人教版物理九(上) 第16章 电压 电阻 第2节 串、并联电路中电压的规律（导学案）

第2节 串、并联电路中电压的规律
课题 串、并联电路中电压的规律 课型 新授课
教学目标 知识目标 1.学会正确将电压表接入串联待测电路中，并能画出相应的电路图.2.学会正确使用电压表测量串联电路的电压.3.会分析数据，归纳总结出并联电路中电压的规律.
能力目标 在探究串、并联电路电压规律的过程中，体验科学研究的方法和科学探究的步骤.
素养目标 1.明确探究目的，在探究实验中培养实事求是、尊重自然规律的科学态度.2.体会交流合作的重要性，获得共享成果的喜悦.
教学重点 探究串、并联电路中电压的规律 教具准备 电池组、小灯泡（带灯座）、开关、导线若干、实验报告单（各30份）、多媒体课件等
教学难点 组织指导学生在探究过程中认真观察，仔细分析，得出恰当的结论 教学课时 1课时
课前预习 1.设计探究串联电路中电压规律的实验：（1）分别把电压表连在图甲、乙、丙所示电路中的AB两点、BC两点、AC两点，请在上图中画出电压表，并标出正、负极.（2）通过电压表测出电压值，填入下表，再换上另外两个小灯泡，再次测量，重复上面的实验步骤.（3）通过对实验数据的分析可以得出结论，用公式表示为U总 = U电源 = U1+U2+U3+…+Un .
备课笔记
课前预习 2.探究并联电路中电压规律的实验（1）设计实验：如图所示，灯L1与灯L2并联，要利用这个电路探究并联电路电压的规律，至少要用电压表进行三次测量：①第一次：将电压表并联在 A、B 两点，测出灯L1两端的电压U1；②第二次：将电压表并联在 C、D 两点，测出灯L2两端的电压U2;③第三次：将电压表并联在 E、F 两点，测出电源电压U3.（2）更换灯泡和电源进行两次实验，把实验数据填入下表：（3）分析实验数据得出结论：并联电路中，各支路两端的电压 相等 ，都等于电源电压 .用公式表示为 U=U1=U2=……=Un .
巩固复习 教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
新课导入 教师提出问题：（1）串联电路中的电流有什么特点？（2）串联电路中的电压有什么特点？生：（1）串联电路中电流处处相等；（2）我猜想串联电路中电压也处处相等.师 同学们的猜想是否正确呢？今天我们就来探究串联电路中电压的规律.
进行新课 串联电路中电压的规律1.实验探究串联电路中电压的规律在进行实验探究串联电路中电压的规律之前，我们要先学习实验探究的方法.板书：探究问题的一般方法：①提出问题→②猜想或假设→③制订计划与设计实验→④进行实验与收集证据→⑤分析与论证→⑥得出结论→⑦评估与交流.师 下面我们就按照上面的7个步骤进行实验：（1）提出问题：串联电路中的电压有什么关系？（2）猜想或假设：学生积极提出自己的猜想，并且寻找支持猜想的依据.生1：串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同，也是处处相等.生2：电压应该从电源正极出发，沿着电流的方向越来越小；因为电压是使电路中形成电流的某种“力量”，力量会越用越小.
