第十五章 电流和电路
第5节 串、并联电路中电流的规律 · 自主阅读问题链引导设计(逐句精读版)
费曼式以教代学 · 五列轮次问题链 · 含完整参考答案
课标要求:
2022年版义务教育物理课程标准“电磁相互作用”主题:探究并了解串、并联电路中电流的规律。本节建议1~2课时。
学习目标:
1. 了解串、并联电路中电流的规律,能解释生活中的相关现象。
2. 通过对实验数据进行分析、推理得出结论,发展归纳推理能力。
3. 能设计探究串、并联电路中电流规律的实验方案,能正确使用电流表进行测量,提升实验操作与问题解决能力,养成科学探究习惯。
4. 在探究串、并联电路中电流规律的过程中,养成严谨求实的科学态度,形成主动与他人合作交流的意识。
重点难点:
重点:探究串、并联电路中电流的规律。
难点:正确连接电路、正确使用电流表和对实验数据进行分析处理。
设计理念:
费曼以教代学——把教材原句拆成“原句+追问+抠字”的问题链,每轮配可执行的抠字动作与费曼讲解任务,逼你用自己的话把规律讲清楚;每部分末尾双保险(动态打断自查+误区预警+极简实验)兜底,最后全局费曼闭环。
教材结构:
本节按“问题→串联电路电流规律(实验探究)→并联电路电流规律(实验探究)→练习”展开:
①串联探究(在A、B、C三点接电流表、换不同规格灯泡多次测量、得出“处处相等”);
②并联探究(测支路与干路电流、得出“干路=各支路之和”);
③练习与应用(5题)。
使用规则:
五列表格从左到右读:轮次→教材关键句(含定位)→问题链(追问/抠字)→抠字动作+费曼任务(动手做、动嘴讲)→参考答案。先盖住“参考答案”自己答,再对照;每完成一部分做“动态打断自查”,有漏洞立刻回看对应轮次。
知识主线:
串/并联电路“各点电流有什么关系”→在A/B/C点接入电流表测不同位置电流→串联:处处相等(IA = IB = IC)→并联:干路电流等于各支路之和(IC = IA + IB)→换不同规格灯泡多次测量、减小误差、找普遍规律→用规律解题、解释生活现象(串联彩灯、家庭并联)。
第一部分 串联电路中电流的规律(在A、B、C三点接入电流表,归纳“处处相等”)
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| 如图15.5-1所示,两个小灯泡串联。流过小灯泡L1和L2的电流大小有怎样的关系呢?需要通过实验来进行探究。 | ①串联电路中电流从电源正极出发,经过L1再到L2——经过L1后电流会不会变小?②既然两灯串联在同一根“线”上,电流会不会被“用掉”或“分走”一部分?③教材让你“通过实验探究”而不是直接给结论——为什么不能直接猜,要用数据说话? | 抠“流过小灯泡L1和L2的电流大小有怎样的关系”。任务:先预测串联两灯电流的大小关系(相等/不等),写下来待用;想清“为什么要用实验而不是空想来下结论”。 | 串联电路中电流从一个用电器流到下一个,途中没有被“消耗”或“分出”,所以串联各处的电流应当相等——但这必须靠实验测量来验证,不能凭感觉下结论。 |
| 在图15.5-1所示的电路中,只要在A、B、C三点接入电流表,分别测出不同位置的电流大小,便能得到该电路中电流的关系。 | ①“在A、B、C三点接入电流表”——三点分别在哪里(L1前、L1与L2之间、L2后)?②每点接入电流表都要“串联”进电路(回顾上节四条要求)?③分别测得 IA、IB、IC,再比较它们是否相等? | 抠“在A、B、C三点接入电流表”“分别测出不同位置的电流大小”。任务:在图15.5-1上标出A、B、C三点;画“电流表串入A点测 IA”的接法;明确要得到的是 IA、IB、IC 三个数据。 | 要比较串联各点电流,就在电路的不同位置(A、B、C)分别把电流表串联接入,测得 IA、IB、IC 三个数据,再比较它们的大小,从而判断串联电路中电流的关系。 |
