高二23電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及其應(yīng)用

1、教科版選修3-1 高中物理 2.3電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及其應(yīng)用 教案2.3電阻的串聯(lián)、并聯(lián)及其應(yīng)用一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能：1認(rèn)識(shí)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)2理解電壓表和電流表的改裝原理（二）過程與方法：1通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的連接方式，掌握串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)及作用，并能計(jì)算其阻值2理解表頭改裝成常用電壓表和電流表的原理，會(huì)求分壓電阻和分流電阻的阻值3理解限流電路和分壓電路4正確選擇伏安法測(cè)電阻的電路，會(huì)分析伏安法測(cè)電阻的誤差情況（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀：本節(jié)知識(shí)在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際的能力（四）重點(diǎn)難點(diǎn)1.串聯(lián)電路的性質(zhì)與特點(diǎn)(重點(diǎn))2.并聯(lián)電路的性質(zhì)

2、與特點(diǎn)(重點(diǎn))3.電表量程的改裝(難點(diǎn))（五）教學(xué)過程夜幕降臨的時(shí)候，一串串一簇簇的彩燈拼出了美麗的圖案，絢麗多彩，煞是好看，你知道這些小彩燈是如何連接的嗎？我們教學(xué)樓內(nèi)各教室的日光燈又是怎樣連接的呢？為什么會(huì)這樣連接？通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們就能明白這些問題了課前預(yù)習(xí)安排：1看教材2.填寫【課前自主導(dǎo)學(xué)】(同學(xué)之間可進(jìn)行討論)步驟1：導(dǎo)入新課，本節(jié)教學(xué)地位分析步驟2：老師提問，檢查預(yù)習(xí)效果(可多提問幾個(gè)學(xué)生)步驟3：師生互動(dòng)完成“探究1”互動(dòng)方式(除例1外可再變換命題角度，補(bǔ)充一個(gè)例題以拓展學(xué)生思路)步驟7：師生互動(dòng)完成“探究3”(方式同完成“探究1”相同)步驟6：師生互動(dòng)完成“探究2”(方式

3、同完成“探究1”相同)步驟5：讓學(xué)生完成【遷移應(yīng)用】檢查完成情況并點(diǎn)評(píng)步驟4：教師通過例題講解總結(jié)串、并聯(lián)電路問題的計(jì)算方法步驟8：完成“探究4”(重在講解規(guī)律方法技巧)步驟9：指導(dǎo)學(xué)生完成【當(dāng)堂雙基達(dá)標(biāo)】，驗(yàn)證學(xué)習(xí)情況步驟10：先由學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)的主要知識(shí)，教師點(diǎn)評(píng)，安排學(xué)生課下完成【課后知能檢測(cè)】課標(biāo)解讀重點(diǎn)難點(diǎn)1.認(rèn)識(shí)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的連接方式，掌握串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)及作用，并能計(jì)算其阻值2.理解表頭改裝成常用電壓表和電流表的原理，會(huì)求分壓電阻和分流電阻的阻值3.理解限流電路和分壓電路4.正確選擇伏安法測(cè)電阻的電路，會(huì)分析伏安法測(cè)電阻的誤差情況.1.串聯(lián)電路的性質(zhì)與特點(diǎn)(重點(diǎn))2

4、.并聯(lián)電路的性質(zhì)與特點(diǎn)(重點(diǎn))3.電表量程的改裝(難點(diǎn))1.基本知識(shí)(1)串聯(lián)和并聯(lián)電路圖231(2)串聯(lián)：把幾個(gè)導(dǎo)體依次首尾相接如圖231甲所示(3)并聯(lián)：把幾個(gè)導(dǎo)體的一端連在一起，另一端連在一起，如圖231乙所示(4)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流各處電流相等：I0I1I2I3總電流等于各支路電流之和：I0I1I2I3電壓總電壓等于各部分電壓之和：U01U12U23U03各支路兩端電壓相等：U1U2U3U總電阻總電阻等于各部分電阻之和：RR1R2總電阻倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和：2.思考判斷(1)并聯(lián)電路的總電阻等于各支路電阻的倒數(shù)之和(×)(2)串聯(lián)電路的總電阻大于其中

