一、電路故障排查的重要性：從實(shí)踐需求到核心素養(yǎng)培養(yǎng)演講人01電路故障排查的重要性：從實(shí)踐需求到核心素養(yǎng)培養(yǎng)02電路故障排查的基礎(chǔ)準(zhǔn)備：知識、工具與安全規(guī)范03電路故障排查的系統(tǒng)方法：從觀察到驗(yàn)證的邏輯鏈04常見故障類型與實(shí)戰(zhàn)演練：從典型到綜合的能力提升05總結(jié)與升華：電路故障排查的核心思想與成長價(jià)值目錄2025高中科技實(shí)踐之電路故障排查課件各位同學(xué)、同仁：大家好！我是從事中學(xué)物理教學(xué)十余年的張老師。今天，我將以“電路故障排查”為核心，結(jié)合高中科技實(shí)踐課程的目標(biāo)與學(xué)生常見問題，從基礎(chǔ)準(zhǔn)備到實(shí)戰(zhàn)演練，系統(tǒng)梳理這一主題。作為科技實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)，電路故障排查不僅是驗(yàn)證理論知識的關(guān)鍵手段，更是培養(yǎng)科學(xué)思維、動(dòng)手能力和問題解決意識的核心載體。接下來，我將從“為什么要學(xué)”“學(xué)什么”“怎么學(xué)”三個(gè)維度展開講解。01電路故障排查的重要性：從實(shí)踐需求到核心素養(yǎng)培養(yǎng)1高中科技實(shí)踐的現(xiàn)實(shí)需求新高考改革背景下，物理學(xué)科對“實(shí)驗(yàn)探究”能力的考查權(quán)重逐年提升。在科技實(shí)踐課程中，無論是“簡易臺(tái)燈制作”“溫度報(bào)警電路設(shè)計(jì)”還是“太陽能充電模塊組裝”，學(xué)生完成電路連接后，90%以上的小組會(huì)遇到“燈泡不亮”“電流表無示數(shù)”“電壓異常”等問題。此時(shí)，能否快速定位并解決故障，直接決定了實(shí)踐活動(dòng)的推進(jìn)效率與學(xué)習(xí)效果。我曾帶過一個(gè)班級，在“串聯(lián)電路電流規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，有3組學(xué)生因?qū)Ь€接觸不良導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差，卻因不會(huì)排查故障而放棄實(shí)驗(yàn)——這讓我深刻意識到：故障排查不是“額外技能”，而是完成實(shí)踐活動(dòng)的“必備能力”。2核心素養(yǎng)的培養(yǎng)路徑深化知識理解：排查故障時(shí)需調(diào)用歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)等理論知識，將抽象概念與具體現(xiàn)象結(jié)合；培養(yǎng)科學(xué)思維：通過“觀察現(xiàn)象—提出假設(shè)—驗(yàn)證假設(shè)”的邏輯鏈，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)證意識；電路故障排查本質(zhì)是“發(fā)現(xiàn)問題—分析問題—解決問題”的科學(xué)探究過程。通過這一過程，學(xué)生能：提升操作能力：熟練使用萬用表、電烙鐵等工具，掌握安全規(guī)范的操作流程；增強(qiáng)協(xié)作意識：小組分工排查故障時(shí)，需溝通數(shù)據(jù)、討論方案，鍛煉團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。