| 1.设计实验电路(图15.5-2分别测A/B/C三点)。2.根据电路图连接电路,并进行测量。3.把测量数据记录在表格中(小灯泡规格、A点电流IA、B点电流IB、C点电流IC),并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。4.换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量并记录各点的电流。 | ①为何“换上规格不同的小灯泡再测一次”——只测一组数据能下普遍结论吗?②记录表该有哪些列(小灯泡规格、IA、IB、IC)?③连接时开关应先断开、电流表与被测部分串联、正进负出、选对量程(回顾上节)? | 抠“换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量并记录”。任务:列出实验四步;设计记录表格(规格/IA/IB/IC);说清“为什么要多测几组不同灯泡的数据”。 | 实验步骤:设计电路→连接测量→记录数据→更换不同规格灯泡重复测量。更换不同规格灯泡是为了收集多组数据、避免偶然,才能找到普遍规律。记录表含“小灯泡规格、 IA、IB、IC”三列。 |
| | ①“电流处处相等”用符号怎么写( IA = IB = IC )?②“处处相等”指任意两点间电流都相等,不随位置改变?③若测得A、B、C略有差别(如A略小于C),那是规律还是误差(回顾教参误区:是测量误差)? | 抠“在串联电路中,电流处处相等”。任务:写出串联电流规律的公式 IA = IB = IC;口述“换不同规格灯泡多次测量,差异来自误差,规律是处处相等”。 | 串联电路电流规律:电流处处相等,即 IA = IB = IC。这是大量实验(换不同规格灯泡多次测量)归纳出的普遍规律;测量中A、B、C的微小差别来自电流表精度等误差,并不是“电流沿电路逐渐减小”的规律。 |
动态打断自查:
能不能说清“在A/B/C三点接入电流表”的实验思路?能不能写出串联规律 IA = IB = IC?是否理解“换不同规格灯泡多次测量”是为了找普遍规律?全过进第二部分。
误区预警(中考高频):
①误以为“电流经过用电器会减小”(串联处处相等,差别是误差不是规律)。
②把电流表并联在被测点(应串联)。
③只凭一组数据传输下结论,忘了“换不同规格灯泡多次测量”。
④接法不遵守上节四条(串联、正进负出、选量程、不接电源两极)。
极简实验 · 生活现象检验:
用两节电池+两灯串联,在L1前、L1与L2之间、L2后分别串入电流表(或移动同一只表)各测一次,比较示数(应相等);换不同规格灯泡再测,体会“处处相等、微小差异是误差”。
第二部分 并联电路中电流的规律(测支路与干路,归纳“干路=各支路之和”)
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| 根据并联电路的特点,可以通过实验,在并联电路中接入电流表,分别测量支路和干路中的电流大小,即测量图15.5-3中通过A、B、C三点的电流大小来判定它们之间的关系。 | ①并联有“支路”和“干路”——A、B是两条支路的电流,C是干路(汇合后)的电流?②测支路电流要把电流表与该支路串联;测干路电流要串在干路?③比较 IC 与 IA + IB 的大小关系? | 抠“分别测量支路和干路中的电流大小”“通过A、B、C三点的电流”。任务:在图15.5-3标出A/B为支路、C为干路;明确 IA、IB 是支路电流、 IC 是干路电流;预测 IC 与 IA、IB 的关系。 | 并联电路中,A、B两点在两条支路、C点在干路(汇合处)。分别测出支路电流 IA、IB 与干路电流 IC,用于判断干路与支路电流的关系。 |
| 1.设计实验电路(请分别画出用电流表测量A、B、C三点电流的电路图)。2.根据电路图连接电路,并进行测量。3.把测量数据记录在表格中,并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。4.换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量并记录各点的电流。 | ①教材此处“没有画出接入电流表的电路图”——要你自己画(减少干预、独立完成)?②每条支路单独串一只电流表测该支路电流,干路串一只测总电流?③同样“换规格多测”以减小误差? | 抠“请分别画出用电流表测量A、B、C三点电流的电路图”。任务:独立画出并联电路在A、B支路和C干路各串联一只电流表的电路图;列出步骤;说明多测目的。 | 并联探究与串联过程一致,但需自己设计电路图:在两条支路分别串联电流表测 IA、IB,在干路串联电流表测 IC。同样更换不同规格灯泡多次测量,找普遍规律。 |
