一、從“認(rèn)識電路”到“觀察風(fēng)扇”：建立基礎(chǔ)認(rèn)知框架演講人01從“認(rèn)識電路”到“觀察風(fēng)扇”：建立基礎(chǔ)認(rèn)知框架02教室風(fēng)扇電路的“硬件骨架”：元件與連接方式分析03控制邏輯的“靈魂”：從開關(guān)動作到電流路徑的動態(tài)分析04從“分析”到“實(shí)踐”：設(shè)計(jì)一個簡易風(fēng)扇控制電路05總結(jié)與升華：從風(fēng)扇電路看“科學(xué)與生活的聯(lián)結(jié)”目錄2025小學(xué)四年級科學(xué)下冊教室風(fēng)扇電路控制邏輯分析課件作為一名從事小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：最好的科學(xué)課，是讓孩子從熟悉的生活場景中發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理。今天，我們就以教室中最常見的“風(fēng)扇”為切入點(diǎn)，帶同學(xué)們走進(jìn)“電路控制邏輯”的奇妙世界。這節(jié)課不僅是知識的學(xué)習(xí)，更是一次“用科學(xué)眼光觀察生活”的思維訓(xùn)練——當(dāng)你再抬頭看教室風(fēng)扇時，看到的將不再是轉(zhuǎn)動的扇葉，而是清晰的電路脈絡(luò)與精妙的控制邏輯。01從“認(rèn)識電路”到“觀察風(fēng)扇”：建立基礎(chǔ)認(rèn)知框架1回顧：四年級上學(xué)期的電路基礎(chǔ)知識同學(xué)們，上學(xué)期我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了“簡單電路”的構(gòu)成。還記得一個完整的電路需要哪些元件嗎？對，電源（如電池）、導(dǎo)線、開關(guān)和用電器（如小燈泡）。當(dāng)開關(guān)閉合時，電流從電源正極出發(fā)，經(jīng)過導(dǎo)線、用電器，回到負(fù)極，形成閉合回路，用電器就能工作。這個看似簡單的原理，卻是理解一切電路控制的基石。我至今記得去年帶三年級學(xué)生做“點(diǎn)亮小燈泡”實(shí)驗(yàn)時，有個孩子舉著亮起來的燈泡喊：“原來電流是會跑的！”這種對“電”的直觀感受，正是我們今天分析復(fù)雜電路的起點(diǎn)。教室風(fēng)扇雖然比小燈泡復(fù)雜，但核心依然是“電流的路徑控制”。2觀察教室風(fēng)扇：從現(xiàn)象到問題的思維轉(zhuǎn)換現(xiàn)在，請大家抬頭觀察教室的風(fēng)扇。它由哪些部分組成？扇葉、電機(jī)、調(diào)速開關(guān)、懸掛支架，還有隱藏在天花板里的電線。當(dāng)我們轉(zhuǎn)動調(diào)速開關(guān)時，會發(fā)生什么？扇葉轉(zhuǎn)速從“停止”到“低速”“中速”“高速”變化。這里有兩個關(guān)鍵問題需要思考：（1）調(diào)速開關(guān)是如何控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的？（2）風(fēng)扇電路與教室照明電路之間有什么關(guān)聯(lián)？去年秋天，我?guī)W(xué)生拆解過一個廢舊的風(fēng)扇調(diào)速開關(guān)（當(dāng)然是斷電狀態(tài)下）。孩子們發(fā)現(xiàn)，開關(guān)內(nèi)部有幾個金屬觸點(diǎn)，轉(zhuǎn)動開關(guān)時，金屬片會接觸不同的觸點(diǎn)——這其實(shí)就是在“切換電流的路徑”。這個發(fā)現(xiàn)，為我們揭開控制邏輯的面紗提供了重要線索。02教室風(fēng)扇電路的“硬件骨架”：元件與連接方式分析1核心元件解析：從電機(jī)到調(diào)速開關(guān)要分析控制邏輯，首先要明確電路中的關(guān)鍵元件及其作用：電機(jī)：風(fēng)扇的“心臟”，通過電流產(chǎn)生磁場驅(qū)動扇葉轉(zhuǎn)動。電機(jī)的轉(zhuǎn)速與通過的電流大小直接相關(guān)——電流越大，轉(zhuǎn)速越快（小學(xué)階段可簡化為“電流越大，動力越強(qiáng)”）。調(diào)速開關(guān)：核心控制元件，通常為多檔位旋轉(zhuǎn)開關(guān)（如0檔停轉(zhuǎn)，1-3檔對應(yīng)低、中、高速）。內(nèi)部通過金屬片接觸不同電阻或直接連接不同線路，改變電機(jī)的電流大小。電源：教室電路連接的是220V交流電（家庭電路電壓），通過電線引入教室，經(jīng)開關(guān)控制后為風(fēng)扇供電。保護(hù)裝置：雖然隱藏在電路中，但至關(guān)重要——教室總電箱里的空氣開關(guān)，當(dāng)電路過載（如同時開啟過多風(fēng)扇）或短路時會自動跳閘，保護(hù)用電安全。