5、任一部分的電阻，即“越串越大”；并聯(lián)電路的總電阻小于任何一個(gè)支路上的電阻，即“越并越小”()(3)在串聯(lián)電路中，若其中一個(gè)電阻增大，總電阻則增大，在并聯(lián)電路中，若其中一個(gè)電阻增大，總電阻則減小(×)3探究交流思考一下若干個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，并聯(lián)電路的總電阻和每個(gè)導(dǎo)體的電阻的大小關(guān)系？【提示】并聯(lián)電路的總電阻比電路中每個(gè)電阻都要小.電壓表和電流表的改裝1.基本知識(shí)(1)表頭的三個(gè)參數(shù)滿偏電流Ig：指針指到最大刻度時(shí)的電流滿偏電壓Ug：電流表通過滿偏電流時(shí)，加在它兩端的電壓內(nèi)阻Rg：電流表的內(nèi)阻三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系為：UgIgRg.(2)電壓表和電流表的改裝給電流表串聯(lián)一個(gè)較大的電阻，分擔(dān)一個(gè)較

6、大的電壓UR.如圖232所示，就改裝成一個(gè)電壓表圖232給電流表并聯(lián)一個(gè)較小的電阻，分擔(dān)較大的電流IR.如圖233所示，就改裝成大量程的電流表圖2332思考判斷(1)把小量程的電流表改裝成大量程的電流表需串聯(lián)一個(gè)電阻(×)(2)改裝后電壓表的量程越大，其串聯(lián)的分壓電阻就越大()(3)若將分壓電阻串聯(lián)在電流表上改裝成電壓表后，增大了原電流表的滿偏電壓(×)3探究交流電流表改裝前后，其中的“表頭”允許通過的最大電流變化了沒有？【提示】沒有，無論將表頭改裝成電壓表還是電流表，允許通過表頭的最大電流都仍然是它的滿偏電流.限流電路與分壓電路1.基本知識(shí)甲乙圖234(1)如圖234甲所

7、示為變阻器的限流接法，這種接法使用前應(yīng)保證滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值最大，即滑片應(yīng)滑至滑動(dòng)變阻器的最右端，這種電路使用過程中，電阻R兩端電壓的變化范圍是UU.(2)如圖234乙所示為變阻器的分壓接法，這種接法使用前應(yīng)讓電阻R兩端電壓最小(可以認(rèn)為是零)即滑片應(yīng)滑至滑動(dòng)變阻器的最左端，這種電路使用過程中，電阻R兩端電壓的變化范圍是0U.2思考判斷(1)分壓式電路和限流式電路能使用電器兩端的電壓變化范圍相同(×)(2)若要求電阻R兩端電壓從零開始變化，則應(yīng)采用分壓電路()3探究交流在“描繪小燈泡伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器是采用限流式接法還是分壓式接法？【提示】因?yàn)樵搶?shí)驗(yàn)中要求小燈泡

8、兩端的電壓變化范圍很大，且要求電壓要從0開始調(diào)節(jié)，所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，如圖所示伏安法測(cè)電阻的兩種電路1.基本知識(shí)(1)電流表外接電路圖：如圖235甲所示電路圖235R測(cè)與R真的關(guān)系：R測(cè)R真應(yīng)用：測(cè)量小電阻誤差小(2)電流表內(nèi)接電路圖：如圖235乙所示電路R測(cè)與R真的關(guān)系：R測(cè)R真應(yīng)用：測(cè)量大電阻時(shí)誤差小2思考判斷(1)待測(cè)電阻RxRA時(shí)，用電流表外接法誤差較小(×)(2)測(cè)量時(shí)，為減小偶然誤差常通過多次測(cè)量取平均值的方法()(3)用外接法測(cè)電阻時(shí)，電流表的示數(shù)略大于電阻R上的電流值()3探究交流在前面學(xué)習(xí)過的“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，電流表一般采用哪種接法誤

9、差較小？【提示】因?yàn)樾襞莸碾娮栎^小，用電流表外接法時(shí)，電壓表的分流可以忽略不計(jì)，誤差較小.對(duì)串、并聯(lián)電路的理解【問題導(dǎo)思】1串、并聯(lián)電路的總電阻都大于任一部分電路的電阻嗎？2串、并聯(lián)電路的任一電阻增大，總電阻一定增大嗎？3串聯(lián)電路中電阻越大，其兩端的電壓越大嗎？4并聯(lián)電路中電阻越大，其通過的電流越大嗎？1關(guān)于電阻的幾個(gè)常用推論(1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的電阻(2)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的電阻(3)n個(gè)相同電阻R并聯(lián)時(shí)其總電阻為R總.(4)n個(gè)相同電阻R串聯(lián)時(shí)其總電阻為R總nR.(5)多個(gè)電阻無論串聯(lián)還是并聯(lián)，其中任一電阻增大或減小，總電阻也隨之增大或減小，以兩電阻R

