析恒定电流是怎么

形成的，进而说明怎样定量描述电流的强弱以及影响电流的微观因素，内容安排

从现象到本质，从定性到定量，层层递进。

本节的难点是恒定电流的产生及定义式中q的理解。本案例通过巧用类比,

细化过程，从恒定电势差到恒定电场最后从理论和实验两个角度说明恒定电流的

特点。有效的突破了难点。另外，当导体内同时有正、负离子做定向移动时，怎

么计算q也是学生容易困惑的地方。

二、学习目标

一、物理观念

1、理解电流和电源的概念；

2、了解导体中的恒定电场和恒定电流；

二、科学思维

1、通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情

况，培养学生的逻辑推理能力；

2、能从微观视角和宏观表现分析电流的形成,对统计方法有初步了解;能对他

人观点提出有依据的质疑。

三、科学探究

1、通过实例对比，通过类比的方法理解电源的作用，引导学生思考持续电

流形成的原因，培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力；

2、通过实验探究培养学生应用物理规律分析问题、解决问题的能力；

四、科学态度与责任

1、了解电源的作用，通过对常见电源的认识，体会电能的使用对人类生活

和社会发展的影响。

2、感受相似现象和规律，体悟物理世界的和谐美。

三、课前准备

课件，数字化实验仪器，自制教具,电路板，水果（盐水）电池材料、小电风扇、

灯泡等

四、重点难点

重点：L电流概念的建立和电流定义式。

2.电流的微观表达。

难点：L恒定电流的产生及定义式中q的理解

2.电流的微观表达。

五、教学过程

【教学活动过程设计】

教学环节教学任务教师活动预测学生活动设计意图

5?哈H甲；

引发学生的思考，

三学生对将要学习的

I电学已经改变了我们的生活方式，并且产生了I内容有大致的了利用魔术“隔

环节1单元引入I一个巨大的工程应用领域I

I---嘉格雷・解。空取电”和学

从生活实际出发，使学生认识到电生初中阶段形

创设

与人类生活密切相关，从而引出本成的认识“有

单元的主题：电路及其应用。电源和闭合回

情景

路才有电流”

小魔术：

的冲突，激发

引入

学生认真观察，积学生学习本课

极思考，激发起学的兴趣，同时

新课畲隔空取电4

习本课的兴趣。培养学生的观

新课引入察能力。

通过魔术表演，激发学生学习兴趣，

利用“不接电源，却有电流”的知

识冲突，引出本节课题：电源和电

流。______________________________

[演示实验1]

播放闪电视频后利用静电起电机制

造“人工闪电”

I

从人类对学生观察演示实验人类对电的研

“电火花”并思考，积极回答究历程中对

研究历程问题。“电火花”的

出发，通过通过问题链，F引发对电流产生所