高中物理必修第三册3.4串联电路和并联电路-教案 鲁科版（2019）

串联电路和并联电路
【教学目标】
核心素养
物理观念
科学思维

能分析生产生活中与电阻、电路相关的电学问题。
能对常见的电路问题进行分析推理；理解表头改装成常用电压表和电流表的原理。
【教学重难点】
1．能分析生产生活中与电阻、电路相关的电学问题。
2．能对常见的电路问题进行分析推理；理解表头改装成常用电压表和电流表的原理。
【教学过程】
一、导入新课
常见的电路都是用各种电学元件以特定方式连接而成的，其最基本的连接方式就是串联和并联。因连接方式的不同，电路中各部分的电流、电压和电阻的关系也不同。本节我们将研究这两种基本电路连接方式的特点。
二、新知学习
知识点一 串联电路的分压作用
1．串联电路的特点和性质
电流
各处电流相等：即I＝I1＝I2＝…＝In
电压
总电压等于各部分电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un
总电阻
总电阻等于各部分电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn
电压分配关系
各电阻两端的电压与其阻值成正比＝＝…＝＝I
功率分配关系
＝＝…＝＝I2
2．小量程电流计?（表头）的三个参数

3．电压表的改装
（1）改装电压表的原因：电流计的满偏电压和满偏电流都很小，不能测量较大的电压。
（2）改装的方法：给电流计串联一个较大的电阻，分担一个较大的电压UR，如图所示。

[思考判断]
（1）串联电路中总电阻大于任何一个电阻。（√）
（2）若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后，增大了原电流表的满偏电压。（×）
（3）串联电路中，在电路两端电压一定的情况下，某一电阻的电阻值越大，其分得的电压就越大。（√）
知识点二 并联电路的分流作用
1．并联电路的特点和性质
电流
总电流等于各支路电流之和，即I＝I1＋I2＋…＋In
电压
各支路两端电压相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻
总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和，即＝＋＋…＋
电流分配关系
I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝U
功率分配关系
P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2
2．电流表的改装

（1）改装原因：电流计的满偏电流Ig很小，不能直接用来测大电流。
（2）改装方法：给电流计并联一个较小的电阻，分担较大的电流IR，如图所示。
[思考判断]
（1）并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻。（√）
（2）两个电阻并联时，其中一个电阻增大则总电阻变小。（×）
（3）若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后，分流电阻和电流表两端的电压相等。（√）
三、核心探究
核心要点1 对串、并联电路的理解
[要点归纳]
1．串联电路、并联电路总电阻的比较
串联电路的总电阻R总
并联电路的总电阻R总
不同点
n个相同电阻R串联，总电阻R总＝nR
n个相同电阻R并联，总电阻R总＝
R总大于任一电阻阻值
R总小于任一电阻阻值
一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻接近大电阻
一个大电阻和一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻
相同点
多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小
2．电路化简的原则
（1）无电流的支路化简时可去除。
（2）等电势的各点化简时可合并。
（3）理想导线可任意长短。
（4）理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路。
（5）电压稳定时电容器可认为断路。
[试题案例]
[例1]（多选）一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω。另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计，则（ ）
A．当CD端短路时，AB之间的等效电阻是40 Ω
B．当AB端短路时，CD之间的等效电阻是40 Ω
C．当AB两端接通测试电源时，CD两端的电压为80 V
D．当CD两端接通测试电源时，AB两端的电压为80 V
思路点拨 ①“短路”时相当于用导线相连。测“电压”时，相当于“断路”。
②画出等效电路图，灵活应用串、并联特点。
解析 当CD端短路时，等效电路如图甲所示，R123＝R1＋＝40 Ω，选项A正确；同理可得选项B错误；
当AB两端接通测试电源时，等效电路如图乙所示，根据欧姆定律得I＝＝A＝2 A，所以UCD＝IR3＝80 V，故选项C正确；同理可得选项D错误。
答案 AC
方法凝炼 1．处理串联、并联电路及混联电路问题的方法：（1）准确地画出等效电路图；（2）利用串联、并联电路的特点和性质进行分析；（3）灵活选用恰当的公式进行计算。
2．有电压表和电流表接入电路时，要注意是否考虑电压表和电流表的内阻对电路的影响。
[针对训练1]如图所示，R2＝R4，理想电压表V1的示数为70 V，理想电压表V2的示数为50 V，则A与B间的电压为（ ）
A．140 V B．120 V
C．100 V D．无法确定
解析 理想电压表所在支路不通，相当于四个电阻串联，由题图可知，电压表V1测量的是R1和R2两端的电压之和，电压表V2测量的是R2和R3两端的电压之和。因为R2＝R4，所以电压表V2相当于测的是R3和R4两端的电压之和，即A与B间的电压为电压表V1的示数与电压表V2的示数之和，则A与B间的电压为70 V＋50 V＝120 V，选项B正确。
答案 B
核心要点2 电表的改装与计算
[要点归纳]
1．电压表、电流表的改装及其特点
项目
小量程电流表G改装成大量程电压表V
小量程电流表G改装成大量程电流表A
电路结构
R的作用
分压
分流
扩大量程的计算
U＝Ig（R＋Rg）
R＝－Rg
IgRg＝（I－Ig）R
R＝Rg
电表的总内阻
RV＝Rg＋R
RA＝
使用
并联在被测电路中，“＋”接线柱接电势较高的一端
串联在被测支路中，电流从“＋”接线柱流入
2．电表改装问题的两点提醒
（1）无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig并不改变。
（2）改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压；改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流。
[试题案例]
[例2]有一电流表G，内阻Rg＝10 Ω，满偏电流Ig＝3 mA。
（1）要把它改装成量程为0～3 V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？
（2）要把它改装成量程为0～0.6 A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？
解析 （1）由题意知电流表G的满偏电压Ug＝IgRg＝0.03 V，改装成量程为0～3 V的电压表，当达到满偏时，分压电阻R的分压UR＝U－Ug＝2.97 V，所以分压电阻：
R＝＝ Ω＝990 Ω，
改装后电压表的内阻RV＝Rg＋R＝1 000 Ω。
（2）改装成量程为0～0.6 A的电流表，当达到满偏时，分流电阻R′的分流IR′＝I－Ig＝0.597 A，所以分流电阻R′＝≈0.05 Ω，改装后电流表的内阻RA＝≈0.05 Ω。
答案 见解析
方法凝炼 电表改装四要点
（1）改装电压表需串联一个大电阻，且串联电阻的阻值越大，改装后电压表的量程越大。
（2）改装电流表需并联一个小电阻，且并联电阻的阻值越小，改装后电流表的量程越大。
（3）改装过程把表头看成一个电阻Rg，通过表头的满偏电流Ig是不变的。
[针对训练2]（多选）如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流计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 电压表电阻分压，串联；电流表电阻分流，并联；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增大时量程减小，A错误，B正确；串联电路电阻大时分压多，所以R增大时量程增大，C错误，D正确。
答案 BD
21615404025902372995402590电流关系
020000电流关系
【课堂总结】
2372995205105电压关系
020000电压关系
2372995130175电阻关系
020000电阻关系
1108075122555 基本特征
237236074295功率关系
020000功率关系
134620153670串并联电路
020000串并联电路
2413635103505电流表
020000电流表
2278380194310
2413635254000电压表
020000电压表
电流计改装