《导与练》人教版物理选修3-1 同步教学课件：第2章 第4节 串联电路和并联电路（39张PPT）

课件39张PPT。第4节　串联电路和并联电路(教师参考)
一、教学目标
知识与技能
1.让学生通过自主探究,共同学习,理解串、并联电路的特点
2.会分析连接简单的串、并联电路
3.掌握串、并联电路的规律
4.会利用串、并联电路的规律分析、解决有关问题
5.利用电路的串、并联规律分析电表改装的原理
过程与方法
1.了解物理学习的基本方法——实验探究法
2.培养学生物理来源于生活、用物理指导生活的良好思维品质
情感态度与价值观
1.培养学生的合作精神和对科学的求知欲
2.形成对电路的亲切感二、教学重点难点
教学重点
认识串、并联电路,会画串、并联电路
教学难点
1.根据要求或根据电路图,画出实物图或连接实际电路
2.难点是电表的改装
三、重难点突破方略
电流表G改装为电压表的突破方略
【教师介绍并设问】
小量程电流表G也叫表头,如图(甲)所示,介绍内部构造以
及其三个参数:满偏电流Ig、内阻Rg和满偏电压Ug.表头是一个会“说话”的电阻,能说出流过自身的电流和两个接线柱之间的电压.如图(乙)是一表头的刻度盘.使用时指针指着某一电流刻度,表示通过电流表的电流为某一数值,而且也意味着表头的两接线柱之间具有一定大小的电压,因此,表头实际上也是一个小量程的电压表.并提问.
(1)表头的满偏电流Ig、内阻Rg、满偏电压Ug三者之间有什么关系?
学生:关系为Ug=IgRg
(2)若表头的内阻是Rg=100 Ω,那么该表可以测量的最大电压为多少?刻度盘上电压的数据又将怎样标出?
学生:从表盘上可知Ig=3 mA,由欧姆定律可知Ug=IgRg=0.3 V,该表可以测量出最大为0.3 V的电压.所以将表盘上的单位改为 V,刻度“1”改标为“0.1”,刻度“2”改标为“0.2”,刻度“3”改标为“0.3”.【教师过渡】 表头的满偏电压Ug和满偏电流Ig一般都比较小,也能进行电压和电流的测量,但满足不了大电压测量的需要,因此需要将表头加以改装,扩大其量程,并提问.
【思考与讨论】 现有一个表头,量程只有0.3 V,但要将它并联到一个有3 V电压的用电器上,那么可以增加一些什么元件达到目的?
学生:可以将一个大电阻与表头串联.
教师:电压表为表头加串联的分压电阻.
【例题突破】
有一只电流表G,内阻Rg=30 Ω,满偏电流为Ig=1 mA,要把它改成量程为0～3 V的电压表,要串联多大的分压电阻R?改装后电压表的内阻RV是
多大?【教师讲授】 电压表的内阻较大.实验测量中,电压表应并联在被测电路中,其内阻可能要影响原来的电路.自主学习课堂探究达标测评自主学习 课前预习·感悟新知(教师参考)
情境链接一
我们生活的时代一个最明显的特征是电气化.大到国家的各项建设,小到我们的日常生活几乎一刻也离不开电,不同的电器连接到电路中,就会发挥它的神奇功效,为我们提供各种便利,我们在享受它们提供的便利时,是否想过它们是如何接入电路的?为什么接入后就会工作?而且我们还能随意地控制它们?好奇的你时常会想打开电器、插座看看里面的奥秘吧,但立刻会被家长阻止,好像里面有什么邪魔鬼怪似的,即使侥幸打开一个用电器,一看里面只是一堆电路元件,使我们更加迷惑不解.今天我们就来探究用电器是如何接入电路的?信息
在用电器内部有很多电阻、电容、线圈、开关等元件,它们是通过串联、并联组成电路的.
情境链接二
在用电高峰期,特别是夏天炎热的晚上,你在房间开灯写作业,父母在客厅烧水喝茶看电视,还打开了好几个空调,这种情况下有时电表会突然跳闸,你家停电了!家里的电表在电流过大时会自动断开电闸,你知道各种用电器是以怎样的方式连到电路中的吗?电流过大的原因是什么?你能采取哪些合理的措施避免电表跳闸?
信息
各种用电器都是并联到电路中的,工作的用电器增多,电路中的总电流就增大.教材梳理一、串联、并联电路的特点
　　阅读教材第48页至50页内容,了解串、并联电路中电流关系、电压关系与电阻关系.I2=…=In I1+I2+…+In 之和 相等 议一议 教材第50页“思考与讨论”中,如何证明若干个不同电阻并联的总电阻小于其中最小的电阻.二、电压表和电流表
　　阅读教材第50页“电压表和电流表”部分,大致知道电表改装原理.