10、1、R2為例加以說明，串聯(lián)時(shí)RR1R2，并聯(lián)時(shí)R.可見，當(dāng)R1或R2增大或減小時(shí)，R都隨之增大或減小(6)當(dāng)一個(gè)大電阻和一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻接近小電阻(7)當(dāng)一個(gè)大電阻和一個(gè)小電阻串聯(lián)時(shí)，總電阻接近大電阻2關(guān)于電壓和電流的分配關(guān)系(1)串聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比推導(dǎo)：在串聯(lián)電路中，由于U1I1R1，U2I2R2，U3I3R3，UnInRn，而II1I2In，所以有I.(2)并聯(lián)電路中通過各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比推導(dǎo)：在并聯(lián)電路中U1I1R1，U2I2R2，U3I3R3UnInRn，而U1U2Un，所以有I1R1I2R2InRnI總R總U.1電阻串聯(lián)起分壓作用，電阻

11、并聯(lián)起分流作用2并聯(lián)的支路增多時(shí)總電阻將減小(2012·宜賓質(zhì)檢)由4個(gè)電阻連接成的混聯(lián)電路如圖236所示R18 ，R24 ，R36 ，R43 .圖236(1)求a、d之間的總電阻；(2)如果把42 V的電壓加在a、d兩端，通過每個(gè)電阻的電流是多少？【審題指導(dǎo)】解決此類問題要按下面的思路分析：(1)明確電路的串、并聯(lián)特點(diǎn)(2)畫出等效電路圖(3)根據(jù)歐姆定律等有關(guān)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算【解析】(1)由圖可知Rcd 2 故Rad8 4 2 14 .(2)由歐姆定律知I A3 A，此即為通過R1、R2的電流設(shè)通過R3、R4的電流分別為I3、I4.則由并聯(lián)電路電壓相等，I3R3I4R4即6I33I4

12、而I3I43 A，解得I31 A，I42 A.【答案】(1)14 (2)3 A3 A1 A2 A在串、并聯(lián)電路的有關(guān)計(jì)算中，首先要明確各電阻的串、并聯(lián)關(guān)系，然后再結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及電流、電壓的分配規(guī)律及功率分配規(guī)律和歐姆定律列式計(jì)算1在圖237所示的電路中，通過電阻R1的電流I1是()圖237AI1BI1CI1 DI1【解析】I1，R1與R2串聯(lián)，故I1I2，從整體計(jì)算I1I2，故B、C正確【答案】BC電表的改裝與計(jì)算【問題導(dǎo)思】1改裝大量程的電流表，是選擇的電阻越大量程越大嗎？改裝大量程的電壓表呢？2小量程的電流表改裝成大量程的電表后，其參數(shù)Ug、Ig、Rg發(fā)生變化嗎？電壓表與電流表的

13、改裝對(duì)比電表改裝比較項(xiàng)目小量程的表頭G(Ig，Rg)改裝成電壓表V小量程的表頭G(Ig，Rg)改裝成電流表A內(nèi)部電路量程UIR的作用分壓分流R的數(shù)值RRg或R(n1)Rg(n)R或R(n)電表的總內(nèi)阻RvRgR或RvnRgRA或RA1由上表可知，改裝后的電壓表實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)能顯示自身兩端電壓的大電阻，改裝后的電流表實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)能顯示通過自身電流的小電阻2無論表頭G改裝成電壓表還是電流表，它的三個(gè)特征量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流Ig并不改變(2013·眉山高二檢測(cè))有一個(gè)靈敏的電流表它指針滿偏時(shí)通過的電流Ig100 mA，該表自身的電阻Rg2.0 .欲把這塊表接到

14、5 A的電路中，又不使該表因?yàn)殡娏鬟^大而燒毀，應(yīng)在該表兩接線柱間并聯(lián)一個(gè)阻值RS最大是多大的電阻【審題指導(dǎo)】如圖所示，在靈敏電流表上并聯(lián)的電阻RS主要起分流作用當(dāng)它分流的電流大于總電流I與電流表滿偏電流Ig的差時(shí)，電流表就不會(huì)因電流過大而燒毀當(dāng)分流電阻RS分得的電流IS恰好等于IIg時(shí)，RS則是分流電阻可取的最大值【解析】根據(jù)并聯(lián)電路的分流作用可知IIgIS又根據(jù)并聯(lián)電路兩端電壓相等，有IgRgIS·RS式聯(lián)立得：RS·Rg代入數(shù)值得RS0.041 .【答案】0.041 1改裝電流表時(shí)是并聯(lián)一個(gè)較小的分流電阻；改裝電壓表時(shí)是串聯(lián)一個(gè)較大的分壓電阻2改裝后Ig不變，只是改變了

