一、從“簡單電路”到“二極管”：新元件的引入演講人從“簡單電路”到“二極管”：新元件的引入01從實驗室到生活：二極管的電路應(yīng)用02探究核心：二極管的單向?qū)щ娦?3總結(jié)與升華：從知識到素養(yǎng)的跨越04目錄2025小學(xué)五年級科學(xué)下冊二極管的單向?qū)щ娦耘c電路應(yīng)用課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的教師，我始終相信：科學(xué)課的魅力在于用孩子能理解的語言，將抽象的知識轉(zhuǎn)化為可感知的實踐，讓他們在觀察、操作與思考中，觸摸到科學(xué)的溫度。今天，我們要共同探索的“二極管的單向?qū)щ娦耘c電路應(yīng)用”，正是這樣一個既充滿趣味又貼近生活的主題。它不僅能銜接我們之前學(xué)過的“簡單電路”知識，更能讓孩子們用科學(xué)的眼光重新認(rèn)識身邊的電子設(shè)備。接下來，讓我們從“認(rèn)識二極管”開始，逐步揭開它的神秘面紗。01從“簡單電路”到“二極管”：新元件的引入1回顧：我們學(xué)過的電路元件五年級上學(xué)期，我們已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了簡單電路的組成——電源（如電池）、導(dǎo)線、用電器（如小燈泡）和開關(guān)。當(dāng)這些元件連成閉合回路時，電流就會從電源的正極出發(fā)，經(jīng)過導(dǎo)線、用電器，回到負(fù)極，此時小燈泡會發(fā)光（如圖1-1）。這時候，孩子們往往會提出一個有趣的問題：“如果我改變電池的正負(fù)極方向，小燈泡還會亮嗎？”通過實驗我們發(fā)現(xiàn)，無論電池正接還是反接，只要電路閉合，小燈泡都會亮——這說明，在之前的學(xué)習(xí)中，我們接觸的元件對電流的方向是“一視同仁”的。2生活中的“新角色”：二極管的初印象但生活中，我們會遇到一些“有脾氣”的電子元件。比如，家里的LED臺燈有時需要“對準(zhǔn)方向”插入充電口，否則充不進電；太陽能路燈的控制器里，有一個“小玻璃管”，它能確保夜晚太陽能板不會反過來消耗蓄電池的電。這些“有脾氣”的元件，就是我們今天的主角——二極管（Diode）。為了讓孩子們更直觀地認(rèn)識二極管，我常帶他們觀察實物：二極管通常是圓柱形或長方體形，一端有一圈色環(huán)（稱為“負(fù)極標(biāo)記”），另一端則是正極。它的體積很?。ǔＲ姷?N4001二極管長度約5mm），但在電子電路中卻扮演著“交通警察”的角色。02探究核心：二極管的單向?qū)щ娦?實驗驗證：電流的“單行道”要理解二極管的特性，最直接的方法是動手實驗。實驗材料很簡單：1節(jié)1.5V干電池、1個小燈泡（2.5V）、1根導(dǎo)線、1個二極管（建議使用發(fā)光二極管，實驗現(xiàn)象更明顯）。實驗步驟如下：步驟2：保持其他元件不變，將二極管正負(fù)極調(diào)換（即二極管負(fù)極接電池正極，正極接小燈泡），再次閉合回路（如圖2-2）。此時觀察到：小燈泡不發(fā)光（或發(fā)光二極管不亮）。步驟1：將二極管正極（無標(biāo)記端）與電池正極連接，負(fù)極（標(biāo)記端）與小燈泡一端連接，小燈泡另一端接電池負(fù)極，形成閉合回路（如圖2-1）。此時觀察到：小燈泡發(fā)光（或發(fā)光二極管自身發(fā)光）。通過對比實驗，孩子們會驚喜地發(fā)現(xiàn)：二極管允許電流從一個方向通過（正向?qū)ǎ?，卻“阻擋”另一個方向的電流（反向截止）——這就是“單向?qū)щ娦浴?。我常這樣總結(jié)：“二極管就像電路里的‘單行道標(biāo)志’，電流只能從正極流向負(fù)極，不能走回頭路。”2原理淺釋：為什么二極管有“脾氣”？對于五年級學(xué)生，不需要深入講解半導(dǎo)體的PN結(jié)理論，但可以用類比法幫助理解。想象二極管內(nèi)部有一個“小門”：當(dāng)電流從正極流向負(fù)極時（正向電壓），“小門”會打開，允許電流通過；當(dāng)電流反向流動時（反向電壓），“小門”會關(guān)閉，阻止電流通過（如圖2-3）。這種“門控”特性，正是二極管單向?qū)щ娦缘暮诵摹Ｐ枰貏e強調(diào)的是，不同二極管的“門限電壓”不同。比如，常見的硅二極管需要約0.7V的正向電壓才能導(dǎo)通，而發(fā)光二極管（LED）則需要1.8-3.3V（不同顏色的LED門限電壓不同，紅色約1.8V，藍色約3.3V）。因此，在實驗中如果使用普通二極管（如1N4001），可能需要2節(jié)串聯(lián)的干電池（3V）才能讓小燈泡發(fā)光；而使用LED時，1節(jié)干電池即可觀察到現(xiàn)象（這也是推薦用LED做實驗的原因）。