【轻松备课】人教版物理九年级上 第十六章第2节 串、并联电路中电压的规律 教学详案

第2节 串、并联电路中电压的规律
设计说明 本节的主要内容是实验探究“串、并联电路中电压的规律”，这也是本节内容的重点。由于学生已经学习了实验探究“串、并联电路中电流的规律”，初步具有了提出问题、设计实验、进行实验、分析论证的基础，所以对本节内容的教学，教师应让学生分组自行设计实验，画出电路图，然后自行进行实验，分析论证、得出结论，培养学生的各种实验能力。当然，在探究活动中，教师可以适当引导学生设计实验后，让学生展示所画电路图，各个小组之间交流实验方案，明确实验方法和注意事项等；也可在学生分析论证，得出结论后，让学生展示实验结果，交流讨论探究过程中的体会和感悟，同时提出实验中发现的新问题，并进行探讨，培养学生的互助合作意识，老师应根据实际情况点评学生实验的过程，解答学生在实验过程中出现的问题，指出优点和不足，引导学生总结研究问题的科学方法等。总结得出串、并联电路中电压的规律后，应引导学生与串、并联电路中电流的规律进行比较，温故知新，更有利于知识的巩固。教学过程分为两个阶段：第一阶段，实验探究“串联电路中电压的规律”；第二阶段，实验探究“并联电路中电压的规律”。 教学目标 【知识与技能】 1.能正确将电压表接入待测电路，并能画出相应的电路图。 2.能正确使用电压表测量串、并联电路中用电器两端的电压，进一步练习连接电路和使用电压表的技能。 3.能通过实验探究，归纳总结出串、并联电路中电压的规律。 【过程与方法】 通过实验探究串、并联电路中电压的规律，培养设计实验探究方案和获取证据的能力，以及实施实验探究方案、收集信息和分析论证的能力。 【情感态度和价值观】 通过动手做实验，培养学生严谨的物理思想与交流合作的素养。 重点难点 教学重点 通过实验探究，得出串、并联电路中电压的规律。 教学难点 引导学生在探究过程中认真观察，仔细分析，归纳得出正确的结论。 教学方法 探究法：通过学生的探究实验，引导学生正确推理，概括出串并联电路的规律。 分析法：在学习串、并联电路的规律的基础上，通过学生的讨论分析电路中的故障问题。 教具、学具 学生：（分组）电池组、小灯泡（带灯座）、开关、导线若干、电压表。 教师：（分组）电池组、小灯泡（带灯座）、开关、导线若干、电压表、多媒体课件、投影仪。 授课时数 2课时 第1课时 串联电路的电压规律 教学过程 回顾思考 1.在用电压表测量电压时，电压表必须 联在被测电路中，“＋”接线柱靠近电源 极，“－”接线柱靠近电源 极，并且被测电压 超过电压表的量程。 2.对电压表读数时，首先要认清所选用的电压表的 ，明确所用量程的 ；量程是0～3 V，其分度值是 。 导入新课 教师引导，提出问题：请同学们在纸上画出你熟悉的串、并联电路图。 学生画图，教师巡视，选出较好的电路图，用投影仪放大。 教师提问：请同学们观察自己画出的串、并联电路图，回想一下我们已经了解了串、并联电路的哪些知识？(教师引导从电流规律考虑) 学生回答：(1)串联电路中的电流处处相等；(2)并联电路中干路电流等于各支路电流之和。 教师引导：那么大家还想知道有关串、并联电路的哪些知识呢？ (1)串联电路中的电压有什么样的关系？也和电流一样，处处相等吗？ (2)并联电路中的电压有什么样的关系？也和电流一样，干路中的总电压等于各支路中电压之和吗？ 讲授新课 一、串联电路的电压规律 从上节课我们知道，在只有一个小灯泡的电路中，灯泡两端的电压与电源电压是相等的，那么两个或两个以上用电器组成的电路中，各用电器两端电压与电源两端电压有什么关系？ 1.提出问题：串联电路中的电压有什么样的关系？也和电流一样，处处相等吗？ 2.猜想或假设： (1)教师引导：根据生活经验(要获得大电压，需要多节干电池串联)和已有知识进行猜想。 (2)学生猜想或假设： 学生A：我认为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。 学生 B：我认为灯泡亮度大的地方电压大，灯泡亮度小的地方电压就小。 学生C：我认为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。 学生D：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。 学生 E：串联电路中各部分电路两端的电压可能与电源两端的电压相等。 3.设计实验 (1)教师引导：同学们做出了各种猜想、各样假设，真实的结果到底是什么？请同学们用实验来求证，大家先来设计实验。(引导学生用电压表分别测出串联电路中各用电器两端的电压和串联后的总电压) 学生设计实验：组内学生讨论，共同完成，教师巡视了解。 (2)教师引导：各组可以简单说明你们的设计方案及设计的电路图及记录表格。 