粤教版选修3-1 物理：22对电阻的进一步研究（教案）

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对电阻的进一步研究
一、教学目标
（一）知识与技能21世纪教育网
1掌握导体的伏安特性，并解决物理问题
2．进一步学习电路的串联和并联，理解串、并联电路的电压关系、电流关系和电阻关系，并能运用其解决有关关问题。
3．进而利用电路的串、并联规律分析电表改装的原理。
（二）过程与方法
通过复习、归纳、小结把知识系统化。21世纪教育网
（三）情感态度与价值观
通过学习，学会在学习中灵活变通和运用。21世纪教育网
二、重点与难点：
重点：教学重点是串、并联电路的规律。
难点：伏安特性
三、教学过程：
（一）新课讲解
1．导体的伏安特性
①导体的伏安特性曲线
用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。
②图线斜率的物理意义
在I—U图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。[来源:21世纪教育网]
即k＝tanθ＝＝
③线性元件和非线性元件
a．线性元件
伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫线性元件。
b．非线性元件
伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件。
对欧姆定律不适用的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，都是非线性元件。
2、串联电路和并联电路
先让学生回忆初中有关这方面（串、并联电路的规律）的问题，然后让学生自学，在此基础上，让学生将串联和并联加以对比，学生容易理解和记忆。
老师点拨：一是要从理论上认识串、并联电路的规律，二是过程分析的不同，引入电势来分析。从而让学生体会到高中和初中的区别，也能让学生易于理解和接受。
学生自己先推导有关结论，老师最后归纳小结得出结论：（并适当拓展）
（1） 串联电路
①电路中各处的电流强度相等。I=I1=I2=I3=…
②电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和U=U1+U2+U3+…
③串联电路的总电阻，等于各个电阻之和。R=R1+R2+R3+…
④电压分配：U1/R1=U2/R2 U1/R1=U/R
⑤n个相同电池（E、r）串联：En = nE rn = nr
（2）并联电路
1 并联电路中各支路两端的电压相等。U=U1=U2=U3=…
2 电路中的总电流强度等于各支路电流强度之和。I=I1+I2+I3+…
3 并联电路总电阻的倒数，等于各个电阻的倒数之和。
1/R=1/R1+1/R2+1/R3+ 对两个电阻并联有：R=R1R2/（R1+R2）
4 电流分配：I1/I2=R1/R2 I1/I=R1/R
⑤n个相同电池（E、r）并联：En = E rn =r/n
再由学生讨论下列问题：
①几个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的几分之一；
②若不同的电阻并联，总电阻小于其中最小的电阻；
③若某一支路的电阻增大，则总电阻也随之增大；
④若并联的支路增多时，总电阻将减小；
⑤当一个大电阻与一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻。
【例1】如图4所示的电路，电灯属于哪种连接？S1和S2分别控制什么？
【分析】分析电路时，可以把原电路整理改画成常见的电路图。因为电路的起点和终点是电源的两极，所以可以抓住电流的正负极向两边展开，从而可得到图5所示的电路图。
【解答】电灯L1与L2是并联，S1控制整个电路，S2只控制L2所在的支路。
【说明】分析电路时，还可以从电源正极出发看电路是否有分支点。从电源正负极到两个分支点是干路。再看开关是在干路中还是在支路中，从而确定用电器的连接方式和开关的作用。
【例2】在图20所示的电路中，试分析当开关分别为下述几种情况时，各盏灯能否还发光？
(1)S1、S3闭合，S2断开；(2)S2、S3闭合，S1断开；
(3)S1、S2断开，S3闭合；(4)S1、S2、S3均断开；
(5)S1、S2、S3均闭合。
