学生见到电路图就逐个电阻乘大,见到并联就想住“两条路所以电阻大了”,结果答案永远大过正确值。他们缺的不是公式,是“电压分配、电流分配”这两个影像。这一堂先用一个 12V 电源把两个分配讲清楚,公式之后才出现。
本堂目标 学生能够:① 用 V = IR 在三个位置互相换算;② 判别串联与并联并算出等效电阻;③ 用电压分配与电流分配求各支路数值;④ 用 P = VI 与 W = Pt 计功率与能量并检查单位。
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 |
| 电流与电压 |
串联电流相同、并联电压相同 |
先用这个判位置 |
| 分数运算 |
倒数相加 |
1/R = 1/R1 + 1/R2 |
| 单位换算 |
W、kW、J、kWh |
1 kWh = 3.6 MJ |
02 课堂流程(60 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–8 分 |
画电路图 |
标电流方向与节点 |
并联支路在同两点之间 |
| 8–20 分 |
欧姆定律 |
V = IR 三种问法 |
12V ÷ 10Ω = 1.2A |
| 20–34 分 |
串并联等效电阻 |
串联相加、并联倒数 |
并联得 4Ω |
| 34–46 分 |
分配 |
电压分配、电流分配 |
0.8A 与 0.4A |
| 46–54 分 |
功率与能量 |
P = VI、W = Pt |
共 14.4W |
| 54–60 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:第一个动作:把电路分成“串”与“并”两块
先叫学生用颜色笔把同一条线(无元件的一段)涂成一色,同一颜色的两端就是同一个电位。6Ω 与 12Ω 的两端都是同两色,所以它们是并联;它们的组合再与 6Ω 串在同一条主路上。
并联部分:1/R = 1/6 + 1/12 = 0.1667 + 0.0833,得 R = 4Ω。串联相加:总电阻 = 4 + 6 = 10Ω。要学生讲:为什么并联的等效电阻一定小于最小的那个电阻?(多开一条路,总电流一定大。)
要学生做:在自己的图上圈出并联那一块,写上等效值。
第二幕:分配:电压给串联,电流给并联
总电流 I = V ÷ R = 12 ÷ 10 = 1.2A,这是流过主路与 6Ω 的电流。并联那一段的电压 = I × 4 = 4.8V;于是 6Ω 取 4.8 ÷ 6 = 0.8A,12Ω 取 4.8 ÷ 12 = 0.4A,相加刚好 1.2A。
用电压角度检查:4.8 + (1.2 × 6 = 7.2) = 12.0V,等于电源电压。提醒:并联支路电阻越细,分到的电流越大,这与“电阻大就食电多”的直觉相反。要学生讲:如果 6Ω 那条支路断路,总电流变大还是变细?(变细,少了并联的一条路。)
第三幕:功率与能量:先问“边个元件”再入公式
全电路功率 P = VI = 12 × 1.2 = 14.4W;6Ω 上的功率是 I²R = 1.2² × 6 = 8.64W。通电 5 分钟(300 秒)消耗能量 W = Pt = 14.4 × 300 = 4320J。
计单一元件一定要用“该元件自己的”V 与 I,用主路数值代入就会错。要学生计:把 5 分钟改成 2 小时,用 kWh 表示。(答案要除以 3.6×10⁶。)要学生讲:灯泡并联多一盏,为什么总功率上升但每盏亮度不变?(电压不变。)
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 等效电阻 |
给串并联组合 |
先并后串 |
10Ω |
| 支路电流 |
给电源电压 |
先总流再分配 |
0.8A、0.4A |
| 电压分配 |
给两个串联电阻 |
V ∝ R |
按比例分 |
| 功率能量 |
给通电时间 |
P = VI、W = Pt |
4320J |
合理性检查(一定要教):并联等效电阻一定要细过最小的分支(4 细过 6),大过就是用了串联公式。总电流要等于各支路电流之和,差 0.1A 以上就要回头查四舍五入。各元件电压之和要等于电源电压,不等就是漏了一段。功率用 W 为单位时,时间一定要用秒;用 kWh 时,功率要用 kW。答案的数量级也要看:香港家用电器电流一般 0.1–10A,算出 120A 就是单位错。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 6Ω 与 12Ω 并联的等效电阻 |
4Ω |
倒数相加再取倒数 |
| 接上 6Ω 后的总电流 |
1.2A |
12 ÷ 10 |
| 全电路通电 300 秒的能量 |
4320J |
W = Pt |
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 |
| 并联用相加 |
答 18Ω |
“并联多开一条路,总电阻一定细过最细𠮶个。” |
| 支路电流用总电压 |
答 2.0A |
“支路只分到 4.8V,不系 12V。” |
| 功率用主路电流计单一元件 |
答 17.3W |
“每个元件要用自己的 I 同 V。” |
| 能量时间用分钟 |
答 72J |
“W = Pt 的 t 一定用秒。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| 6Ω 与 12Ω 并联的等效电阻 |
4Ω |
三题全对=可进功率 |
| 串联与并联的电流规律 |
串同并分 |
错一题=下堂重讲 |
| 通电 300 秒的能量 |
4320J |
错两题以上=回到第一幕 |
09 导师常问
为什么并联的等效电阻会细过最小的分支?
并联等于多开一条路给电荷走,总电流变大而电压不变,所以等效电阻一定下降。
电池的内电阻要计吗?
DSE 题目若标明“理想电池”就不计;若给内电阻 r,就要用 E = I(R + r)。
灯泡亮度由什么决定?
由实际功率决定;并联时每盏电压不变,所以加灯不影响其他灯的亮度。
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