15、表盤上的讀數(shù)2如圖238所示，甲、乙兩個(gè)電路都是由一個(gè)靈敏電流計(jì)G和一個(gè)變阻器R組成，它們中一個(gè)是測(cè)電壓的電壓表，另一個(gè)是測(cè)電流的電流表，那么以下結(jié)論中正確的是()甲乙圖238A甲表是電流表，R增大時(shí)量程增大B甲表是電流表，R增大時(shí)量程減小C乙表是電壓表，R增大時(shí)量程減小D乙表是電壓表，R增大時(shí)量程增大【解析】電壓表電阻分壓，串聯(lián)；電流表電阻分流，并聯(lián)；所以甲表為電流表，乙表為電壓表，并聯(lián)電路電阻大時(shí)分流少，所以R增大時(shí)量程減小，A錯(cuò)誤，B正確；串聯(lián)電路電阻大時(shí)分壓多，所以R增大時(shí)量程增大，C錯(cuò)誤，D正確【答案】BD伏安法測(cè)電阻【問題導(dǎo)思】1由歐姆定律你能設(shè)計(jì)一種測(cè)電阻的方法嗎？2測(cè)電阻時(shí)電流

16、表應(yīng)該怎樣連接呢？3設(shè)計(jì)電路時(shí)滑動(dòng)變阻器的連接方式唯一確定嗎？1兩種電路對(duì)比比較項(xiàng)目電流表內(nèi)接法電流表外接法電路誤差原因由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，電壓表測(cè)量值偏大由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，電流表測(cè)量值偏大測(cè)量結(jié)果R測(cè)RARxRx測(cè)量值偏大R測(cè)Rx測(cè)量值偏小適用條件RxRA大電阻RxRV小電阻2.兩種電路的選擇方法(1)直接比較法：適用于Rx、RA、RV的大小大致可以估計(jì)，當(dāng)RxRA時(shí)，采用內(nèi)接法，當(dāng)RxRV時(shí)，采用外接法，即大電阻用內(nèi)接法，小電阻用外接法，可記憶為“大內(nèi)小外”(2)比值比較法當(dāng)>時(shí)用外接法當(dāng)<時(shí)用內(nèi)接法圖239(3)試觸法：適用于Rx、RV、RA的阻值關(guān)系都不能確定

17、的情況，如圖239所示，把電壓表的接線端分別接b、c兩點(diǎn)，觀察兩電表的示數(shù)變化，若電流表的示數(shù)變化明顯，說明電壓表的分流對(duì)電路影響大，應(yīng)選用內(nèi)接法，若電壓表的示數(shù)有明顯變化，說明電流表的分壓作用對(duì)電路影響大，所以應(yīng)選外接法3滑動(dòng)變阻器的兩種接法說明(1)分壓式接法中必須有三個(gè)接線柱接入電路，且是“兩下一上”，即將變阻器瓷筒上的兩個(gè)接線柱和金屬桿上的任意一個(gè)接線柱接入電路，變阻器的任何部分不短路(2)限流式接法可以只接入兩個(gè)接線柱，“一下一上”，即是將瓷筒上的一個(gè)接線柱和金屬桿上的一個(gè)接線柱連入電路，有時(shí)從形式上看，好像是瓷筒上的兩個(gè)接線柱和金屬桿上的一個(gè)接頭連入電路，但金屬桿將變阻器的部分電阻

18、短路，其實(shí)質(zhì)還是利用了“一上一下”兩個(gè)接頭無論電流表是內(nèi)接法還是外接法，都會(huì)對(duì)電阻的測(cè)量帶來系統(tǒng)誤差，但是對(duì)同一個(gè)待測(cè)電阻而言，選用兩種不同的測(cè)量方法，相對(duì)誤差是不一樣的，所以應(yīng)該本著精確的原則，盡量選擇相對(duì)誤差較小的測(cè)量方法(2012·長(zhǎng)沙高二檢測(cè))用伏安法測(cè)量某電阻Rx的阻值，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材如下：A待測(cè)電阻Rx：范圍在58 ，額定電流0.45 AB電流表A1：量程00.6 A(內(nèi)阻0.2 )C電流表A2：量程03 A(內(nèi)阻0.05 )D電壓表V1：量程03 V(內(nèi)阻3 k)E電壓表V2：量程015 V(內(nèi)阻15 k)F滑動(dòng)變阻器R0100 G蓄電池：電動(dòng)勢(shì)12 VH導(dǎo)線，開關(guān)為了較