1.小量程的电流表G(表头)的三个参数:内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug.三个参数之间的关系是Ug= .
2.改装
(1)电压表改装:将表头 一个电阻,改装成电压表.
(2)电流表改装:将表头 一个电阻,改装成量程较大的电流表.IgRg串联并联议一议 在教材P51图2.4-7中,表头满偏电流为Ig、内阻为Rg,当并联一阻值为R的电阻后成为量程为I的电流表,改装后的电流表的内阻和表头允许通过的最大电流是多少?自主检测1.已知通过三个并联支路的电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3,则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为(　 　)
A.1∶2∶3 B.3∶2∶1 C.2∶3∶6 D.6∶3∶2D解析:在并联电路中,各支路电压都相等,电流的分配与各支路电阻成反比,所以有R1∶R2=I2∶I1=2∶1,R2∶R3=I3∶I2=3∶2,即R1∶R2∶
R3=6∶3∶2,故选D.2.两电阻R1,R2的电流I和电压U的关系如图所示,以下正确的是(　 　)
A.R1>R2
B.R1=R2
C.R1和R2串联后的总电阻的I-U图线应在区域Ⅲ
D.R1和R2并联后的总电阻的I-U图线应在区域ⅡC 3.(多选)三个阻值都为12 Ω的电阻,它们任意连接、组合,总电阻可能为(　 　)
A.4 Ω B.24 Ω C.18 Ω D.36 ΩACD 4.(2016吉林一中检测)一个电流表的满偏电流Ig=1 mA.内阻为500 Ω,要把它改装成一个量程为10 V的电压表,则应在电流表上(　 　)
A.串联一个10 kΩ的电阻 B.并联一个10 kΩ的电阻
C.串联一个9.5 kΩ的电阻 D.并联一个9.5 kΩ的电阻解析:改装电压表需要串联一个定值电阻分压,根据欧姆定律可得(R+Rg)Ig=10 V,解得R=9 500 Ω,C正确.C 课堂探究 核心导学·要点探究要点一对串、并联电路的理解及应用 【问题导引】
每年春节期间,大街小巷的树上都挂满了装饰用的串串小彩灯,当夜幕降临的时候,火树银花,非常好看.这些小彩灯的额定电压一般只有几伏,但使用了220 V的家用照明电路.
(1)这些小彩灯是怎么连接的?
(2)若每个小彩灯的电阻为R,则n个这样的彩灯连接后的总电阻为多大?
答案:(1)多个小彩灯串联后一起接在电源上,使每一个小彩灯分得的电压之和等于220 V.
(2)串联后的总电阻为nR.(教师备用)
【要点归纳】
1.串、并联电路几个常用的结论:
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻;并联电路的总电阻小于并联电路中最小的电阻;(3)无论串联电路还是并联电路,电路中任一电阻的阻值增大,电路总电阻都增大;反之总电阻都减小.
(4)并联电路支路增多时,无论增加的支路电阻多大,并联电路的总电阻都减小.(2)并联电阻起分流作用,通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比,即I1R1=I2R2=…=InRn=I总R总=U.?思路探究?(1)已知R1,R2,R3的阻值和通过R1的电流,如何求干路中的电流?【例1】如图所示电路,R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω.
(1)如果已知流过电阻R1的电流I1=3 A,则干路电流多大?
(2)如果已知干路电流I=3 A,则流过每个电阻的电流多大?(2)已知R1,R2,R3的阻值和干路电流,如何求电阻两端电压?
答案:由并联的电阻关系求出R总,然后由U=IR求出电阻两端电压.误区警示 求解电阻时应注意的问题
(1)明确无论串联还是并联,若某一支路的电阻增大(或减小),则总电阻也随之增大(或减小).
(2)并联电路中电流与电阻的反比关系是I1R1=I2R2=I3R3,但一定注意不能将上式错误地写成I1∶I2∶I3=R3∶R2∶R1.(教师备用)
例1-1: 如图所示,已知R1=3 kΩ,R2=6 kΩ,电压表的内阻为9 kΩ,当电压表接在R1两端时,读数为2 V,而当电压表接在R2两端时读数为3.6 V,试求电路两端(AB间)的电压和电阻R的阻值.答案:13.2 V　6.6 kΩ针对训练1: 如图所示,a,b两端电压恒定,电阻R1=2 kΩ,用内阻也是2 kΩ的电压表测电阻R1两端电压为2 V,测R2两端电压为4 V,则a,b间总电压为(　 　)
A.6 V B.8 V C.10 V D.12 VC 要点二电表的改装【问题导引】
如图是某一电流表G的刻度盘.当指针指着某一电流刻度时,两接线柱之间具有一定大小的电压,若将刻度盘改为对应的电压值,则此表即为一个电压表,如果图中电流表的内阻是100 Ω,这个电压表的量程是多少?若使电流表的内阻变为5 kΩ,则量程又变为多少?