小组代表汇报设计方案： 第一组：我们组选择两个不同的灯泡，一块电压表，分别测量每个灯泡和两个灯泡串联后的电压进行比较。 第二组：我们计划用三节干电池，选择两个完全相同的灯泡，分别测出每个灯泡两端的电压和两个灯泡的总电压进行比较。 第三组：我们计划选四个不同的灯泡，先将两个灯泡串联接入电路，分别测每个灯泡的电压和两个灯泡的总电压，然后再换上另外两个灯泡再次测量，设计数据记录表格，对数据进行分析比较。 (3)教师引导：各组的设计都很好。哪组最好呢？(引导学生明白本实验是归纳普遍规律的实验，故应多次测量和设计实验数据的表格，从而确定第三组较好) (各组同学补充设计实验电路和实验数据表格。) (4)教师引导：将完善后较好的设计方案用投影仪展示，提醒大家： ①注意电压表的正确连接。 ②各组在实验中更换不同的小灯泡，进行重复测量。 　　　　　　　　 甲 　乙 丙 图16-2-1 AB间的电压 ∕VBC间的电压 ∕VAC间的电压 ∕V第一次测量第二次测量
4.进行实验：(学生分组实验，教师巡视指导)提醒同学们注意仪器使用的规范性，特别是电压表正、负接线柱连接正确，选择量程前要进行试触，读数时要弄清分度值，读数准确。原始数据的记录要实事求是，不许随意改动。实验中出现的问题要记录下来，以便查找、分析原因。 5.分析和论证 (1)教师引导：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？ (2)小组代表汇报结论： 一组：我们用两个不同的灯泡串联，测出每个灯泡的电压不同，但两个灯泡两端电压的和等于电源电压。 二组：我们用的是两个完全相同的灯泡，测出每个灯泡两端的电压相等，并且每个灯泡两端电压的和与测出的两个灯泡的总电压几乎相等。 三组：我们先用两个灯泡测，然后又换了两个不同的灯泡测。尽管测出的四个灯泡的电压都不一样，但前一次测量的两个灯泡电压的和与第二次测量的两个灯泡电压的和几乎相等，且都差不多等于电源电压。 四组：我们用的是三个差别较大的灯泡，测出来每个灯泡的电压都不同，但每两个灯泡电压的和都与直接测得的这两个灯泡的总电压相等，三个小灯泡电压的和几乎等于电源电压。 (3)教师解疑：第一小组中由于选择的灯泡规格相同，得出两个灯泡两端的电压相等，这只是一个特例，不是普遍规律，故测量时，应换用不同规格的灯泡，多测几次，得出普遍规律。 (4)综合四个小组的结论引导得出：串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，可以表示为。 (5)教师提问：如果n个规格相同的用电器串联，每个用电器两端的电压都是，那么，串联电路的总电压U与是什么关系？ 学生回答：。 6.评估： 教师引导：大家通过自己的努力和同伴的配合得出了串联电路中电压的规律，得到了一个正确的结论。请大家对自己的探究实验过程进行回顾，在实验过程中收获了哪些知识？还发现了哪些问题？ 学生交流： A：我开始将电压表连接错了。现在我知道了，电压表的正负接线柱必须连接正确，否则接通电源后，指针反偏，很容易将电压表指针打弯，会损坏电压表。 B：电压表的量程选择也很重要。如果选择的量程太大，指示值很小，测量不准确；如果选择的量程太小，指针偏出了刻度盘，可能会损坏电压表。 C：我们连接电压表的时候，利用开关“试触”的方法，选好量程再连接，可以节省很多时间。 D：读数也很重要。我第一次读数，读出一个小灯泡的电压值比电源电压还大，原来电压表接的是小量程，我是按大量程的刻度读出来的。 E：我将电压表接在了一根导线两端，结果灯都亮了，可是电压表读数是零。 F：我不小心将电压表串联在了电路中，灯全不亮，电压表却有指示值，和电源电压几乎一样大。 G：我们是将电路连接正确了，电压表也有指示值，就是灯不亮，换了另外一个灯泡还是不亮，用手按住才亮起来。 H：我们组开始做时，有一个灯亮，另一个灯不亮，测电压时，亮着的灯有指示值，不亮的灯两端电压为零。 I：我们组测量完一个灯泡的电压后，电压表所接的负接线柱不动，只断开正接线柱，并改接到另一个灯泡的另一端，发现指针反偏。 …… 教师引导：很高兴大家发现了这么多的问题，说明大家真正动手动脑了。养成良好的思维习惯要比得到一个正确的结论重要得多，相信大家会继续努力。就刚才大家遇到的问题，请大家互相讨论，看能不能找出问题的原因。 学生讨论：(教师巡视并参加同学们的讨论) A：电压表接在一根导线的两端，中间没有用电器，测一根导线两端的电压，所以电压表示数为零。 B：将灯泡用手按着才能亮，我觉得是因为没有接触好。 (教师引导：同学们一定非常想知道这些问题的答案，那就在以后的学习中努力，相信你们一定会有收获的。在同学们的交流中我注意到许多同学都用了“几乎相等”这个词，而不是说“相等”，为什么呢？) C：因为它们相差很小，但又不完全相等。 (教师引导：能分析出其中的原因吗？) D：因为读数或用电压表测量的过程中有一些误差。 (教师引导：同学们的表现都很棒。现在需要同学们根据你们的探究过程写一份科学探究的小报告。学生完成探究报告：教师巡视，选择完成较好的，利用投影和同学们交流、小结。) 例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解) 例1　小明同学对串联电路电压规律进行了探究。 【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】 图16-2-2 (1)按如图16-2-2所示的电路图连接电路。 (2)闭合开关，排除故障，用电压表测出两端的电压。 (3)在测两端的电压时，小明为了节省时间，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AC间的电压，得出结论。 【交流与评估】 (1)在拆接电路时，开关必须 。 (2)闭合开关，发现电压表示数为零，则小灯泡的故障可能是 或 。 (3)小明用上面的方法能否测出两端的电压？ ，为什么？ 。 (4)方法改进后，测出AB、BC、AC间的电压记录在表格中，小明分析实验数据得出结论：串联电路总电压等于各用电器两端电压之和。此实验在设计方案上存在的不足之处是 ，改进方法 。 2.41.43.8
解析：本题考查串联电路电压规律的实验探究过程。(1)为了保护电路，在拆接电路时，开关必须断开，防止在连接电路的过程中出现短路而损坏电路；(2)电压表示数为零的原因有两个，一个是电压表被短路，另一个是电压表两接线柱到电源两极的电路存在断路，所以小灯泡的故障可能是短路或断路；(3)只断开A接点，改接到C接点上，电压表正负接线柱接反了，指针会反向偏转，不能测量出两端的电压；(4)对于归纳性实验，为避免偶然性，得到普遍性的结论，在进行实验时，应改变条件进行多次实验。 答案：(1)断开 短路 断路 (3)不能 测两端电压时，电压表正负接线柱接反了 (4)一次实验得出的结论具有偶然性 改变小灯泡的规格和电源电压，多次实验，然后比较数据，得出结论 【跟踪练习】 利用如图16-2-3电路探究串联电路的规律，下列做法不正确的是（ C ） 图16-2-3 A．分别把开关改接到a、b、c处，可以探究开关位置的改变对用电器控制作用的影响 B．分别将电流表串联在a、b、c处，可以探究电路中各处电流的关系 C．分别将电压表串联在a、b、c处，可以探究电路中各用电器两端电压与电源两端电压的关系 D．为使探究结论更具普遍性，可更换不冋的用电器或改变电源电压进行多次实验 二、探究串联电池组两端的电压与每节电池两端电压的关系 通过我们这次的探究活动，同学们了解了研究问题的一般方法(同学们一起总结)： 提出问题——猜想或假设——设计实验——进行实验与收集证据——分析与论证——评估——交流与合作。 通过实验同学们还得出了串联电路中电压的规律，那么生活中我们常用几节干电池串联起来组成电池组进行使用，每节电池两端的电压和电池组的电压有什么关系呢？下面请同学们利用课桌上的器材进行实验，总结结论，注意电压表的接法。(学生做实验，完成后选择两组同学回答) 结论：串联电池组两端的电压等于每节电池两端电压之和。 课堂小结 串联电路的电压规律：串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。 公式表示为。 当堂达标 1.分析复杂电路中各用电器的连接关系时，为了将电路简化，通常先把电路中的电流表和电压表进行简化处理。正确的处理方式是( ) A.把电流表看成是一个大电阻 B.把电压表看成是一根导线 C.把电流表看成是断路的 D.把电压表看成是断路的 2．如图16-2-4所示的电路中电源电压保持不变，当开关断开、接通时，电压表示数为4.5 V;当开关接通、断开时，电压表示数为3 V，则当、均断开时，和两端的电压分别是( ) 图16-2-4 A.3 V和4.5 V B.3 V和1.5 V C.1.5 V和3 V D.1.5 V和4.5 V 3.小明同学在“探究串联电路电压规律”的实验中，按如图16-2-5所示的电路图连接实物，闭合开关，发现灯L1和L2都不亮，排除接触不良的因素后，小明用电压表逐一与元件并联，以查找故障。测量得出；；；如果电路只有一处故障，则故障可能为（　　） 图16-2-5 A．L1断路 B．L1短路 C．L2断路 D．L2短路 4.在“探究串联电路电压的特点”活动中。 图16-2-6 2.61.84.4
