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高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第4节 串联电路和并联电路精品教案及反思
展开【教学目标】
【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
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
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
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+eq \f(R2R3,R2+R3)=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=eq \f(E,R1+R3)=eq \f(100,10+40)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 VB.120 V
C.100 VD.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
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=eq \f(UR,Ig)=eq \f(2.97,0.003) 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′=eq \f(Ug,IR′)≈0.05 Ω,改装后电流表的内阻RA=eq \f(RgR′,Rg+R′)≈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
电流关系
【课堂总结】
电压关系
电阻关系
基本特征
功率关系
串并联电路
电流表
电压表
电流计改装
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。
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eq \f(U1,R1)=eq \f(U2,R2)=…=eq \f(Un,Rn)=I
功率分配关系
eq \f(P1,R1)=eq \f(P2,R2)=…=eq \f(Pn,Rn)=I2
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eq \f(1,R)=eq \f(1,R1)+eq \f(1,R2)+…+eq \f(1,Rn)
电流分配关系
I1R1=I2R2=…=InRn=U
功率分配关系
P1R1=P2R2=…=PnRn=U2
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=eq \f(R,n)
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
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=eq \f(U,Ig)-Rg
IgRg=(I-Ig)R
R=eq \f(Ig,I-Ig)Rg
电表的总内阻
RV=Rg+R
RA=eq \f(RRg,R+Rg)
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
人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路教案: 这是一份人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路教案,共7页。教案主要包含了教学目标,核心素养,电表改装中分压等内容,欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路教学设计: 这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路教学设计,共7页。
人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路教案设计: 这是一份人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路教案设计,共7页。教案主要包含了串联电路规律,并联电路规律,电压表和电流表的电路结构等内容,欢迎下载使用。