19、準(zhǔn)確地測(cè)量，并保證器材安全，電流表應(yīng)選_，電壓表應(yīng)選_，并畫出電路圖【審題指導(dǎo)】(1)根據(jù)Rx的額定電流確定電流表(2)估算Rx兩端電壓的最大值，確定電壓表(3)判斷應(yīng)采用電流表內(nèi)接法還是外接法，及滑動(dòng)變阻器的連接方式【解析】待測(cè)電阻Rx的額定電流為0.45 A，應(yīng)選電流表A1；額定電壓Umax0.45×8 V3.6 V，應(yīng)選電壓表V1；由于375，40，故RVRx，因此選用電流表的外接法測(cè)電阻；因?yàn)殡妷罕鞻1量程小于3.6 V，且要較準(zhǔn)確地測(cè)量，故變阻器R應(yīng)選擇分壓式接法，其電路如圖所示【答案】A1V1電路見解析下列情況下滑動(dòng)變阻器必須選用分壓式接法1要求回路中某部分電路電流或電壓

20、實(shí)現(xiàn)從零開始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如：測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路)，或要求大范圍內(nèi)測(cè)量電壓和電流時(shí)，必須采用分壓式接法2當(dāng)待測(cè)用電器的電阻R遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0時(shí)，必須采用分壓式接法3當(dāng)電壓表或電流表的量程太小時(shí)，若采用限流接法，電路中實(shí)際電壓(或電流)的最小值仍超過電壓表或電流表的量程，只能采用分壓式接法4在題目中有以下語(yǔ)言暗示時(shí)，比如：要求多測(cè)幾組測(cè)量數(shù)據(jù)，要求精確測(cè)量等，一般也采用分壓式接法3分別用圖2310所示的(a)、(b)兩種電路測(cè)量同一未知電阻的阻值圖(a)中兩表的示數(shù)分別為3 V、4 mA，圖(b)中兩表的示數(shù)分別為4 V、3.9 mA，則待測(cè)電阻Rx的真實(shí)值為

21、()圖2310A略小于1 kB略小于750 C略大于1 k D略大于750 【解析】先判斷采用的測(cè)量方法，由于在兩種不同的接法中電壓表的示數(shù)變化大，說明測(cè)量的是小電阻，這樣電流表分壓較大，應(yīng)該采用圖(a)進(jìn)行測(cè)量比較準(zhǔn)確圖(a)中測(cè)量值為R測(cè)750 ，較真實(shí)值偏小故D項(xiàng)正確【答案】D綜合解題方略“半偏法”測(cè)量電表電阻測(cè)定電流表內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中備用的器材有：A待測(cè)電流表(量程0100 A)；B標(biāo)準(zhǔn)電壓表(量程05 V)；C電阻箱(阻值范圍099 999 )；D電阻箱(阻值范圍09 999.9 )；E電源(電動(dòng)勢(shì)2 V，有內(nèi)阻)；F電源(電動(dòng)勢(shì)6 V，有內(nèi)阻)；G滑動(dòng)變阻器(阻值范圍050 ，額定電

22、流1.5 A)；H開關(guān)和導(dǎo)線若干圖2311(1)用如圖2311所示的電路測(cè)定待測(cè)電流表的內(nèi)電阻，并且要想得到較高的精確度，那么從以上備用的器材中，可變電阻R1應(yīng)選用_，可變電阻R2應(yīng)選用_，電源應(yīng)選用_(用字母代號(hào)填寫)(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行的步驟有：A閉合開關(guān)S1；B閉合開關(guān)S2；C觀察R1接入電路的阻值是否最大如果不是，將R1的阻值調(diào)至最大；D調(diào)節(jié)R1的阻值，使電流表指針達(dá)到滿偏；E調(diào)節(jié)R2的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半；F記下R2的阻值把以上步驟的字母代號(hào)按實(shí)驗(yàn)的合理順序填寫在橫線上的空白處：_.(3)如果在步驟F中所得R2的阻值為600 ，則圖中電流表的內(nèi)電阻Rg的測(cè)量值為_.若將此電流表改裝成量程05 V的電壓表，則應(yīng)與電流表_(填“串”或“并”)聯(lián)一個(gè)阻值為_的電阻【規(guī)范解答】(1)所給出的電路圖為“半偏法”測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路誤差產(chǎn)生的原因是由于并聯(lián)R2前、后電路總電阻變化引起的，為提高精確度，就應(yīng)減小這一影響選電源的原則是在題給電阻能調(diào)滿偏的條件下盡量選大電動(dòng)勢(shì)本題若選E6 V，則R總60 k，C電阻箱可提供如此大的電阻，所以電源選擇F，R1選C，R2選D.(2)串聯(lián)接入電路的電阻箱為起到保護(hù)待測(cè)電流表的作用，接通電路前要先調(diào)到最大；然后斷開開關(guān)S2，閉合