| 研究表明:在并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流之和。 | ①“干路电流=各支路电流之和”用符号怎么写( IC = IA + IB )?②并联各支路电流不一定相等(只有用电器规格相同才相等)?③“之和”意味着干路电流比任一支路都大——可类比水管汇流? | 抠“在并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流之和”。任务:写出公式 IC = IA + IB;用“水管汇合”类比;说明为什么干路电流最大。 | 并联电路电流规律:干路电流等于各支路电流之和,即 IC = IA + IB。两条支路电流在干路汇合,所以总电流等于各支路之和;各支路电流一般不相等(除非用电器相同)。 |
动态打断自查:
能不能区分支路(A/B)与干路(C)?能不能写出并联规律 IC = IA + IB?能不能独立画出测A/B/C三点的电路图?全过进第三部分。
误区预警(中考高频):
①把干路电流当成“某一条支路的电流”( IC 是总和,最大)。
②测支路电流时电流表未与该支路串联(误并到灯两端)。
③误以为“并联各支路电流一定相等”(只有用电器相同才相等)。
④写反关系:写成 IC = IA = IB(应是“之和”)。
极简实验 · 生活现象检验:
两灯并联,在两条支路各串一只电流表、干路串一只,读三组( IC 应≈ IA + IB);改变一盏灯规格再看 IA、IB 变化、 IC 仍等于两者之和。
第三部分 规律的文字与公式表达 · 多次测量与误差(用规律说话,不凭感觉)
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| (归纳)串联:电流处处相等;并联:干路电流等于各支路电流之和。物理量用字母 I 表示,用下标A、B、C区分不同位置的电流。 | ①为什么用“下标”( IA、IB、IC )——为了区分不同位置的电流?②公式里 I 要斜体(物理量),单位A正体?③这组公式是全章“计算题”的根据,也是下章电压规律的铺垫? | 抠“电流用字母 I 表示”。任务:默写两式 IA = IB = IC 与 IC = IA + IB;指明 I 是电流物理量(斜体)、A/B/C是位置下标。 | 用 I 表示电流,下标区分位置:串联 IA = IB = IC,并联 IC = IA + IB。解题与后续“串并联电路中电压的规律”都建立在这组关系之上。 |
| 【教参教学片断】个别小组测得A、B、C有微小差别(A略小于B略小于C),曾误以为“电流沿电路逐渐减小”。教师引导用三个更精确电流表同时测A/B/C,发现差异随机——微小差别来源于测量误差,在误差允许范围内仍认为串联电流处处相等。 | ①测量误差(仪器精度、读数估读、电池电量变化)和“真实规律”是两回事?②为什么“换不同规格灯泡、多次测量”能暴露规律而非误差?③敢质疑是好事,但下结论要“基于证据、实事求是”? | 抠“差异来源于测量误差”“在实验误差允许的范围内可以认为电流处处相等”。任务:举一个“误差”例子(如读数估读);说明“多次测量找普遍规律”的方法;复述“实事求是”的科学态度。 | 实验数据有微小差别,常来自电流表精度、读数估读、电池电量变化等误差,并非“电流沿路减小”的规律。换不同规格灯泡、多次测量,若差异随机且很小,则规律仍是“串联处处相等、并联干路=支路和”。要实事求是、基于证据下结论。 |
| 【拓展应用】用规律解释生活/题目:串联电器电流相同;并联用电器互不影响,但干路电流等于各支路之和(家庭电器并联,干路总电流随开启数量增多而增大)。 | ①节日小彩灯串联——每只灯电流相同(若一个烧断则全灭)?②家庭电路并联——各用电器电压相同、电流各走各支路,总闸(干路)电流=各电器电流之和?③为什么“并联可独立工作”但“干路电流会变大”? | 抠“串联电路中电流处处相等”“并联干路=各支路之和”。任务:用两规律分别解释“彩灯串联”和“家庭并联”;说明干路电流随支路增多而增大。 | 串联:各处电流相等,节日串联彩灯每只电流相同(一断全断)。并联:各支路独立、互不影响,干路电流 IC = IA + IB(家庭开越多电器,干路总电流越大,故总闸和导线要够粗)。 |
动态打断自查:
能不能默写两规律公式( IA = IB = IC; IC = IA + IB )?能不能讲清“误差≠规律”?能不能用规律解释串联彩灯和家庭并联?全过进第四部分。
误区预警(中考高频):
