学生识 V = IR,但一见到并联就乱。这一堂只教两个动作:先画等效电路,再逐段放数字。
本堂目标 学生能够:① 把串并联电路化简成一个等效电阻(6 Ω 并 3 Ω 得 2 Ω,再串 4 Ω 得 6 Ω);② 由电源电压求主电流,再逐段求电压与功率(12 V 出 2 A,4 Ω 得 16 W);③ 用 P = VI 与 kWh 计算电费,并讲出内电阻如何令端电压低于电动势。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 欧姆定律 |
V = IR 三个符号的单位 |
V、A、Ω |
| 倒数 |
1/6 + 1/3 等于多少 |
1/2 |
| 功率 |
P = VI 与 P = I²R 几时用 |
已知 I 与 R 时用后者 |
02 课堂流程(45 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–8 分 |
画等效电路 |
6 Ω 并 3 Ω 先化简成 2 Ω |
学生自己画出两段 |
| 8–20 分 |
逐段放数字 |
串 4 Ω 后总电阻 6 Ω,12 V 出 2 A |
教师只讲顺序,数字由学生填 |
| 20–32 分 |
功率与电能 |
4 Ω 得 16 W;1.5 kW 用 2.5 小时 = 3.75 kWh |
两个单位都写对 |
| 32–40 分 |
内电阻 |
加 r = 0.5 Ω,端电压 11 V,不是 12 V |
讲出“电动势不变、端电压下降” |
| 40–45 分 |
离场三问 |
即场批,错即场改 |
三题全对 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:先化简,后放数字
6 Ω 与 3 Ω 并联:1/R = 1/6 + 1/3 = 1/2,所以等效电阻 2 Ω,比任何一个分支都小。再与 4 Ω 串联,总电阻 6 Ω。电源 12 V,主电流 I = V/R = 12/6 = 2 A。
并联那段的电压是 I × 2 = 4 V,4 Ω 那段是 8 V,两者相加刚好 12 V,这就是检查。4 Ω 的功率 P = I²R = 2² × 4 = 16 W,或者 P = VI = 8 × 2,答案一样。
顺序永远是三句:边两件是并联、边两件是串联、等效之后再放数字。学生一见数字就想套公式,是因为没有人要求他先画图。
要学生讲:并联之后的等效电阻,为什么一定小于 3 Ω?
第二幕:功率讲“每秒用几多能量”,电能讲“总共买了几多”
功率是能量转换率,单位 W 即 J/s。同一段电阻可以用三个版本:P = VI、P = I²R、P = V²/R。已知电流与电阻就用 I²R,已知电压与电阻就用 V²/R,已知两个都用 VI。选错版本不会错答案,但会多做一步。
电能是功率乘时间,家居计费单位是 kWh:1.5 kW 的暖炉用 2.5 小时,用电 3.75 kWh;每度 1.2 元就是 4.50 元。要学生记住 kW 乘小时,不是 W 乘秒,因为账单用 kWh。
这一节的分数通常在单位,不在公式:W 与 kW 混用、分钟没换小时,是最常见的失分位。
要学生讲:1.5 kW 用 2.5 小时,为什么不是 3.75 W?
第三幕:内电阻:电动势不变,端电压下降
真实电池有内电阻 r。以 12 V 电动势、r = 0.5 Ω 接上 6 Ω 外阻为例,总电阻 6.5 Ω,电流 I = 12/6.5 ≈ 1.8 A,端电压 V = ε − Ir = 12 − 2 × 0.5 = 11 V。
两句话要讲清:电动势是每单位电荷由电池内部得到的能量,端电压是外电路实际得到的电压;电流越大,内电阻吃掉的电压越多,端电压越低。这解释了为什么开动马达时车头灯会变暗。
计算上,先用总电阻(外阻加内阻)求电流,再回头算端电压;不要用 12 V 直接除以外阻,这是最常见的错。
要学生讲:为什么接上更多电器(总电阻下降)时,端电压会下降?
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 等效电阻 |
6 Ω 与 3 Ω 并联,等效电阻是多少? |
用倒数相加,再取倒数 |
2 Ω |
| 电流与电压分配 |
12 V 接 2 Ω 串 4 Ω,各段电压是多少? |
先求总电阻与主电流,再逐段乘 |
4 V 与 8 V |
| 功率 |
4 Ω 段通过 2 A,功率是多少? |
选 P = I²R,代入后写单位 |
16 W |
| 电费 |
1.5 kW 用 2.5 小时,每度 1.2 元,电费多少? |
先算 kWh,再乘电价 |
3.75 kWh,4.50 元 |
合理性检查(一定要教):检查数字:1/6 + 1/3 = 1/2 得 2 Ω;加 4 Ω 得 6 Ω;12 V ÷ 6 Ω = 2 A;2 A × 2 Ω = 4 V,2 A × 4 Ω = 8 V,合共 12 V;I²R = 16 W;内阻 0.5 Ω 时电流 1.8 A、端电压 11 V;1.5 kW × 2.5 h = 3.75 kWh,电费 4.50 元。每个结果都可以由另一个方向验算。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 12 Ω 与 4 Ω 并联,等效电阻是多少? |
3 Ω。 |
是否用倒数相加而不是直接相加 |
| 上题接上 6 V 电源,主电流是多少? |
2 A(总电阻 3 Ω)。 |
是否先化简再除电压 |
| 2 kW 冷气用 4 小时,每度 1.2 元,电费多少? |
8 kWh,9.60 元。 |
是否把 kW 与小时相乘,再乘电价 |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| 并联电阻直接相加 |
“6 Ω 并 3 Ω 等于 9 Ω” |
“并联的等效电阻一定小于最小的分支,用倒数加。” |
| 用电动势除以外阻 |
“12 V ÷ 6 Ω = 2 A”但题目有内电阻 |
“有内电阻就要用总电阻,即外阻加内阻。” |
| 功率版本选错 |
已知 I 与 R 却用 P = V²/R |
“手上没有 V 就不要用 V²/R,先用 I²R。” |
| kW 与 W 混用 |
“1.5 kW 用 2.5 小时是 3.75 W” |
“kW 乘小时得 kWh,单位是度,不是 W。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
- DSE 物理电学练习卷 电路部分第 1 至 4 题:每题先画等效电路图,再写总电阻与主电流,限 20 分钟。
- 同一份卷电能部分 第 5 至 7 题:包括一题电费与一题内电阻,答案要写单位与验算(各段电压相加等于电源电压)。
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| 6 Ω 并 3 Ω 的等效电阻 |
2 Ω |
答 9 Ω 表示仍把并联当串联 |
| 12 V 接 6 Ω 的主电流 |
2 A |
答 1 A 表示用了 12 Ω 或算错倒数 |
| 1.5 kW 用 2.5 小时的电能 |
3.75 kWh |
答 3.75 W 表示未分清功率与电能 |
09 导师常问
并联电阻公式一定要用倒数吗?
两支电阻可以用乘除积(R1R2/(R1+R2)),三支以上用倒数相加较稳。
内电阻会在 DSE 考吗?
会,多数以端电压与电动势的分别出现,计法就是先用总电阻求电流。
电费题一定要用 kWh 吗?
是,香港电费以度(kWh)计,用 W 乘秒只会得到 J,还要再换算。
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