（1）如图16-2-6所示，连接电路时，至少需要　 　根导线；实验中应选择规格　 　（选填“相同”或“不同”）的小灯泡。 （2）在测L1两端电压时，闭合开关，发现电压表示数为零，原因可能是 　 　（填出一种即可）。 （3）小芳保持电压表的B连接点不动，只断开A连接点，并改接到C连接点上，测量L2两端电压。她能否测出L2两端电压？　 　理由是　 　。 （4）小明分别测出AB、BC、AC间的电压并记录在表格中，分析实验数据得出结论：串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小明的做法进行评价：　 　，改进方法是　 　。 参考答案 1.D 2.B 3.C 4.（1）6 不同 （2）L2断路（或L1短路） （3）不能 电压表的正负接线柱接反了 （4）一次实验得出的结论具有偶然性 更换不同规格的灯泡或改变电源电压进行多次实验 板书设计 串、并联电路的电压规律 串联电路的电压规律 串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和： 第2课时 并联电路中电压的规律 教学过程 回顾思考 1.串联电路的电压规律 ，公式表示为 。 2.串联电路的电流规律： ，公式表示为 。 3.并联电路的电流规律： ，公式表示为 。 引入新课 师 ：上一课时，我们学习了串联电路中电压的规律，下面请同学们思考并联电路中的电流和电压有怎样的特点呢？ 生：并联电路中，干路电流等于各支路的电流之和；我猜想并联电路中各支路两端的电压均相等。 师：同学们的猜想是否正确呢？下面我们就一起来探究吧！ 讲授新课 师：请同学们思考一下图16-2-7中L1两端的电压和L2两端电压的特点。 图16-2-7 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，即灯泡L1两端的电压和灯泡L2两端的电压相等。 师：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16-2-8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？ 图16-2-8 （2）猜想假设： 例如：①可能三个电压相等；②可能。 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16-2-9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。 图16-2-9 下面是三次测量的电路图： 图16-2-10 （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； 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。 AB间的电压U1/VCD间的电压U2/VEF间的电压U/V第一次测量333第二次测量4.54.54.5
（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：＝…＝。 （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。 例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解) 例1　如图16-2-11所示，电源电压保持不变，当开关S2闭合时电压表的示数（ ） 图16-2-11 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2　如图16-2-12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。 图16-2-12 （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 课堂小结 并联电路两端的电压与各支路两端的电压相等。 当堂达标 1.两盏灯并联在电路中，其中一个灯比较亮，另一个比较暗，则它们两端的电压（　　） A.相等　　B.亮的灯两端电压高　　C.暗的灯两端电压低　　D.无法确定 2.如果两盏灯两端电压相等，这两盏灯（　　） A.一定是并联　　B.一定是串联　　C.可能是串联　　D.以上都不对 3.（多选）在探究并联电路的电压规律时，小明连接了如图16-2-13所示的电路，并以此测量了电源电压、支路的电压和支路的电压，并且发现，若要得到结论：并联电路中，各支路电压都等于电源电压，则下一步应进行的操作是（　　） 图16-2-13 A.更换不同规格的灯泡，再做几次实验 B.将和L2的位置交换，再做几次实验 C.保持电源、灯泡不变，多次测量 D.改变电源电压，再做几次实验 参考答案 1.A 2.C 3.AD 板书设计 第2节 串、并联电路中电压的规律 第2课时 并联电路的电压规律 并联电路两端的电压与各支路两端的电压相等：。 教学反思