人教版九年级物理 第十七章第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用 教案

*第4节　欧姆定律在串、并联电路中的应用
　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.会运用欧姆定律和串联电路特点进行简单计算。
2.会运用欧姆定律和并联电路特点进行简单计算。
重点:用串、并联电路的电流、电压关系及欧姆定律进行简单的电学计算。
难点:对于解题方法的提炼。
【新课导入】
情境导入1
以下是课外实践活动小组设计的风力测试仪,你能说明此装置是如何用来测量风速的吗
学生讨论装置的原理。
生:风力越大,电流表的示数越大,所以能反映出风力的大小。
这节课我们就来学习如何运用欧姆定律解决串、并联电路中的问题,从而引入新课。
情境导入2
李明爷爷的收音机不响了,检查后发现有一个 200 Ω 的电阻烧坏了,需要更换,但身边只有100 Ω的电阻和几个50 Ω的电阻,能否利用其中某些电阻组合起来 使组合的电阻相当于一个200 Ω的电阻 这节课我们就为大家来分析这些问题。
【课堂探究】
探究点一　串联电路的电阻
活动1
步骤1:连接如图(甲)所示的电路R1=10 Ω,R2=20 Ω,闭合开关,电流表示数为0.1 A。
步骤2:用电阻箱如图(乙)代替R1,R2,同样使电流表示数达到0.1 A。
步骤3:让学生找出电阻箱阻值R和R1,R2的关系。
【温馨提示】
电阻箱R和R1,R2产生了相同的效果,即R=R1+R2。如果串联的更多那就一直加下去即有R总=R1+R2+……+Rn。
【提问】 为什么会有这样的结论呢 下面就让我们一起来体验结论得出的过程。
【推导过程】
①结合电路图中所标示的物理量,由欧姆定律可知
U1=　I1R1　,U2=　I2R2　。
②用R表示R1和R2的等效电阻,则U=　IR　。
③由U=U1+U2,可得IR=　I1R1　+　I2R2　,因为I=I1=I2,可推出R=　R1+R2　。
【拓展延伸】
(1)串联电路中,串联的电阻越多,总电阻越大。
(2)串联电路中,串联的电阻数量一定,某一电阻增大,总电阻会随之增大。
(3)电阻串联后相当于增加了导体的长度,故串联后的总电阻大于任何一个分电阻,如图所示。
探究点二　并联电路的电阻
活动2
步骤1:连接如图(丙)所示的电路R1=3 Ω,R2=6 Ω,闭合开关,电流表示数为1.5 A。
步骤2:用电阻箱如图(乙)代替R1,R2,同样使电流表达到1.5 A。
步骤3:让学生找出电阻箱阻值R和R1,R2的关系。
【温馨提示】
与串联电路相同R是R1,R2的等效电阻或者说是总电阻。
【提问】 并联电路的总电阻和各支路电阻之间大小关系是什么
【拓展延伸】
(1)并联电路中,并联的电阻越多,总电阻越　小　。
(2)并联电路中,并联的电阻数量一定,某一电阻增大,总电阻会随之　增大　。
(3)电阻并联后相当于增加了导体的　横截面积　,故并联后的总电阻　小于　任何一个分电阻,如图所示。
探究点三　欧姆定律在串联、并联电路中的应用
活动3:展示问题:首先让学生讨论、分析出思路,然后再交流,得出答案。
[典例1] 如图所示,两电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω串联在电压为9 V的电源上。求两电阻两端电压U1和U2分别为多少
思路:先从已知条件多的入手,求出总电阻,然后利用欧姆定律求出电路中的电流,由串联电路中电流的规律得出通过每一个电阻的电流,再由欧姆定律的变形公式分别求出每一个电阻两端电压的大小。
解析:方法1:因为R1,R2串联,
所以R=R1+R2=3 Ω+6 Ω=9 Ω,
所以电路中的电流I===1 A,
因为串联,所以I=I1=I2=1 A,
由公式I=变形得,U1=I1R1=1 A×3 Ω=3 V;U2=I2R2=1 A×6 Ω=6 V。
方法2:两个电阻R1,R2串联,
所以I1=I2,
在串联电路中=则有===,U=9 V,
所以U1=3 V,U2=6 V。
答案:3 V　6 V
[典例2] 如图所示,电源电压为6 V保持不变。R1的阻值是10 Ω,通过R2中的电流为0.2 A。求:
(1)R2的阻值是多少
(2)电流表的示数为多少
思路:根据欧姆定律的变形公式即可求出R2的阻值;然后再根据欧姆定律求出通过电阻R1的电流,最后根据并联电路中电流的规律求出干路电流。
解析:(1)由电路图可知,R1,R2并联,由I=变形得,R2===30 Ω。