备课笔记
进行新课 生3：灯泡大的地方电压大，灯泡小的地方电压就小.生4：串联电池组的电压等于各个电池的电压之和，串联电路各点的电压之和也应该等于两点间的总电压.（3）设计实验：师 同学们给出了各种假设，但真实的结果到底是什么呢？请同学们用实验来求证.学生分小组讨论，制订方案.方案1：我们计划用三节电池，选择两只完全相同的灯泡，分别测出每只灯泡两端的电压和两只灯泡两端的总电压进行比较；方案2：我们选择两只不同的灯泡，选三个电压表，同时测量每只灯泡两端的电压和两只灯泡两端的总电压，比较结果；方案3：我们选择三只差别较大的灯泡，分别测量每只灯泡两端的电压、每两只灯泡两端的电压和三只灯泡两端的总电压；方案4：我们计划选四只灯泡，两只一组，先将两只灯泡串联接入电路，分别测每只灯泡两端的电压和两只灯泡两端总电压；然后再换上另外两只灯泡再次测量.方案5：我们想选择两只灯泡，一个电压表，像测电流那样分别测出A、B、C各点的电压，然后进行比较.教师总结：老师觉得同学们的设计都很好，不过要提醒大家注意两点：①电压是两端电压，不是某点的电压，所以实验前要画出你的电路图，看是否把电压表并联在电路中了；②你的设计一定要有书面的内容，你要怎么做（同学们刚才已谈到的），你是怎么做的（要按电路图测量），你得出了什么样的结果（要有实验记录），以便于自己检查和与别的同学进行交流后做出更好的改进.师 下面老师将给出一个实验方案的示范，同学们可以根据自己的实验方案选定实验器材并写出实验步骤.（以下实验器材、实验步骤的设计仅供参考）①实验方案：我将选择六只灯泡（其中有2只灯泡相同，另外4只不同），每两只一组（第一次实验用的两只灯泡相同，后面两次均不同），选一个电压表，先将两只相同的灯泡串联接入电路，分别测每只灯泡两端的电压和两只灯泡两端的总电压；然后再换上另外四只灯泡，再测两次.②实验器材：两节干电池，六只小灯泡（其中第一次实验用的两只相同），一只电压表，一只开关，导线若干.③实验电路图：④实验步骤：首先选择规格相同的两只灯泡按照实验电路图连接电路，根据电源电压选择电压表量程，再分别把电压表并联在上图所示的电路A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系；然后换上另外四只灯泡再测两次，看看是否还有同样的关系.
备课笔记
特别提醒：
每当电压表测量AC间电压的时候，此时电压表与电源并联，也相当于测量的是电源电压.
小组问题探讨：
1.设计实验画电路图连接电路时应注意哪些问题.
2.若实验数据出现微小误差怎么处理？较大误差呢？
进行新课 ⑤记录数据：按上述要求进行实验，实验记录如下表所示.（4）进行实验：教师引导学生分组并按自己所设计的方案进行实验.教师巡查，强调实验中的注意事项：A.电路连接要按照一定的顺序，可以从电源正极用电器负极依次连接；B.连接电路时开关要断开，连接好电路后要检查有无短路，确定无误后再闭合开关观察灯泡的发光情况；C.特别是电压表正、负接线柱要连接正确，量程要选择合适，读数时要弄清分度值，读数准确；D.原始数据的记录要实事求是如实记录，不能随意改动；E.实验中出现的问题要一一记录下来，以便查找、分析原因.（5）分析和论证：师 同学们认真分析你们测量出的数据，测量结果说明了什么？你得出了什么样的结论？和你原来的猜想一致吗？生1：我们用的是两只完全相同的小灯泡，测出每只小灯泡两端的电压相等，并且每只灯泡两端电压的和与测出的两只灯泡两端的总电压几乎相等.生2：我们用的是两只不同的灯泡，测出每只小灯泡两端的电压不相等，但每只灯泡两端电压的和与测出的两只灯泡两端的总电压几乎相等.生3：我们用的是三只差别较大的小灯泡，测出来每只灯泡两端的电压都不同，但每两只灯泡两端电压的和都和直接测得的这两只灯泡两端的总电压相等，三只小灯泡两端电压的和几乎等于电源电压.（6）得出结论：U＝U1+U2+…+Un板书：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和.（7）评估与交流：回顾以上操作，看看是否存在不妥的地方：读数时是否实事求是？要换灯泡时是否换用了不同规格的？如果这些因素在实验中都作了充分的考虑，实验的结果应该是可靠的，各小组把实验结果写成实验报告，并在班上进行交流和讨论.2.探究串联电池组的总电压师 请同学们阅读教材P61“想想做做”，探究串联电池组的电压规律.学生分组实验.（教师巡视指导）操作完毕，各小组汇报实验结果.教师点评，和学生一起归纳总结.板书：串联电池组的总电压等于每节电池的电压之和.【例1】 （多选）如图甲所示，电源电压是8V且保持不变，开关S闭合后，电压表的示数是2V，则（ ）A.L1两端的电压是2V B.L2两端的电压是6VC.L1两端的电压是6V D.L2两端的电压是2V
备课笔记
特别提醒：
当题中有给出一个电路图的时候，特别要理清图中串联与并联的关系.