02電路故障排查的基礎(chǔ)準(zhǔn)備：知識、工具與安全規(guī)范1電路基礎(chǔ)理論回顧要排查故障，首先需明確“正常電路”的標(biāo)準(zhǔn)。我們以最常見的“電源—開關(guān)—用電器—導(dǎo)線”閉合回路為例：1電路基礎(chǔ)理論回顧1.1電路的基本參數(shù)電流（I）：閉合回路中，電流從電源正極出發(fā)，經(jīng)用電器回到負(fù)極；串聯(lián)電路電流處處相等（I?=I?=…=I?），并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和（I=I?+I?+…+I?）。電壓（U）：電源提供總電壓，串聯(lián)電路總電壓等于各用電器電壓之和（U=U?+U?+…+U?），并聯(lián)電路各支路電壓相等（U?=U?=…=U?）。電阻（R）：導(dǎo)體對電流的阻礙作用，串聯(lián)電路總電阻等于各電阻之和（R=R?+R?+…+R?），并聯(lián)電路總電阻倒數(shù)等于各電阻倒數(shù)之和（1/R=1/R?+1/R?+…+1/R?）。1電路基礎(chǔ)理論回顧1.2常見故障的理論表現(xiàn)斷路（開路）：電路某處斷開，電流無法通過。表現(xiàn)為：用電器不工作（如燈泡不亮），斷路點(diǎn)兩端電壓等于電源電壓（用萬用表測斷路點(diǎn)兩端，示數(shù)接近電源電壓），斷路點(diǎn)之外部分無電壓。短路：電流繞過部分用電器直接構(gòu)成回路。表現(xiàn)為：被短路的用電器不工作（如燈泡熄滅），短路處電壓接近0（用萬用表測短路點(diǎn)兩端，示數(shù)接近0），其他用電器電壓可能升高（若短路干路，可能燒毀電源）。接觸不良：導(dǎo)線與接線柱、元件引腳等連接不緊密，導(dǎo)致電阻增大。表現(xiàn)為：用電器時(shí)亮?xí)r滅，電流示數(shù)不穩(wěn)定，接觸點(diǎn)溫度異常（可通過觸摸感知，但需注意安全）。2工具與器材的規(guī)范使用工欲善其事，必先利其器。故障排查中，常用工具包括萬用表、電烙鐵、導(dǎo)線、開關(guān)等，其中萬用表是核心工具。2工具與器材的規(guī)范使用2.1萬用表的操作要點(diǎn)我在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生最常犯的錯(cuò)誤是“不會(huì)選量程”或“表筆接反”。以數(shù)字萬用表為例，操作步驟如下：測電壓：將功能旋鈕轉(zhuǎn)至“V-”（直流電壓）或“V~”（交流電壓），根據(jù)電源電壓選擇量程（如電源為3V，選20V量程即可）；紅表筆接高電位端（如用電器正極），黑表筆接低電位端（如負(fù)極）；若示數(shù)為負(fù)，說明表筆接反，交換即可。測電流：將功能旋鈕轉(zhuǎn)至“A-”（直流電流），紅表筆插入“mA”或“20A”插孔（根據(jù)預(yù)估電流選擇），黑表筆插“COM”；必須將萬用表串聯(lián)在電路中（斷開電路，表筆接斷點(diǎn)兩端）。測電阻：將功能旋鈕轉(zhuǎn)至“Ω”，選擇合適量程（如預(yù)估電阻100Ω，選200Ω量程）；測量時(shí)需斷開電源，避免損壞萬用表。2工具與器材的規(guī)范使用2.2其他工具的注意事項(xiàng)電烙鐵：用于焊接導(dǎo)線或元件引腳，使用前需檢查電源線是否破損，加熱后避免觸碰金屬部分；焊接時(shí)需先清理焊點(diǎn)（去氧化層），再均勻涂抹焊錫，確保連接牢固。