11.4《串联电路和并联电路》 教学设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

基于物理学科核心素养的教学设计——必修第三册串联电路和并联电路
教材分析
本节学习串联电路和并联电路的基本规律，核心内容是基于欧姆定律。本节内容是电学部分的基础，在本章乃至以后电学部分都具有重要地位。他是学生进一步学习电学其他规律的基石，也是掌握电路规律、解释电路现象及进行电路设计必不可少的知识储备。认识并改装电压表和电流表是串联电路和并联电路规律的应用，也是欧姆定律的进一步深化和巩固。本节内容为学生理解电压表、电流表的特点及工作原理，也为以后多用电表原理的学习奠定了基础。
学情分析
串联电路和并联电路知识是初中电学的基础知识，学生有一定的基础。但初中电路比较简单，学生对复杂的混联电路处理起来比较困难。本节引导学生从电路基础知识入手，应用部分电路欧姆定律，对串联、并联复杂电路的规律进一步加以理解和掌握。电压表和电流表的原理和改装对学生能力提出了更高的要求，这不仅是对电路串、并联知识的深化，也是对学生以后学习和理解闭合电路欧姆定律及多用电表原理起到了重要铺垫作用。
教学目标
了解串联和并联电路的连接方式，掌握串并联电路的电流和电压特点。
掌握电组的串、并联的计算。
知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的。
了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压。
5、理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值。
教学重点
串、并联电路的规律。
教学难点
难点是电表的改装。
六、教学流程
七、教学过程
复习回顾：
初中我们学习了串并联电路的基本知识，请同学们回顾什么是串联，什么是并联。
学生回顾后回答：
串联：把几个导体依次首尾相连，这样的链接方式叫做串联；
并联：把几个导体的一端连在一起，另一端也连在一起，然后把这两端接入电路，这样的连接方式叫做并联。
本节课我们将在初中学习的基础上深入学习串并联电路中电压、电流、电阻之间的关系。
一、串、并联电路的电流
⑴串联电路：
恒定电流电路内各处电荷的分布是稳定的。要使串联电路中各处的电荷分布保持不变。相同时间内通过0、1、2各点的电荷量必须相等，因此，串联电路各处的电流相等。
I0=I1=I2=I3
⑵并联电路：
只有在相同时间内流过干路0点的电荷量等于进入各支路1、2个点的电荷量之和，才能保证电路中各处的电荷量的分布恒定不变。因此，并联电路的总电流等于各支路电流之和。
即：I0=I1+I2+I3
二、串、并联电路的电压
⑴串联电路:
如果以φ0、φ1、φ2、φ3分别表示电路中0、1、2、3各点的电势，以U01、U12、U23、U03分别表示0与1、1与2、2与3、0与3的电势差（即电压），那么从电势差跟电势的关系知道：
U01=φ0-φ1， U12=φ1-φ2， U23=φ2-φ3
因此： U01+U12+U23=φ0-φ3
另一方面U03=φ0-φ3 所以：U03= U01+U12+U23
⑵并联电路:
不考虑导线的电阻，0、1、2、3各点之间没有电势差，它们具有相同的电势；同样，几个电阻右端的电势也相同。因此，并联电路的总电压与各支路电压相等。如果分别以U1、U2、U3分别代表两个电阻两端的电压，则U1 =U2 =U3=U
三、串、并联电路的电阻
⑴串联电路:
两个电阻R1 、R2串联起来接到电路里，作为一个整体，它相当于一个电阻R（如右图）。由于R1 与R2是串联的，它们两端的总电压U等于两个电阻上的电压U1 、U2之和，
即U = U1+U2
流过这两个电阻的电流I是一样的，上式两旁同除以电流I，于是得到： 由欧姆定律，可得： R = R1 + R2
不难证明，如果多个电阻串联，那么 R = R1 + R2 + …
即：串联电路的总电阻等于各部分电路的电阻之和。
⑵并联电路:
两个电阻R1 、R2并联起来接到电路里，作为一个整体，它相当于一个电阻R（如右图）。由于R1 与R2是并联的，流过它们的总电流I等于两个电阻上的电压I1 、I2之和，
即：I = I1+I2
两个电阻上的电压U是相同的，把上式两旁同除以电压U，
得：
由欧姆定律，得：
不难证明，如果多个电阻并联，那么
即并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。
即：
串联电路 并联电路
电路图
电流关系 各处的电流相等， 即：I0=I1=I2=I3 总电流等于各支路电流之和，即I0=I1+I2+I3
电压关系 两端的总电压等于各部分电路电压之和，即 U03= U01+U12+U23 总电压与各支路电压相等 U1 = U2 = U3 =U
电阻关系 R = R1 + R2 + R3+ … =+++ …
四、串、并联电路中参量变化规律
⑴串联电路:
①电压与电阻成正比（正比分压）：U1=U
②总电阻大于任意一个电阻
③任意一个电阻增大（减小），总电阻增大（减小）。
⑵并联电路:
①电流与电阻成反比（反比分流）：I1=I
②不同的电阻并联，总电阻小于其中最小的电阻，并联的支路增多，则总电阻减小。
③几个相同的电阻并联：R=
两个电阻并联：R=
④一个很大的电阻与一个很小的电阻并联，总电阻接近小电阻。
⑤任意一个支路电阻增大（减小），总电阻增大（减小）。
总之：串、并联组成的混连电路中，任意电阻增大（减小），总电阻增大（减小）。
思考：一个“10V，2A”的灯泡，应当怎样接在以下电路中能正常工作？
⑴总电压U=15V（串联一个2.5Ω的电阻）
⑵总电流I=6A （并连一个2.5Ω的电阻）
例1.下列说法中正确的是（ ABC ）
A.一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零
B.并联支路任一支路的电阻都大于总电阻
C.并联支路任一支路的电阻增大（其他支路不变）， 则总电阻一定增大
D.并联支路任一支路的电阻增大（其他支路不变）， 则总电阻一定减小
2.如图所示的电路中，但a、b两端接入100V电压时，c、d两端为20V；当c、d两端接入100V时，a、b两端电压为50V，则R1∶R2∶R3之比是（ A ）
A.4∶2 ∶1 B.2∶1∶1
C.3∶2∶1 D.以上都不对
3.如图所示的电路中，R1=8Ω，R2=4Ω，R3=6Ω，R4=3Ω，
⑴求电路电阻中的总电阻
⑵加在电路两端的电压U=42V时，每个电阻的电流是多少？
五．电压表和电流表 ----串、并联规律的应用
常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成。
（1）表头G：
构造（从电路的角度看）：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其他电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。
原理：磁场对通电导线的作用P98（为后续知识做准备）
（2）描述表头的三个特征量（三个重要参数）④
①内阻Rg：表头的内阻。
②满偏电流Ig：电表指针偏转至最大角度时的电流（另介绍半偏电流）
③满偏电压Ug：电表指针偏转至最大角度时的电压，与满偏电流Ig的关系Ug=IgRg，因而若已知电表的内阻Rg，则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改写成电压值，即电流表也是电压表，本质上并无差别，只是刻度盘的刻度不同而已。
（3）表头的改装和扩程（综合运用串、并联电路的规律和欧姆定律）
关于电表的改装要抓住问题的症结所在，即表头内线圈容许通过的最大电流(Ig)或允许加的最大电压(Ug)是有限制的。
让学生讨论，推导出有关的公式：要测量较大的电压(或电流)怎么办 通过分析，学生能提出利用电阻来分压(或分流)。然后提出：分压(或分流)电阻的阻值如何确定
通过例1、2的分析、讲解使学生掌握计算分压电阻和分流电阻的方法---最后引导学生自己归纳总结得出一般公式。