1核心元件解析：從電機(jī)到調(diào)速開關(guān)我曾帶學(xué)生觀察過教室電箱（當(dāng)然是在專業(yè)電工指導(dǎo)下），孩子們看到空氣開關(guān)上的“跳閘按鈕”時特別興奮：“原來它是風(fēng)扇的‘保護(hù)衛(wèi)士’！”這種具象化的認(rèn)知，比單純講解“過載保護(hù)”更有意義。2電路連接方式：串聯(lián)與并聯(lián)的實(shí)際應(yīng)用教室風(fēng)扇電路并非孤立存在，它與照明電路、插座電路共同構(gòu)成教室用電系統(tǒng)。我們需要明確兩個層次的連接方式：2電路連接方式：串聯(lián)與并聯(lián)的實(shí)際應(yīng)用2.1風(fēng)扇與其他用電器的連接——并聯(lián)教室的風(fēng)扇、電燈、投影儀等用電器，都是并聯(lián)在家庭電路中的。為什么？因?yàn)椴⒙?lián)電路中各用電器獨(dú)立工作——關(guān)閉風(fēng)扇不會影響電燈發(fā)光，調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速也不會改變電燈的亮度。這就像班級里的小組活動，每個小組（用電器）有自己的“任務(wù)”（電流路徑），但都共享“班級資源”（電源）。2電路連接方式：串聯(lián)與并聯(lián)的實(shí)際應(yīng)用2.2風(fēng)扇內(nèi)部電路的連接——串聯(lián)電阻調(diào)速風(fēng)扇內(nèi)部的調(diào)速功能，依靠的是串聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)開關(guān)調(diào)至“低速檔”時，電流需要經(jīng)過一個較大的電阻（阻礙電流的“小障礙”），此時通過電機(jī)的電流較小，電機(jī)轉(zhuǎn)速慢；調(diào)至“高速檔”時，電阻被短路（電流繞過電阻直接通過電機(jī)），電流較大，轉(zhuǎn)速快。這個原理可以用一個簡單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：用電池、小電機(jī)、不同阻值的電阻（如10Ω、20Ω）和開關(guān)組成電路，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速變化——電阻越大，轉(zhuǎn)速越慢，反之越快。去年科學(xué)節(jié)，我們班用這個實(shí)驗(yàn)裝置做了“風(fēng)扇調(diào)速模擬展”，許多其他班的同學(xué)圍過來嘗試，邊轉(zhuǎn)開關(guān)邊喊：“原來調(diào)檔就是讓電流‘繞遠(yuǎn)路’還是‘抄近道’！”這種通過動手操作獲得的理解，比死記硬背公式深刻得多。03控制邏輯的“靈魂”：從開關(guān)動作到電流路徑的動態(tài)分析1調(diào)速開關(guān)的“檔位密碼”：觸點(diǎn)切換與電流路徑0504020301現(xiàn)在，我們用“慢鏡頭”分析調(diào)速開關(guān)的工作過程。假設(shè)風(fēng)扇有0（停）、1（低）、2（中）、3（高）四檔：0檔：開關(guān)金屬片不接觸任何觸點(diǎn)，電路斷開，無電流通過電機(jī)，風(fēng)扇停轉(zhuǎn)。1檔：金屬片接觸“低速觸點(diǎn)”，電流從電源→開關(guān)→低速電阻→電機(jī)→電源，形成回路。電阻較大，電流較小，電機(jī)低速轉(zhuǎn)動。2檔：金屬片接觸“中速觸點(diǎn)”，電流路徑變?yōu)殡娫础_關(guān)→中速電阻（比低速電阻小）→電機(jī)→電源。電阻減小，電流增大，電機(jī)中速轉(zhuǎn)動。3檔：金屬片接觸“高速觸點(diǎn)”，電阻被完全短路（電流不經(jīng)過電阻直接到電機(jī)），電流最大，電機(jī)高速轉(zhuǎn)動。1調(diào)速開關(guān)的“檔位密碼”：觸點(diǎn)切換與電流路徑這里有個關(guān)鍵細(xì)節(jié)：為什么高速檔不需要電阻？因?yàn)殡姍C(jī)本身有一定的電阻（稱為“內(nèi)阻”），當(dāng)外電路電阻為0（短路電阻）時，電流由電機(jī)內(nèi)阻決定，此時電流足夠大，能驅(qū)動電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。就像跑步時，如果你身上的書包越來越輕（電阻減?。憔湍芘艿迷絹碓娇?。2安全邏輯的隱含設(shè)計(jì)：過載保護(hù)與電路互鎖教室風(fēng)扇電路并非“只有調(diào)速”這么簡單，它還隱含了重要的安全控制邏輯：過載保護(hù)：當(dāng)同時開啟多個風(fēng)扇（或風(fēng)扇內(nèi)部故障導(dǎo)致電流過大）時，總電路中的空氣開關(guān)會檢測到電流超過額定值（如20A），自動斷開電路，避免電線過熱引發(fā)火災(zāi)。