进行新课 解析：当S断开后，电压表通过L1与电源的两极相连，测得电源电压是8V；当S闭合时，电路是通路，电压表测的不再是电源电压，等效电路图如图乙所示，电压表测的是L2两端的电压，故D对.又因为L1与L2串联，电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，故C也对.要判断电压表测哪部分电路两端的电压，关键是看电压表与哪部分电路并联.即看电压表的两个接线柱与哪部分电路两端直接相连，可采用下面的判断方法：假定电压表跟导线的连接点可以沿导线移动，在移动过程中可以跨越开关和电流表，但是不能跨越电源和用电器（包括后面要学到的电阻），那么连接点能移到哪个用电器两端，就跟哪个用电器并联.这种判断方法叫做连接点“移点法”.答案：CD【例2】 在如图甲所示的电路中，当闭合开关S后，两个电压表指针偏转均如图乙所示，则电阻R1和R2两端的电压分别为（ ）A.5.6V 1.4V B.7V 1.4VC.1.4V 7V D.1.4V 5.6V解析：由题图甲能够看出，电压表V1测的是电源电压，电压表V2测的是电阻R2两端的电压，而两个电压表的指针偏转相同，但两电压表的示数不可能相同，由此可以推知电压表V1使用的是0~15V量程，而电压表V2使用的是0~3V量程，由此可以读出电压表V1的示数为7V，电压表V2的示数为1.4V.在串联电路中U=U1+U2，则U1=U-U2=7V-1.4V=5.6V.答案：A【例3】 瑞瑞同学在物理实验考试时，对串联电路中电压的规律进行了探究.【猜想与假设】串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和.【设计与进行实验】（1）按如图所示的电路图连接电路；（2）闭合开关，用电压表测出L1两端的电压；（3）在测L2两端的电压时，瑞瑞同学为了节省时间，采用以下方法：电压表所接的B接点不动，只断开A接点，并改接到C接点上；（4）测出B、C，A、C间的电压.【交流与评估】(1)在拆接电路时，开关必须_________；(2)瑞瑞同学用上面的方法能否测出L2两端的电压 为什么 ______________
备课笔记
特别提醒：
在做探究串联电路中电压规律的探究实验时，千万不要图省事将电压表的正负接线柱接反，这样不但不能得出想要的结果，严重可能还会损坏电压表.
进行新课 (3)方法改进后，所测出AB、BC、AC间的电压记录在上面表格中.分析瑞瑞同学的实验数据可以得出的结论是：串联电路总电压_________各用电器两端的电压之和（选填“等于”或“不等于”）.(4)这个实验在设计方案上还存在的不足之处是：_________________________.解析：（1）在拆接电路时开关必须断开；（2）电压表在测量某元件两端的电压时，应该使标有“-”号的接线柱靠近电源的负极，另一接线柱靠近电源的正极，显然瑞瑞同学的方法不能使电压表正常偏转，也不可能测出L2两端电压；（3）2.4V+1.4V=3.8V≠4.0V；（4）显然一次实验得出的结论并不能说明普遍的规律.答案：（1）断开（2）不能，因为电压表的正、负接线柱接反了（3）不等于（4）以一次实验得出物理规律不合理
并联电路中电压规律的实验师 请同学们思考一下右图中L1两端的电压和L2两端电压的特点.生：观察电路图可知，用电压表测并联电路中灯泡L1两端的电压时，其实电压表也接在了灯泡L2两端，也接在了并联电路电源的两端，故并联电路的总电压，等于各个支路两端的电压，即灯L1两端的电压和灯L2两端的电压相等.这位同学的回答是否正确呢？下面我们就一起做实验进行验证.（1）提出问题：如图1所示，两个灯泡并联后接在电源两端，电压U1、U2和U之间可能有什么关系？（2）猜想假设：例如：①可能三个电压相等；②可能U=U1+U2.要想知道正确结论，我们设计了如下实验.（3）设计实验：①分别把电压表并联在如图2所示的电路的A、B两点、C、D两点、E、F两点测电压，所用电源为两节干电池串联，看看它们之间有什么关系；②换上另外两只规格不同的灯泡，并换上三节干电池串联作为电源，再次测量，看看是否还有同样的关系.在连接电压表时，要注意电压表量程的选择.下面是三次测量的电路图（如图3所示）.（4）进行实验与收集数据：①按电路图分别将电压表接在A、B两点间、C、D两点间和E、F两点间，合上开关，将电压表的示数记录在下表中；
备课笔记
特别提醒：
在做探究实验时，一定要经过多次实验得出一般性结论，避免偶然性的数据影响实验结果.
课外拓展：
生活中，常常把电池串联起来使用.串联电池组的电压等于各节电池的电压之和，所以电池串联能升高电压.