答案:由于允许通过电流表的最大电流为3 mA,则对应电压U=IR=3×10-3×
100 V=0.3 V,即它的量程为0～0.3 V,若电流表的内阻变为5 kΩ时,电流表中通过3 mA电流时,对应的电压U′=5×103×3×10-3 V=15 V,即量程为0～15 V.【例2】 (多选)两个电压表V1和V2是由完全相同的电流表改装成的,V1的量程是5 V,V2的量程是15 V.为了测量15～20 V的电压,拟将两电压表串联使用,这种情况下(　 　)
A.两个电压表的读数相等
B.两个电压表的指针偏转角度相等
C.两个电压表的读数等于两电压表的内阻之比
D.两个电压表指针偏转角度之比等于两电压表内阻之比?思路探究?(1)电压表V1和V2指针偏转角度取决于什么?
答案:电压表V1和V2指针偏转角度取决于流过电流表电流的大小.
(2)电压表的内阻怎样求解?
答案:电压表的内阻等于表头内阻和所串联的电阻之和,等于电压表的量程除以表头的满偏电流.BC 规律方法 电表改装的实质
改装后的电压表或电流表,虽然量程扩大了,但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig或满偏电压Ug,只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了. (教师备用)
变式:(多选)两只电流表A1和A2是由完全相同的两只电流表改装成的,A1表的量程是5 A,A2表的量程是15 A.为了测量15～20 A的电流,把A1表和A2表并联起来使用,在这种情况下(　 　)
A.A1表和A2表的示数相等
B.A1表和A2表的示数之比为1∶3
C.A1表和A2表的指针偏转角度相等
D.A1表和A2表的指针偏转角度之比为1∶3BC 例2-1: 如图所示,有一个表头G,满偏电流为Ig=1 mA,内阻Rg= 100 Ω,用它改装为有5 V和50 V两种量程的电压表,求R1,R2的阻值各为多大?答案:R1=4.9 kΩ　R2=49.9 kΩ例2-2: 如图所示,有一个表头G,满偏电流Ig=500 mA,内阻Rg=200 Ω,用它改装为有1 A和10 A两种量程的电流表,求R1,R2的阻值各为多大?答案:R1=180 Ω　R2=20 Ω针对训练2:(多选)如图所示,甲、乙两个电路都是由一个小量程的电流表G和一个变阻器R组成,它们中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那么以下结论中正确的是(　 　)
A.甲表是电流表,R增大时量程增大
B.甲表是电流表,R增大时量程减小
C.乙表是电压表,R增大时量程减小
D.乙表是电压表,R增大时量程增大解析:电压表的改装是串联电阻分压,电流表的改装是并联电阻分流,所以甲表为电流表,乙表为电压表,并联电路电阻大时分流少,所以R增大时甲表量程减小,故选项A错误,B正确;串联电路电阻大时分压多,所以R增大时乙表量程增大,故选项C错误,D正确.BD 达标测评 随堂演练·检测效果1.(多选)对于图中的图线1,2所对应的两个导体(　 　)
A.R1=3R2
B.R2=2R1
C.两导体中的电流相等(不为零)时的电压之比U1∶U2=3∶1
D.两导体的电压相等时电流之比　I1∶I2=3∶1AC 2.电流表的量程为I,内阻为RA,电压表的量程为U,内阻为RV,以下说法正确的是(　 　)
A.I越大,RA越大,U越大,RV越小
B.I越大,RA越小,U越大,RV越大
C.I越大,RA越大,U越大,RV越大
D.I越大,RA越小,U越大,RV越小B 解析:表头改装成电流表是通过并联电阻分流实现的,量程越大,并联电阻的分流越大,电阻值越小,总电阻RA越小;表头改装成电压表是通过串联电阻分压实现的,量程越大,串联电阻的分压越大,电阻值越大,总电阻RV越大,选项B正确.A 4. 三个电阻R1,R2,R3按如图所示连接,已知R1>R2>R3,则哪两点间的电阻最小(　 　)
A.A与B两点间
B.A与C两点间
C.B与C两点间
D.无法判断解析:A,B间电阻RABR2>R3,所以A,C间电阻最小,选项B正确,A,C,D错误.B (教师参考)
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