這就像班級活動時，老師會提醒“不要擠在門口”，防止發(fā)生踩踏。獨(dú)立控制：每個風(fēng)扇的調(diào)速開關(guān)是獨(dú)立的，不會因一個風(fēng)扇故障影響其他風(fēng)扇。這與并聯(lián)電路的特性一致，確保了用電的靈活性。我曾遇到過一次教室風(fēng)扇集體“罷工”的情況——檢查發(fā)現(xiàn)是總電箱的空氣開關(guān)跳閘了。帶學(xué)生一起排查時，我們數(shù)了數(shù)同時開啟的風(fēng)扇數(shù)量，又計(jì)算了總電流，最終明白“同時開太多風(fēng)扇會讓電路‘超載’”。這次經(jīng)歷讓孩子們真正理解了“安全用電”不是口號，而是具體的科學(xué)原理。04從“分析”到“實(shí)踐”：設(shè)計(jì)一個簡易風(fēng)扇控制電路1實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：用學(xué)具模擬風(fēng)扇調(diào)速邏輯為了讓同學(xué)們更直觀地理解控制邏輯，我們將進(jìn)行一個“簡易風(fēng)扇控制電路”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)材料包括：3V電池盒、小電機(jī)（模擬風(fēng)扇）、10Ω和20Ω電阻（模擬調(diào)速電阻）、單刀多擲開關(guān)（模擬調(diào)速開關(guān)）、導(dǎo)線若干。2實(shí)驗(yàn)步驟與觀察重點(diǎn)連接基礎(chǔ)電路：將電池盒、開關(guān)、電機(jī)用導(dǎo)線串聯(lián)，閉合開關(guān)，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速（此時無電阻，相當(dāng)于“高速檔”）。接入20Ω電阻：將20Ω電阻串聯(lián)在電路中（開關(guān)調(diào)至“低速檔”），閉合開關(guān)，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速變化（明顯變慢）。替換為10Ω電阻：斷開電路，替換為10Ω電阻（“中速檔”），閉合開關(guān)，觀察轉(zhuǎn)速（比低速快，但比高速慢）?？偨Y(jié)規(guī)律：電阻越大，電流越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速越慢；電阻越?。ɑ驘o電阻），電流越大，轉(zhuǎn)速越快。實(shí)驗(yàn)中，我特別提醒學(xué)生注意“摸一摸電阻”（通電時間要短，避免燙傷），會發(fā)現(xiàn)電阻發(fā)熱——這是電流通過電阻時產(chǎn)生的“熱效應(yīng)”，也是為什么真實(shí)風(fēng)扇的調(diào)速開關(guān)長時間使用會微微發(fā)熱的原因。2實(shí)驗(yàn)步驟與觀察重點(diǎn)4.3拓展思考：如果沒有電阻，如何調(diào)速？有同學(xué)可能會問：“能不能不用電阻，用其他方法調(diào)速？”這是個很好的問題！現(xiàn)代風(fēng)扇中常用“變頻調(diào)速”（改變電流的頻率），但小學(xué)階段我們可以用更簡單的方法——改變電池?cái)?shù)量（改變電壓）。比如用1節(jié)電池（1.5V）時電機(jī)低速，2節(jié)電池（3V）時高速。不過要注意，家庭電路電壓是固定的220V，所以實(shí)際風(fēng)扇不能通過改電壓調(diào)速，只能通過改電阻或變頻。05總結(jié)與升華：從風(fēng)扇電路看“科學(xué)與生活的聯(lián)結(jié)”總結(jié)與升華：從風(fēng)扇電路看“科學(xué)與生活的聯(lián)結(jié)”同學(xué)們，今天我們從觀察教室風(fēng)扇出發(fā)，拆解了它的電路元件、連接方式和控制邏輯，甚至動手模擬了調(diào)速過程。但這節(jié)課的意義遠(yuǎn)不止“知道風(fēng)扇怎么轉(zhuǎn)”——更重要的是，我們學(xué)會了用“科學(xué)的眼光”觀察生活中的事物：看到開關(guān)，不再只是“開和關(guān)”，而是“電流路徑的控制器”；看到用電器，不再只是“能工作”，而是“由電路元件協(xié)同運(yùn)作的系統(tǒng)”；遇到問題（如風(fēng)扇不轉(zhuǎn)），不再只是“找?guī)煾敌蕖?，而是“從電源、開關(guān)、電機(jī)、導(dǎo)線逐一排查”。就像我常對學(xué)生說的：“科學(xué)不是課本上的符號，而是藏在你轉(zhuǎn)風(fēng)扇開關(guān)時的‘咔嗒’聲里，在燈泡亮起的