一般是不赞成电池并联使用的，因为电池并联时，如果一个电池电压高点，就会向其他电池放电，使其他电池充电，产生自行损耗.但是在实际应用当中，很多厂商还是推出了并联的电池组，因为电池并联后，电池的电压保持不变，能延长使用时间.
进行新课 ②换上另外两只规格不同的灯泡，并换上三节干电池串联作为电源，再次测量，将电压表的示数记录在下表中.（5）分析论证：分析表中数据可知，电源电压不同时，A、B间电压不同，C、D间电压也不同，但在同一电路中A、B间电压和C、D间的电压相等，都等于电源电压（E、F间的电压）（6）得出结论：U=U1=U2=……=Un板书：并联电路两端的电压与各支路两端的电压相等.（7）评估与交流：把你的探究过程及结论告诉同学和老师，或者把探究记录给他们看，征求他们的意见，把交流的情况记录下来.【例4】 如图所示，电源电压保持不变.当开关S2闭合时电压表的示数（ ）A.变大 B.变小C.不变 D.无法确定解析：开关S2断开时，电路中只有灯泡L2，电压表测L2两端电压，即电源电压；S2闭合后，灯泡L1和L2并联，由于并联电路各支路两端电压相等，电压表测的是L1两端的电压，既是电源电压，也是L2两端的电压，由于电源电压保持不变，所以电压表示数不变.此题还可以根据并联电路用电器工作特点来分析，在并联电路中，用电器独立工作，互不影响，所以L1是否亮，不影响L2两端的电压和通过L2的电流.在电路中的一根导线的两个端点之间若无任何元件，该导线的两个端点即可看成一点.答案：C【例5】 如图所示的是安装在木板正面的部分电路，其中a、b、c、d是穿越木板的接线柱，两个灯座的两端分别接在两个接线柱上，安装两个相同的小灯泡L1、L2.木板背面的部分接线柱之间有导线相连着，从而使木板正、背两面的电路组成一个完整的电路.闭合开关通电后，两灯都能正常发光.
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知识拓展：
在实验中应该注意：（1）连接电路时开关应断开；（2）先用电压表0~15V的量程进行试触，观察电压表指针偏转情况，确认连接无误后再闭合开关，观察示数，若指针偏转不超过3V，可换用电压表0~3V的量程进行测量；（3）采用更换小灯泡的方法进行多次测量.
小组讨论：
在用电流表和电压表测量电路中电流和电压时，若将电流表并联，电压表串联会出现什么情况？
进行新课 （1）小明说出了判断两灯是串联还是并联的正确方法：用手将其中一个小灯泡取掉，若另一个灯泡仍发光，则说明两灯的连接方式是________，否则是另一种连接方式.（2）小聪先后将电压表分别并联接在ab、cd、ad之间，电压表示数均为3V，这表明两灯的连接方式是_______.答案：（1）并联 （2）并联师 下面请同学们把串、并联电路中电流、电压的特点总结比较一下.学生讨论，作答.教师点评并归纳总结：（用多媒体播放）
教学板书
课堂小结 这节课我们学习了串、并联电路中电压的特点，认识到串联电路中总电压等于各部分电路两端的电压之和，并联电路中各支路两端的电压均相等.关于串联电路的电压规律，我们是通过探究的方式得出的，大家对探究问题的思路一定要有明确的认识，先猜想后设计，通过实验说明问题.
教材习题解答 想想做做(P61)生活中常常把一节电池的负极和另一节电池的正极连在一起组成电池组.用这样的办法可以把两节、三节或更多的电池串联起来使用.分别测量每节电池两端的电压，然后测量这个电池组两端的电压.它们之间有什么关系？
备课笔记
串、并联电路中电流和电压的规律
1.串联电路中电流的规律是：串联电路中电流处处相等；电压的规律是：串联电路中的总电压等于各用电器两端的电压之和.
2.并联电路中电流的规律是：并联电路中，干路电流等于各支路电流之和；电压的规律是：并联电路中各支路两端的电压都相等.
知识拓展：
一节铅蓄电池两端的电压是2V.