導(dǎo)線與接線柱：導(dǎo)線絕緣皮需剝除1-2cm（過長易短路，過短接觸不良），剝線時(shí)避免損傷內(nèi)部銅絲；接線柱需擰緊，可用鑷子輕拉導(dǎo)線測試是否松動(dòng)。3安全規(guī)范：排查故障的“第一準(zhǔn)則”電路實(shí)驗(yàn)中，安全永遠(yuǎn)是第一位的。我曾目睹學(xué)生因未斷開電源測量電阻，導(dǎo)致萬用表燒毀；也有學(xué)生因?qū)Ь€絕緣皮破損未處理，引發(fā)短路冒煙。因此，必須強(qiáng)調(diào)以下規(guī)范：斷電操作：測量電阻、焊接元件、調(diào)整電路連接時(shí)，必須斷開電源；量程優(yōu)先：使用萬用表時(shí)，先選大量程粗測，再根據(jù)示數(shù)調(diào)整至合適量程；絕緣檢查：實(shí)驗(yàn)前檢查導(dǎo)線、元件引腳是否有絕緣皮破損，避免短路；異常處理：若出現(xiàn)冒煙、異味、元件發(fā)燙等情況，立即斷開電源并報(bào)告老師。03電路故障排查的系統(tǒng)方法：從觀察到驗(yàn)證的邏輯鏈電路故障排查的系統(tǒng)方法：從觀察到驗(yàn)證的邏輯鏈掌握了基礎(chǔ)理論和工具后，我們需要建立一套系統(tǒng)的排查流程。根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我總結(jié)了“四步排查法”：觀察現(xiàn)象→提出假設(shè)→驗(yàn)證假設(shè)→修復(fù)故障，每一步都需嚴(yán)謹(jǐn)記錄，避免遺漏。1第一步：觀察現(xiàn)象——獲取“故障信號”現(xiàn)象是故障的“語言”。排查前，需從以下維度記錄現(xiàn)象：1第一步：觀察現(xiàn)象——獲取“故障信號”1.1用電器狀態(tài)燈泡：是否發(fā)光？亮度是否正常（過暗可能是電壓不足，過亮可能是短路其他用電器）？電表：電流表是否有示數(shù)（無示數(shù)可能是斷路，示數(shù)過大可能是短路）？電壓表示數(shù)是否符合理論值（如串聯(lián)電路中某用電器電壓為0，可能被短路）？1第一步：觀察現(xiàn)象——獲取“故障信號”1.2外部特征氣味：是否有焦糊味（可能是元件過載燒毀）？溫度：導(dǎo)線、電阻、電源是否異常發(fā)熱（接觸不良或電流過大）？連接狀態(tài)：導(dǎo)線是否脫落、接線柱是否松動(dòng)、元件引腳是否氧化（氧化會(huì)導(dǎo)致接觸電阻增大）？案例1：某小組連接“2節(jié)干電池（3V）+開關(guān)+2個(gè)小燈泡（額定電壓1.5V）串聯(lián)”電路，閉合開關(guān)后，兩燈均不亮，電流表無示數(shù)。此時(shí)觀察到：導(dǎo)線與接線柱連接緊密，電池電量充足（用萬用表測電源電壓為3V），初步判斷為“某處斷路”。2第二步：提出假設(shè)——縮小故障范圍基于觀察到的現(xiàn)象，結(jié)合電路理論，提出可能的故障點(diǎn)。假設(shè)需符合“最小范圍原則”，即優(yōu)先考慮最可能的原因。2第二步：提出假設(shè)——縮小故障范圍2.1按故障類型分類假設(shè)若用電器不工作且電流表無示數(shù)→可能是斷路（導(dǎo)線斷開、開關(guān)接觸不良、燈泡燈絲燒斷）；01若用電器不工作但電流表有示數(shù)（或示數(shù)過大）→可能是短路（燈泡短路、導(dǎo)線直接連接電源兩極）；02若用電器工作不穩(wěn)定→可能是接觸不良（導(dǎo)線與接線柱松動(dòng)、元件引腳氧化）。