【分析】此题突出了开关在改变和控制电路中的重要作用，强化了对通路、开路的认识。由图可知，S3在干路上，S1、S2都在支路上。当S1、S3闭合而S2断开时，L3所在的支路为开路，没有电流通过L3，这时L1和L2并联接在电源上，构成通路。因此对于(1)的情况，L1、L2发光，L3不发光。当S2、S3闭合而S1断开时，L2所在支路为开路，没有电流通过L2，这时L1、L3并联接在电源上，构成通路。对于(2)的情况，L1、L3发光，L2不发光。当S1、S2均断开而仅S3闭合时，L2、L3所在的两条支路均为开路，这时仅L1通过S3与电源连接，形成通路。故对于(3)的情况，仅L1发光，L2和L3都不发光。当S1、S2、S3均断开时，三盏灯所在支路均为开路，均无电流通过，所以对于(4)的情况，L1、L2和L3都不发光。当S1、S2、S3均闭合时，三盏灯所在支路均为通路，可见对于(5)的情况，L1、L2、L3都发光。
【扩展问题】图20中，要使L1发光，必须闭合的开关是______；要使L2发光，必须闭合的开关是______；要使L3发光，必须闭合的开关是______。
【答】S3；S1、S3；S2、S3。
【扩展问题】图21中，每个开关控制一盏灯的正确电路是： [ ]
【分析】由图21可知，(a)图中若S1、S2、都闭合，则S1将使L2短路；若S1断开、S2闭合，这时L1、L2串联，S2同时控制了L1和L2，显然不合题意。(c)图中，当S1、S2都断开时，L1、L2仍然连在电源上，所以始终发光。而只要闭合S1，则无论S2是否闭合，L2都将被短路，也不合题意。(d)图中，当S1、S2都闭合时，L1、L2串联接在电源上，只要S1、S2中有一个断开，即形成开路，从而致使L1、L2均不发光。这时S1、S2中有一个成为多余，且不可能一个开关控制一盏灯。只有(b)图符合题目要求，故应选(b)。
【扩展问题】利用图22中的开关S1、S2和S，如何操作可使电灯L1、L2串联或并联在电源上？
【分析】本题通过串、并联电路的特点和开关的控制作用这两个发散点间的联系来进行发散思维。串联电路的特点是用电器逐个顺次地连接，电流流过时有先后之分。故只闭合S2，而断开S1和S时，能使电流依次通过L1和L2，满足两灯串联的要求。
并联电路的特点是用电器并列连接在电路两点间，电流同时通过各支路。故同时闭合S1、S，而断开S2，可使L1和L2并联在电源两极之间。
【扩展问题】将图21(c)改成一个开关控制一盏灯。
【分析】图21(c)的错误在于：多了一段与开关S2平行的导线，它不仅使开关S1、S2失去控制作用，而且当闭合开关S1时，会造成灯L2短路。故应将多余的那段导线去掉才能满足要求。正确的接法应如图21(b)。
【扩展问题】假如图21各图中的开关S1、S2均闭合，则哪个图能省去一个开关？
【分析】图21中，若闭合开关S1、S2，(a)图将因S1的闭合而使L2短路；(b)图L1、L2两灯并联，S1、S2各控制一盏灯；(c)图将会因S1的闭合造成L2短路；只有(d)图，这时L1、L2两灯串联，开关S1、S2可省去任一个。
【扩展问题】改正图23中的错误。
【分析】用短路知识来解决。图23在闭合开关S时，将造成电源短路，故应去掉a、b间多余的那段导线，使电流从电源正极经开关S，在c点分为两条支路，分别通过灯L1、L2，到d点又汇合回到电源负极。
【扩展问题】试分析图24中开关S的作用。
【分析】图24中，开关S断开时，电熨斗与电灯L串联接在电路中。若闭合开关，电灯L被短路，这时通过电熨斗的电流增强，可使“预热”加快；而开关S断开时，电熨斗与电灯L串联，这时通过电熨斗的电流减弱，熨烫衣服时，不会因电熨斗温度太高而烫坏衣服。故“预热”时应闭合开关S，这时灯L不亮；烫衣时宜断开开关S，这时灯L亮。
【扩展问题】某校传达室有一指示灯L和电铃D。请设计一个简单的电路，使得从前门来的人按门铃时，电铃响，指示灯亮；而从后门来的人按门铃时，电铃响，但指示灯不亮。
【分析】只要将电熨斗换成电铃即可。具体电路如图25所示，其中S1为前门按钮，S2为后门按钮。
教后记：21世纪教育网
1、 学生对串并联电路既熟悉又陌生，对初中的知识点都能回忆起来，但运用并不灵活，会走老路，弯路。
2、 在以后的本节教学中，知识点直接让学生回顾，把时间留给规律的运用。
I
U
O
R1
R2
I
U
O
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R＝U/I
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