①把测量误差当规律(“电流沿路减小”是错的)。
②公式下标写错( IA、IB、IC 位置混淆)。
③并联误写成 IC = IA = IB(应是“之和”)。
④生活解释错:家庭并联“总电流不变”(错,干路随支路增多而变大)。
极简实验 · 生活现象检验:
观察家里配电箱或插线板——开一盏灯、再开一台风扇,感受“并联支路增多、干路总电流增大”(可用电能表脉冲或理论说明);用两条规律各解释一个生活现象。
第四部分 练习与应用(5题·解题引导)
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| 1 课堂上按图15.5-2做“探究串联电路中各处电流的关系”的实验时,每个实验小组只有一个电流表。实验完成后,某同学借来其他小组的电流表,同时测量三个位置的电流以验证探究的结果。图15.5-4中有三个电流表和两个小灯泡,请按他的设计用笔画线连线,注意不交叉。 | ①三个电流表都要串联进同一串联电路的不同位置(A/B/C)?②连线不能交叉;每个表都要“正进负出”?③目的:三表同时测,示数应相同,验证 IA = IB = IC? | 抠“三个电流表和两个小灯泡”“同时测量三个位置的电流以验证”。任务:画/连“两灯串联、在三个位置各串一只电流表”的实物图(不交叉);说明三表示数应相等。 | 解法:将两只小灯泡串联,在电路三个不同位置各串联一只电流表(均正进负出、连线不交叉),闭合后三表示数应相同,验证串联电路中电流处处相等(答图见教参图15-18)。 |
| 2 如图15.5-5所示,当开关闭合后,电流表A1的示数为0.3 A,那么通过小灯泡L1的电流是多少?电流表A2的示数是多少? | ①图15.5-5是串联电路(A1、L1、L2、A2依次串联)?②串联处处相等,则流过L1的电流 = A1示数 = 0.3 A;A2也在串联中,示数 = 0.3 A?③两空都填0.3 A? | 抠“A1的示数为0.3 A”“通过L1的电流”“A2的示数”。任务:判断电路为串联;用 IA = IB = IC 得L1 = 0.3 A、A2 = 0.3 A。 | 图15.5-5为串联电路,电流表A1、A2均串联在电路中。串联电流处处相等,故通过L1的电流 = A1示数 = 0.3 A,A2示数 = 0.3 A。(依据:串联 IA = IB = IC) |
| 3 按图15.5-3做“探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系”的实验。(1)连接电路时,开关应处于什么状态?(2)某同学记录的数据如下:第一次IA=0.14、IB=0.20、IC=0.34;第二次IA=0.24,IB的大小如图15.5-6所示。你认为通过这两组测量数据所得到的结论一致吗?为什么? | ①(1)连接电路开关必须断开(防短路/烧表,回顾上节)?②(2)第二次IA=0.24、IC=0.56,IB=?看图15.5-6读数(0~0.6 A每格0.02 A,指16格→0.32 A)?③验证 IC = IA + IB:0.24+0.32=0.56 ✓,两组都符合→一致? | 抠“开关应处于什么状态”“第二次实验中IB的示数为0.32 A”“结论是一致的”。任务:(1)答断开;(2)读 IB = 0.32 A,列0.24+0.32=0.56验证干路=支路和。 | (1)连接电路时开关应断开。(2)结论一致。由图15.5-6(0~0.6 A量程,每小格0.02 A)读得第二次 IB = 0.32 A;两组均满足 IC = IA + IB(第一组0.14+0.20=0.34,第二组0.24+0.32=0.56),所以干路电流等于各支路电流之和。 |
| 4 某同学用三个电流表和两个小灯泡做实验,检验并联电路中干路电流是否等于各支路电流之和,他连接的电路如图15.5-7所示。这个电路中有一根导线接错了,请在这根导线上画“X”,然后画出正确的连接导线。 | ①正确接法:两灯并联,干路一只表测总电流,每条支路一只表测该支路?②错误导线导致某表测错对象(如把表并到某灯两端而非串入支路)?③画X删错线、补正确线使每表串在应测路径? | 抠“有一根导线接错了”“画X”“画出正确的连接导线”。任务:找出错线(使电流表测量对象错误);改画使干路表串干路、两支表各串一支路;正进负出不交叉。 | 解法:原图有一根导线使某电流表未正确串联在应测支路(或测错对象)。将该导线画“×”去掉,改画导线使:干路电流表串联在干路、两支路灯电流表分别串联在两条支路(均正进负出),从而正确验证 IC = IA + IB(答图见教参图15-19)。 |