(2)通过电阻R1的电流I1===0.6 A;
因为并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,
所以干路电流
I=I1+I2=0.6 A+0.2 A=0.8 A。
答案:(1)30 Ω　(2)0.8 A
归纳
解答欧姆定律的有关计算时,要明确:
(1)欧姆定律中的I,U,R都是同一导体或同一段电路上对应同一状态下的物理量。
(2)由于在实际电路中,往往有几个导体,即使是同一导体,在不同时刻的I,U,R值也不同,故应用欧姆定律时对应同一导体同一时刻的I,U,R标上统一的下角标,以避免张冠李戴。
【课堂小结】
1.电阻的串联
(1)特点:串联电路中总电阻等于各分电阻之和。
(2)表达式:R=R1+R2。
(3)实质:相当于增大了导体的长度。
(4)串联分压。
2.电阻的并联
(1)特点:并联电阻的总电阻比任何一个分电阻都小。
(2)表达式(拓展):=+。
(3)实质:增加了导体的横截面积。
(4)并联分流。
第四节　欧姆定律在串、并联电路中的应用
1.等效电阻规律
(1)串联规律:R总=R1+R2+……+Rn。
(2)并联规律:电阻并联后相当于增加了导体的横截面积,总电阻变小。
2.计算题的一般步骤
(1)根据题意分析各电路状态下电阻之间的连接方式,画出等效电路图。
(2)通过审题,明确题目给出的已知条件和未知量,并将已知量的符号、数值和单位,未知量的符号,在电路图上标明。
(3)每一步求解过程必须包括三步:
写公式——代入数值和单位——得出结果。
1.两个阻值分别为6 Ω和3 Ω的电阻,串联接在9 V的电源两端,闭合开关后,电路中的电流为(C)
A.6 A B.3 A C.1 A D.0.5 A
2.如图所示,R1=5 Ω,R2=10 Ω,则电压表V1,V2示数之比是(D)
A.1∶2
B.2∶1
C.1∶3
D.3∶1
3.如图所示,电源电压不变,R1=3 Ω。若只闭合S1时,电流表的示数为1.5 A,同时闭合S1,S2时,电流表的示数为2 A,则R2的阻值为(A)
A.9 Ω B.6 Ω C.4 Ω D.3 Ω
4.如图所示,若甲、乙均为电压表时,闭合开关S,则两电压表的读数U甲∶U乙=3∶2。若甲、乙均为电流表时,断开开关S,两电流表的读数之比 I甲∶I乙=　1∶3　,R1∶R2=　1∶2　。
5.张阳同学在探究电阻上的电流跟两端电压的关系时,用记录的实验数据作出了如图所示的UI图象,则a的电阻值为　10　Ω,将a,b串联接在电压为3 V的电源上,电路中电流为　0.2　A。
6.如图所示,R1=20 Ω,滑动变阻器R2的最大阻值为80 Ω,电路接在电压为6 V的电路中,当滑动变阻器的滑片P由最左端滑到最右端时,电压表示数由 6 V 变化为1.2 V,则电流表示数变化范围是多少 当滑片P在最右端时串联电路的电阻多大
解析:由电路图可知,当滑片位于左端时,电路为R1的简单电路,电路中的电流最大,
则I===0.3 A,
当滑片位于右端时,电流表的示数最小,
电路中的总电阻
R=R1+R2=20 Ω+80 Ω=100 Ω,
电流表的最小示数I'===0.06 A,
则电流表示数变化范围是0.06~0.3 A。
答案:0.06~0.3 A　100 Ω
串、并联电路中电阻特点的探究是对伏安法测电阻的一个巩固和延伸,对于实验的探究过程,学生基本能够掌握,就是对实验的设计上不能够很好地把握,故探究串联电阻的特点时,我采用换多个定值电阻的方法进行实验探究,总结规律,在并联电路中,由于电阻之间的定量关系,大纲上没有做要求,只是定性地比较其大小关系。
酒精测试仪基本原理
酒精检测仪,又称酒精测试仪,是可供作为检测驾驶人员呼气酒精含量的一种检测工具。它也可以用在需要控制人体酒精摄入量以确保安全的任何场合。
酒精检测仪实际上是由酒精气体传感器(相当于随酒精气体浓度变化的变阻器)与一个定值电阻及一个电压表或电流表组成。通常对气体中酒精含量进行检测的设备可以分为五种基本类型,即燃料电池型、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。但由于价格和使用方便的原因,目前常用的有燃料电池型和半导体型两种。
交通民警执法时在对酒后驾驶者进行检测后,一般都要求能立即把检测结果以书面形式通知被测者,以作为执法或违章处罚的依据,并让被测者当场签字认可。因此,用作现场执法或现场处罚的酒精测试仪一般都应该配备现场打印设备。