人教版九年级物理 第十六章电压电阻第2节串、并联电路中电压的规律（教学设计）

人教版九年级物理 第十六章电压电阻
第2节 串、并联电路中电压的规律 （教学设计）
【课题】第2节 串、并联电路中电压的规律
【学习目标】
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.探究并了解串联电路和并联电路中电压的规律。
【学习重点】
能通过实验探究，归纳总结出串、并联电路中电压的规律。
【学习难点】
探究“串、并联电路中电压的规律”的实验设计、观察记录、分析数据得出实验结论。
【教学器材】
电池组、小灯泡两个、电压表、开关、导线若干。（演示实验用一套，分组实验用每小组一套）
【新课导入】
问题：家用电器通常要并联在家庭电路中，而节日小彩灯有的是串联，有的是并联。小彩灯串联时，电压之间有什么关系？并联时电压之间又有什么关系？
要想知道上述问题的答案，我们需要研究串、并联电路的电压规律。
第2节 串、并联电路中电压的规律
【新课学习】知识点一 串联电路的电压规律
【演示实验】将不同规格的两灯串联，闭合开关，两灯都能发光，观察两灯的发光亮度。
引导学生思考：串联电路的电流相等，但两灯的亮度不一样，会不会跟灯两端的电压有关 串联电路两端的电压和两灯两端的电压有什么关系呢
【猜想】猜想一：电源两端的电压等于各用电器两端的电压之和。
猜想二：电源两端的电压与各用电器两端的电压相等。。
猜想三：……
一、串联电路的电压规律
【学生分组实验】探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的关系
实验思路
在图示电路中，用电压表分别测出小灯泡L1、L2两端电压以及电源两端的电压，分析这些电压之间的关系，就可以找出串联电路中电压的规律。
实验过程
1.设计实验电路并画出电路图。
2.选用不同规格的小灯泡L 、L 连接电路。
3.将电压表的两端分别连接A与B、B与C、A与C，测量电压UAB、UBC、UAC，并设计表格记录数据。
4.换用不同规格的两个小灯泡， 重做上述实验。
L1两端的电压/V L2两端的电压/V 电源两端电压/V
L1、L2串联
L1、L3串联
L1、L3串联
播放实验视频：探究串联电路中用电器两端电压与电源两端电压的关系
收集学生分组实验数据，分析归纳得出结论。
串联电路中， 各用电器两端的电压之和等于电源两端的电压。U=U1+U2
进一步的实验结果表明：在由两个小灯泡组成的串联电路中，电源两端的电压等于各小灯泡两端的电压之和。这个结论也适用于由多个小灯泡组成的串联电路。
串联电路中的电压关系：U=U1+U2+U3+…+Un
【课堂练习】
【例题1】在图所示电路中，闭合开关后电压表V1的示数为2.5V，V的示数为4.5V，则电路的电源电压为______V，灯L2两端电压为_______V.
【答案】4.5 2.0
【解析】图示电路中，灯L1和L2串联，电压表V测量电源电压U，电压表V1测量灯L1两端的电压U1，电压表V2测量灯L2两端的电压U2.
闭合开关后，电压表V1的示数为2.5V，V的示数为4.5V，则灯L1两端电压为2.5V，电路的电源电压为4.5V；根据串联电路的电压规律得，灯L2两端电压U2=U-U1=4.5V-2.5V=2.0V.
【例题2】（2024年广东中考题）探究串联电路中电压的规律；
（1）根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将图乙所示电路连接完整；
（2）连接电路时，开关应处于_______状态，正确连接电路后，闭合开关，若灯L2断路，则L1两端______（选填“有”或“无”）电压；
（3）用电压表分别测出电压UAB、UBC和UAC.其中测UAB时，电压表的示数如图丙所示，示数为_____V.接着更换不同规格的灯泡并多次实验，数据记录见表；
实验次序 电压UAB/V 电压UBC/V 电压UAC/V
1 1.7 2.9
2 1.3 1.6 2.9
3 1.1 1.8 2.9
①分析表中数据，得到初步结论：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压_____；
②为使结论更具普遍性，小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外，还可以____。
【答案】（1） （2） 断开 无 （3） 1.2 ①之和 ② 更换电压不同的电源多次实验
【解析】（1）如图所示，电流从电池的正极流出，经过开关、灯泡L1、灯泡L2、流回到负极，故用一根导线将灯泡L2的右端接线柱和灯泡L1左端接线柱相连。
（2）为了保护电路，连接电路时，开关需要断开；闭合开关，若灯L2断路，则没有电流通过灯泡L1，则L1两端无电压。
（3）如图丙所示，电压表选用的测量范围是0～3V，对应的分度值为0.1V，示数为1.2V.