032第二步：提出假設(shè)——縮小故障范圍2.2按電路結(jié)構(gòu)定位假設(shè)21串聯(lián)電路：故障點(diǎn)多在“電流唯一路徑”上，如某一用電器、導(dǎo)線或開關(guān)；案例1續(xù)：兩燈串聯(lián)不亮，電流表無示數(shù)，電源正?！赡艿臄嗦伏c(diǎn)：開關(guān)接觸不良、某燈泡燈絲斷、某段導(dǎo)線斷開。并聯(lián)電路：若某一支路故障，其他支路可能正常工作（如某燈泡不亮但另一燈泡正常，可能是該支路斷路）；混聯(lián)電路：需先分析各部分連接關(guān)系，再逐步排查。433第三步：驗(yàn)證假設(shè)——用工具“說話”假設(shè)需通過測量或替換法驗(yàn)證。常用驗(yàn)證方法如下：3第三步：驗(yàn)證假設(shè)——用工具“說話”3.1測量法（最常用）測電壓：閉合開關(guān)，用萬用表并聯(lián)在各元件兩端（如測燈泡兩端電壓）。若某元件兩端電壓等于電源電壓（3V），則該元件或其串聯(lián)部分?jǐn)嗦罚ㄒ驍嗦伏c(diǎn)相當(dāng)于“電阻無窮大”，分壓全部電源電壓）。測電阻：斷開電源，用萬用表測各元件或?qū)Ь€的電阻。若某段導(dǎo)線電阻無窮大（正常應(yīng)接近0），則導(dǎo)線斷開；若燈泡電阻無窮大（正常約幾歐到幾十歐），則燈絲燒斷。3第三步：驗(yàn)證假設(shè)——用工具“說話”3.2替換法（快速定位）若懷疑某元件故障，可用同規(guī)格元件替換后觀察現(xiàn)象。如案例1中，若替換其中一個(gè)燈泡后電路正常，則原燈泡燈絲燒斷；若替換開關(guān)后正常，則開關(guān)接觸不良。3第三步：驗(yàn)證假設(shè)——用工具“說話”3.3短接法（適合簡單電路）用一根導(dǎo)線短接某元件（如短接燈泡），若其他用電器正常工作，則被短接的元件斷路（短接后電流繞過斷路點(diǎn)，形成通路）。案例1驗(yàn)證：閉合開關(guān)，用萬用表測第一個(gè)燈泡兩端電壓為3V（電源電壓），測第二個(gè)燈泡兩端電壓為0→說明第一個(gè)燈泡或其左側(cè)導(dǎo)線斷路。進(jìn)一步斷開電源，測第一個(gè)燈泡電阻為無窮大（正常約5Ω）→確認(rèn)該燈泡燈絲燒斷。4第四步：修復(fù)故障——規(guī)范操作保安全找到故障點(diǎn)后，需根據(jù)具體情況修復(fù)：導(dǎo)線斷開：剝?nèi)ソ^緣皮至銅絲露出，重新連接接線柱并擰緊；燈絲燒斷：更換同規(guī)格燈泡；接觸不良：清理接線柱氧化層（用砂紙輕擦），重新連接并測試；元件短路：檢查是否有導(dǎo)線誤接（如將燈泡兩端直接連接），調(diào)整連接方式。案例1修復(fù)：更換第一個(gè)燈泡后，閉合開關(guān)，兩燈正常發(fā)光，電流表顯示0.3A（符合3V/(5Ω+5Ω)=0.3A的理論值），故障排除。04常見故障類型與實(shí)戰(zhàn)演練：從典型到綜合的能力提升1常見故障類型及處理策略通過多年教學(xué)，我總結(jié)了高中電路實(shí)驗(yàn)中最常見的5類故障，每類故障均需掌握“現(xiàn)象-原因-排查-修復(fù)”的完整邏輯。1常見故障類型及處理策略1.1斷路故障現(xiàn)象：用電器不工作，電流表無示數(shù)，斷路點(diǎn)兩端電壓等于電源電壓；01常見原因：導(dǎo)線斷裂（尤其是反復(fù)彎折處）、燈泡燈絲燒斷（長時(shí)間過載）、開關(guān)接觸不良（內(nèi)部彈片氧化）；02排查方法：測電壓法（找電壓等于電源電壓的元件）、替換法（替換可疑元件）；03修復(fù)：更換導(dǎo)線/燈泡，清理開關(guān)彈片。