3安全提示：實驗中的“小注意”在動手實驗時，需要提醒孩子們注意兩點：（1）二極管很“脆弱”，反向電壓過大（如直接連接9V電池）會導(dǎo)致它“燒壞”，因此實驗中必須使用低電壓（1.5V-3V）；（2）區(qū)分正負(fù)極時，除了看色環(huán)標(biāo)記，還可以觀察二極管的引腳——長腳通常是正極，短腳是負(fù)極（如圖2-4）。這些細節(jié)能幫助孩子們養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒灹?xí)慣。03從實驗室到生活：二極管的電路應(yīng)用1基礎(chǔ)應(yīng)用：整流與保護理解了二極管的單向?qū)щ娦?，我們就能解釋生活中許多現(xiàn)象。1基礎(chǔ)應(yīng)用：整流與保護案例1：電源適配器的“整流”功能家里的手機充電器、筆記本電腦電源適配器，內(nèi)部都有一個“整流電路”，它的作用是將交流電（AC，電流方向不斷變化）轉(zhuǎn)化為直流電（DC，電流方向固定）。而整流的關(guān)鍵元件，就是二極管。想象一下：交流電就像來回奔跑的“電流小人”，二極管則像兩個“單向門”——當(dāng)“小人”從左向右跑時，一個門打開；從右向左跑時，另一個門打開，最終所有“小人”都只能朝一個方向流動（如圖3-1）。這樣，適配器就能為電子設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電。案例2：太陽能路燈的“防倒灌”保護太陽能路燈白天靠太陽能板發(fā)電，給蓄電池充電；夜晚則用蓄電池的電點亮路燈。但如果沒有二極管，夜晚太陽能板會因為沒有光照而變成“負(fù)載”，導(dǎo)致蓄電池的電流反向流入太陽能板，造成電量浪費。此時，在太陽能板與蓄電池之間串聯(lián)一個二極管（正極接太陽能板，負(fù)極接蓄電池），就能阻止電流反向流動，保護蓄電池（如圖3-2）。這也是為什么很多太陽能設(shè)備說明書中會強調(diào)“必須安裝防反二極管”的原因。2趣味應(yīng)用：LED的“發(fā)光秘密”孩子們最熟悉的二極管應(yīng)用，莫過于LED（發(fā)光二極管）。無論是教室的LED燈、手機屏幕的背光燈，還是節(jié)日裝飾的彩燈，都離不開LED。LED的發(fā)光原理與普通二極管類似，但它在正向?qū)〞r會發(fā)光——這是因為它內(nèi)部的半導(dǎo)體材料在電流通過時，電子與空穴復(fù)合會釋放光能（如圖3-3）。這里可以設(shè)計一個互動問題：“為什么LED比傳統(tǒng)白熾燈更省電？”引導(dǎo)孩子們思考：白熾燈通過電流加熱燈絲發(fā)光，大部分電能轉(zhuǎn)化為熱能（浪費）；而LED直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，效率更高（可達80%-90%）。這不僅能加深對二極管特性的理解，還能滲透“節(jié)能環(huán)?！钡目茖W(xué)價值觀。3拓展思考：二極管的“家族成員”二極管的種類遠不止普通二極管和LED。比如：（1）穩(wěn)壓二極管：能在反向擊穿時保持電壓穩(wěn)定，常用于電源電路的穩(wěn)壓；（2）光敏二極管：對光敏感，光照越強反向電阻越小，可用于光控開關(guān)；（3）變?nèi)荻O管：反向電壓變化時，其內(nèi)部電容變化，常用于收音機的調(diào)諧電路。雖然這些“特殊二極管”超出了五年級的學(xué)習(xí)范圍，但可以通過圖片或?qū)嵨镎故荆ぐl(fā)孩子們的探索興趣——“科學(xué)的世界就像一片森林，我們今天認(rèn)識了其中一棵樹，未來還會遇見更多有趣的植物?！?4總結(jié)與升華：從知識到素養(yǎng)的跨越1核心知識回顧通過今天的學(xué)習(xí)，我們掌握了以下要點：（1）二極管是一種具有單向?qū)щ娦缘碾娮釉?，電流只能從正極流向負(fù)極（正向?qū)ǎ?，反向則截止；（2）單向?qū)щ娦钥梢酝ㄟ^簡單電路實驗驗證，實驗中需注意區(qū)分正負(fù)極和控制電壓；（3）二極管在生活中應(yīng)用廣泛，包括整流、保護電路、LED發(fā)光等，體現(xiàn)了“科學(xué)服務(wù)于生活”的理念。010302042科學(xué)思維培養(yǎng)這節(jié)課不僅讓孩子們學(xué)到了具體知識，更重要的是培養(yǎng)了“觀察-提問-實驗-結(jié)論”的科學(xué)探究思維。當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)“二極管反接不亮”時，會主動提出問題；通過設(shè)計對比實驗驗證猜想；最終用結(jié)論解釋生活現(xiàn)象——這種思維模式，正是科學(xué)素養(yǎng)的核心。3情感與價值觀引導(dǎo)最后，我常對孩子們說：“二極管雖小，卻用‘單向’的堅持，為電路世界帶來秩序；科學(xué)知識雖抽象，卻能通過觀察和實驗，變成