| 5 根据图15.5-8甲所示的电路图,用笔画线表示导线在图15.5-8乙的实物图中连线。闭合开关后,若电流表A1的示数为0.5 A,电流表A2的示数为0.3 A,那么通过小灯泡L1、L2的电流分别是多少? | ①由甲图:A2与L1串联(测L1支路),A1在干路(测总电流)?②L1电流 = A2 = 0.3 A;干路 I总 = 0.5 A = A1;则L2 = 总 - 支 = 0.5 - 0.3 = 0.2 A?③先连实物(不交叉)再算? | 抠“A1示数为0.5 A”“A2示数为0.3 A”“L1、L2的电流分别是多少”。任务:判断A2测L1支路、A1测干路;算出L1支路电流 = 0.3 A、L2支路电流 = 0.5 A - 0.3 A = 0.2 A。 | 由电路图,电流表A2与L1串联(测通过L1的电流),A1在干路(测总电流)。故通过L1的电流 = 电流表A2的示数 = 0.3 A;干路总电流 = 电流表A1的示数 = 0.5 A,则通过L2的电流 = 干路总电流 - L1电流 = 0.5 A - 0.3 A = 0.2 A。即L1为0.3 A、L2为0.2 A(答图见教参图15-20)。 |
动态打断自查:
练习1连线、练习2串联相等(0.3 A、0.3 A)、练习3开关断开+IB=0.32 A且结论一致、练习4改错线、练习5(0.3 A、0.2 A)能否独立做对?全过即达标。
误区预警(中考高频):
①练习2误以为“L1电流≠A1示数”(串联相等,就是0.3 A)。
②练习3忘“开关断开”或IB读数错(0~0.6 A每格0.02 A→0.32 A)。
③练习4找不到错线(电流表未串在应测支路)。
④练习5把A2当干路(A2测L1支路0.3 A,L2=总-支)。
极简实验 · 生活现象检验:
照练习5连“两灯并联+干路表A1+支路表A2测L1”实物,闭合读A1=0.5 A、A2=0.3 A,算L2=0.2 A;再验证 IC = IA + IB。
阅读后:费曼式闭环检验
自我诊断报告:
√ 能讲清的部分:____________
× 薄弱环节(2-3个):____________
— 盲点原因:概念混淆?只会背不会用?还是没例子?
追加实战追问(能答对才算真懂):
- 串联电路在A、B、C三点接入电流表,若你这组测得“IA略小于IB略小于IC”,能不能说“电流沿电路逐渐减小”?应该怎么处理这种微小差别(结合教参“测量误差”教学片段说明)?
- 并联电路中若两条支路用电器完全相同,IA=IB,这时干路IC=2IA——但这和“并联各支路电流不一定相等”矛盾吗?为什么教材仍强调“干路等于各支路之和”而不是“相等”?
- 探究电流规律时教材要求“换上另外两个规格不同的小灯泡再次测量”,只测一组数据行不行?多组数据对“找普遍规律”起什么作用?
- 串联电路中若其中一个用电器短路,电流规律IA=IB=IC还成立吗?并联电路中若一条支路断路,干路电流会怎样变化(结合规律说明)?
- 中考改编:图15.5-5中A1=0.3 A,若再并联接入一只小灯泡L3,A1、A2的示数会怎样变化?请用串、并联电流规律说明原因。
极简重述任务:用不超过 3 句话讲给完全没学过的人听。
参考框架:
三句话讲给没学过的人:
①串联电路:电流处处相等,即 IA = IB = IC——同一根线上的电流不会被“用掉”。
②并联电路:干路电流等于各支路电流之和,即 IC = IA + IB——支路在干路汇合,总电流是各支路加起来。
③怎么得到规律:在电路不同位置(A/B/C)接入电流表测电流,更换不同规格灯泡多次测量,减小误差、找普遍规律;数据有微小差别多是测量误差,要实事求是,不能把误差当规律。
信源说明:教材原文取自《义务教育教科书·物理九年级全册》第十五章第5节“串、并联电路中电流的规律”;教学目标、重点难点、教学建议参照配套《教师用书》第十五章第5节;课标依据2022年版义务教育物理课程标准“电磁相互作用”主题(探究并了解串、并联电路中电流的规律)。
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