041常見故障類型及處理策略1.2短路故障STEP4STEP3STEP2STEP1現(xiàn)象：被短路的用電器不工作（如燈泡熄滅），未被短路的用電器可能過亮（電壓升高），電流表示數(shù)過大（可能燒毀電表）；常見原因：導(dǎo)線絕緣皮破損（銅絲接觸導(dǎo)致短路）、元件引腳誤接（如將燈泡兩端直接連在電源兩極）；排查方法：測電壓法（短路點(diǎn)兩端電壓接近0）、觀察法（尋找導(dǎo)線破損處）；修復(fù)：包裹破損導(dǎo)線絕緣皮，調(diào)整錯(cuò)誤接線。1常見故障類型及處理策略1.3接觸不良現(xiàn)象：用電器時(shí)亮?xí)r滅，電流表/電壓表指針抖動(dòng)，接觸點(diǎn)溫度升高；1常見原因：接線柱未擰緊、元件引腳氧化（如電池正負(fù)極氧化）、導(dǎo)線剝線過短（僅部分銅絲接觸）；2排查方法：觀察法（輕搖導(dǎo)線看現(xiàn)象是否變化）、測電阻法（接觸不良處電阻大于正常值）；3修復(fù)：擰緊接線柱、用砂紙清理氧化層、重新剝線（確保1-2cm銅絲接觸）。41常見故障類型及處理策略1.4電表使用錯(cuò)誤現(xiàn)象：電壓表無示數(shù)（可能并聯(lián)在導(dǎo)線兩端）、電流表燒毀（直接接電源兩極）、示數(shù)異常（量程選擇過?。?；01常見原因：電表連接方式錯(cuò)誤（電壓表應(yīng)并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)）、量程選擇不當(dāng)；02排查方法：檢查電表連接方式（是否與用電器并聯(lián)/串聯(lián)）、確認(rèn)量程（是否覆蓋預(yù)估值）；03修復(fù)：調(diào)整電表連接方式，選擇合適量程（如測3V電壓選20V量程）。041常見故障類型及處理策略1.5電源問題現(xiàn)象：所有用電器均不工作，電流表/電壓表無示數(shù)；常見原因：電池電量耗盡（電壓低于額定值）、電池正負(fù)極裝反（電源短路）；排查方法：用萬用表測電源電壓（新干電池約1.5V，低于1.2V需更換）、檢查正負(fù)極方向；修復(fù)：更換新電池，調(diào)整正負(fù)極方向。010302042實(shí)戰(zhàn)演練：綜合故障排查案例為鞏固所學(xué)，我們以“溫度報(bào)警電路”為例，設(shè)計(jì)一個(gè)綜合故障場景，分組完成排查任務(wù)。2實(shí)戰(zhàn)演練：綜合故障排查案例2.1電路設(shè)計(jì)電源：3V直流電源；傳感器：熱敏電阻（溫度升高，電阻減?。?；控制元件：電磁繼電器（線圈電壓≥2V時(shí)吸合）；報(bào)警裝置：蜂鳴器（需≥1.5V觸發(fā)）；連接方式：熱敏電阻與定值電阻（100Ω）串聯(lián)，繼電器線圈并聯(lián)在定值電阻兩端；蜂鳴器接在繼電器常閉觸點(diǎn)。2實(shí)戰(zhàn)演練：綜合故障排查案例2.2故障場景閉合電源開關(guān)后，無論溫度如何變化，蜂鳴器始終不響。2實(shí)戰(zhàn)演練：綜合故障排查案例2.3排查步驟（學(xué)生分組完成）觀察現(xiàn)象：蜂鳴器不響，繼電器未吸合（無“咔嗒”聲）；提出假設(shè)：可能是電源問題、繼電器線圈未達(dá)吸合電壓、蜂鳴器或其電路斷路；驗(yàn)證假設(shè)：測電源電壓：3V正常