教材习题解答 解：每节干电池两端的电压都是1.5V，两节干电池串联起来的电压是3V，三节干电池串联起来的电压是4.5V，依次类推可知n节干电池串联起来，理想状态下的电压为1.5nV，即串联电池组两端的电压等于每节干电池两端电压之和.动手动脑学物理(P62)1.一个用电器工作时，要求电源电压是6V.如果用干电池做电源，需要几节串联起来？如果用铅蓄电池做电源，需要几个串联起来？解：如果用干电池做电源，需要4节串联，如果用铅蓄电池做电源，需要3节串联起来.动手动脑学物理(P62)2.在图甲所示的电路中，闭合开关后电压表V1的示数为2.5V，V2的示数应为_______V，V的示数应为_______V.在图乙所示的测量电路中，闭合开关后电压表V1的示数为2.5V，V2的示数为3.8V，V的示数应为_______.解：2.5 2.5 6.3V3.如图，在探究“并联电路电压的关系”时，小明想把两个灯泡并联起来，用电压表测量并联电路的总电压，请你用笔帮他画出连接的电路. 解：4.请自行设计一个表格，对比电流表和电压表在使用方面有哪些相同之处和不同之处.解：【例6】 如图所示，电源电压不变，闭合开关，电压表V的示数为6V，电压表V2的示数为3.6V.那么下列说法中不正确的是（ ）
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难题解答 A.电源电压为6VB.L1两端电压为2.4VC.将电压表V2换成电流表，则L1亮，L2不亮D.将电压表都换成电流表，则L1与L2并联解析：L1与L2串联，电压表V1测L1与L2两端电压即电源电压，电压表V2测L2两端电压，所以L1两端电压是6V-3.6V=2.4 V.将电压表V2换成电流表，L2被短路而不亮，L1亮.将电压表都换成电流表，电路短路，不存在L1与L2是否并联的问题.答案：D【例7】 如图所示，L1、L2、L3是三个相同的灯泡，则电压表V1的示数U1、电压表V2的示数U2、电压表V3的示数U3之间的关系是_____________.解析：电压表在电路上可视为断路，由此可以很容易看出L1、L2、L3串联，由于L1、L2、L3是三个相同的灯泡，故每个灯泡两端的电压相等，又由图可知V1测L1、L2两端电压，V2测L2、L3两端电压，V3测电源两端电压，根据串联电路中的电压关系可得.答案：【例8】 （多选）如图所示，当开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）A.灯L1与灯L2是串联，且灯L1被短路B.电压表可测出灯L1两端的电压C.电流表A1测的是灯L1的电流D.电流表A2测的是灯L2的电流解析：仔细分析给出的电路图，然后画出等效电路图如图.当S闭合时，L1和L2并联，电流表A1测干路电流，电流表A2测L2电流，电压表可测L1、L2两端的电压和电源电压，故选项BD正确.答案：BD
布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.
备课笔记
教学反思 1.这是一节实验探究课，本课时的教学应该在实验室进行，实验过程可以要求学生按照课本中的步骤完成，也可以自己设计实验方案进行实验，在探究活动中充分调动学生的积极性是该课成败的关键，如对实验的设计我们要多找些同学谈想法、思路，最好能让他们上台来说明自己的设计思想，这对所有的同学都是一种激励；又如在对数据进行分析时，也要多找几组同学说出自己的结论.2.在实验进行前的“猜想或假设”的环节中，也许有的学生一下子就说出“结论”而自以为得意，但是应该让学生明确：一下子说出来的“结论”不是结论，只是猜想，只是探究活动的开始，它还需要论证.探究活动的目的绝不只是让学生说出和记住结论，而是要求学生在探究的过程中学习，因为科学探究过程的每个环节都有它特有的教育功能.3.教师要注意指导学生仪器使用的规范性.实验中，教师要注意培养学生的合作学习能力.教师要做好课堂调控.4.让学生养成记录原始数据的习惯，不要“凑数据”.教师要适当渗透误差理论，让学生理解误差是不可避免的，实验的结论是允许有误差的存在的.5.教师要充分相信学生的分析能力，在学生分析实验数据的过程中注重引导启发，不要急于将结论告诉学生，要让学生自己归纳出结论.
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结
备课笔记
规律总结：
1.串联电路的电压关系是通过实验探究总结归纳得出结论的，这种方法叫实验归纳法.
2.为了防止特殊数据（如两灯泡完全相同）而得出错误结论，实验中要更换不同规格的灯泡和电池多做几次实验，这样才能得出具有普遍性的结论.
3.任何实验测量都存在误差，只要实验操作无误，读数方法正确，那么使用电压表测出的数据关系与上述电压关系不会偏差太大，即使有微小偏差，也属正常情况.千万不要人为地制造数据，以免影响科学探究的真实性.若数据偏差太大，说明实验中出现了失误，应及时查找原因，纠正后再进行测量.
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