①分析表格中的数据可得出的实验结论是：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
②[6为使结论更具普遍性，小明将灯泡换成其他类型用电器并多次实验。此外，还可以更换电压不同的电源多次实验，避免偶然性。
想想做做
把一节干电池的负极和另一节干电池的正极连在一起组成电池组。分别测量每节干电池两端的电压，然后测量这个电池组的电压。它们之间有什么关系？
演示实验：测量电池和电池组的电压
分析实验数据得出结论：串联电池组两端的电压等于每节电池两端电压之和
【课堂练习】
【例题3】一个用电器正常工作时，要求电源电压是6V.如果用全新的干电池作为电源，需要把几节串联起来 如果用铅蓄电池作为电源，需要把几块串联起来
【解答】串联电池组两端的电压等于每节电池两端电压之和。
一节新干电池的电压是1.5V，一节新铅蓄电池的电压是2V.
用电器正常工作时，要求电源电压是6V ,
如果用全新的干电池作为电源，需要串联的干电池节数为
如果用铅蓄电池作为电源，需要串联的蓄电池节数为
知识点二 串联电路的电压规律
想想议议：并联电路各支路用电器两端的电压与电源两端电压有怎样的关系？
【猜想】猜想一：并联电路各支路两端的电压之和等于电源两端的电压。
猜想二：并联电路各支路两端的电压相等，并等于电源两端的电压。
猜想三：……
二、并联电路的电压规律
【学生分组实验】探究并联电路中各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系
实验思路
在图示电路中，用电压表分别测出小灯泡L1、L2两端电压以及电源两端的电压，分析这些电压之间的关系，就可以找出并联电路中电压的规律。
实验过程
1.设计实验电路并画出电路图。
2.选用不同规格的小灯泡L1、L2连接电路。
3.将电压表的两端分别接在L1、L2和电源两端测量电压U1、U2、U，并设计表格记录数据。
4.换用不同规格的两个小灯泡， 重做上述实验。
L1两端的电压/V L2两端的电压/V 电源两端电压/V
L1、L2并联
L1、L3并联
L1、L3并联
播放实验视频：探究并联电路中各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系
收集学生分组实验数据，分析归纳得出结论。
并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端电压相等。U=U1=U2
进一步的实验结果表明：并联电路中两个支路上小灯泡两端的电压与电源两端的电压相等。这一结论也适用于由多个小灯泡组成的并联电路。
并联电路中的电压关系：U=U1=U2=U3=…=Un
【课堂练习】
【例题4】如图所示，电源电压为3V，闭合开关S后，电流表A的示数为0.54A，电流表A1的示数为0.2A，则通过小灯泡L1的电流为_____A，通过小灯泡L2的电流为______A，电压表V的示数为______V.
【答案】0.2 0.34 3
【解析】在图示电路中，灯泡L1和L2并联，电压表V测量灯泡L2两端电压，电流表A测量干路电流，A1测量L1所在支路中的电流，通过灯泡L1的电流等于电流表A1的示数，为I1=0.2A，并联电路干路电流等于电流表A的示数，为I=0.54A，由并联电路中电流的规律得，通过小灯泡L2的电流为I2=I-I1=0.54A-0.2A=0.34A；由并联电路的电压规律得，灯泡L2两端电压等于电源电压，为U2=U=3V，电压表V的示数等于灯泡L2两端电压，为3V.
【例题5】在“探究并联电路中电压的特点”实验中，实验电路如图甲所示：
（1）连接电路时开关应处于______状态。
（2）要用电压表测量小灯泡L1两端的电压，请用笔画线代替导线将电路连接完整。
（3）闭合开关，观察到小灯泡L1发光、L2不发光，故障可能是____________。
（4）排除故障后，用电压表分别测量小灯泡L1、L2及电源两端的电压，电压表示数均如图乙所示，为_______V.更换不同规格的小灯泡多次测量，发现电压表示数均如图乙所示。由此得出结论并联电路中各支路用电器两端的电压与电源两端的电压________。
【答案】（1）断开 （2）（3）L2断路 （4）3 相等
【解析】（1）连接电路时开关应处于断开状态。
（2）要用电压表测量小灯泡L1两端的电压，将电压表并联在该灯泡的两端;电源是两节干电池组成的串联电池组，电源为3V，因此电压表使用0～3V的测量范围；
（3）闭合开关，观察到小灯泡L1发光、L2不发光，并联电路各支路上的用电器互不影响，故障不是L2短路，可能是L2断路。
（4）电压表选用的测量范围是0～3V，对应的分度值为0.1V，示数为3V.更换不同规格的小灯泡进行多次测量，发现电压表示数均如图乙所示。由此得出结论并联电路中各支路用电器两端的电压与电源两端的电压相等。
【课后作业】练习与应用：1、2、3、4、5、6、7题