11.4串聯(lián)電路和并聯(lián)電路（第1課時(shí)）（導(dǎo)學(xué)案）-高二物理（人教版2019）

第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、分析得出串聯(lián)和并聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系式，并理解其含義，體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)推理過程。2、依據(jù)電流和電壓的關(guān)系，推導(dǎo)得到串聯(lián)和并聯(lián)電路總電阻的表達(dá)式，體會(huì)等效思想在物理中的運(yùn)用。【學(xué)習(xí)重難點(diǎn)】學(xué)習(xí)重點(diǎn)：串、并聯(lián)電路的總電阻與各部分電阻關(guān)系式的含義。學(xué)習(xí)難點(diǎn)：并聯(lián)電路總電阻隨支路電阻變化的關(guān)系?！局R(shí)回顧】1、串聯(lián)電路中的電流處處相等，I0＝I1＝I2＝I3。串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和，U01+U12+U23＝U03。串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和，R＝R1＋R2＋…＋Rn。2、并聯(lián)電路中的總電流等于各支路電流之和，I0＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3。并聯(lián)電路的總電壓與各支路的電壓相等，U＝U1＝U2＝U3。并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和，1R【自主預(yù)習(xí)】1、并聯(lián)電路具有分流作用，即并聯(lián)電路中，每個(gè)支路的電流與其電阻成反比。2、串聯(lián)電路具有分壓作用，即串聯(lián)電路中，每個(gè)電阻分得的電壓與其電阻成正比。3、兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻是R=R4、串聯(lián)電路的功率分配與阻值成正比。并聯(lián)電路的功率分配與阻值成反比?！菊n堂探究】第一部分串、并聯(lián)電路中的電流思考1：串聯(lián)電路中的電流有何特點(diǎn)？為什么？恒定電流電路中各處電荷的分布是穩(wěn)定的，電路中各處的電荷分布應(yīng)保持不變，因此串聯(lián)電路中，相同時(shí)間內(nèi)通過0、1、2、3各點(diǎn)的電荷量一定相等，即q0＝q1＝q2＝q3?！鄎∴I0＝I1＝I2＝I3，即串聯(lián)電路中的電流處處相等。思考2：并聯(lián)電路中的電流有何特點(diǎn)？為什么？電路中各處的電荷分布應(yīng)保持不變，因此并聯(lián)電路中，在相等時(shí)間內(nèi)通過干路0點(diǎn)的電荷量一定等于進(jìn)入各支路1、2、3各點(diǎn)的電荷量之和，即q0＝q1＋q2＋q3。∴q∴I0＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3，即并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和。思考3：并聯(lián)電路對(duì)電流具有什么作用？并聯(lián)電路具有分流作用。I1R1＝I2R2＝I3R3∴I1:I2:I3＝1R1:第二部分串、并聯(lián)電路中的電壓思考1：怎樣從電勢、電勢差的角度理解串聯(lián)電路的電壓規(guī)律？由電勢差跟電勢的關(guān)系，可得：U01＝φ0－φ1，U12＝φ1－φ2，U23＝φ2－φ3∴U01+U12+U23=φ0－φ3＝U03，即串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和。思考2：串聯(lián)電路對(duì)電壓具有什么作用？串聯(lián)電路具有分壓作用。U1＝IR1、U2＝IR2、U3＝IR3∴U1:U2:U3＝R1:R2:R3，即串聯(lián)電路中，每個(gè)電阻分得的電壓與其電阻成正比。思考3：怎樣從電勢、電勢差的角度理解并聯(lián)電路的電壓規(guī)律？由電勢差跟電勢的關(guān)系，可得：φ0＝φ1＝φ2＝φ3，φ4＝φ5＝φ6∴U＝U1＝U2＝U3，即并聯(lián)電路的總電壓與各支路的電壓相等。第三部分串、并聯(lián)電路中的電阻思考1：兩個(gè)電阻串聯(lián)時(shí)，總電阻怎樣計(jì)算？∵U＝U1+U2∴U∵R∴R＝R1＋R2思考2：多個(gè)電阻串聯(lián)呢？R＝R1＋R2＋…＋Rn∴串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和。思考3：由R=R1+R2可知，R比其中任一個(gè)導(dǎo)體的電阻R1和R2都要大，你能解釋這是什么原因嗎？串聯(lián)相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長度。思考4：兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻怎樣計(jì)算？∵I＝I1+I2∴I∵R∴1思考5：多個(gè)電阻并聯(lián)呢？1∴并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和。思考6：兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，總電阻是多少？由1R=思考7：由R=R1R2R1+R2因?yàn)椴⒙?lián)相當(dāng)于增大了導(dǎo)體的橫截面積。思考8：如果兩個(gè)阻值相差很大的電阻并聯(lián)（R1>>R2），其結(jié)果有何特點(diǎn)？R=即兩個(gè)阻值相差很大的電阻并聯(lián)時(shí)總電阻與小電阻阻值接近。思考9：如果是串聯(lián)，情況又如何？阻值與大電阻阻值接近。思考10：n個(gè)相同電阻R并聯(lián)的總電阻等于多少？R思考11：如果在保持原有并聯(lián)電路中支路的數(shù)目不變，增大某一個(gè)支路中的電阻，則總電阻會(huì)增大還是會(huì)減?。俊?∴若Ri增大，則1R∴R總增大，即并聯(lián)電路中，如果保持支路數(shù)目不變，增大某一個(gè)支路的電阻，則總電阻會(huì)增大。思考12：如果在原有并聯(lián)電路中增加一條支路（該支路電阻不為0），則總電阻會(huì)增大還是會(huì)減小？若原來有n條支路，則1增加1條支路后，1∴1∴R'思考13：串、并聯(lián)電路中電流、電壓、電阻的基本規(guī)律有哪些？串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流關(guān)系各處電流相等，I0＝I1＝I2＝I3總電流等于各支路電流之和，I0＝I1＋I(xiàn)2＋I(xiàn)3電壓關(guān)系總電壓等于各部分電壓之和，U＝U1＋U2＋…＋Un各支路兩端電壓相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un電阻關(guān)系總電阻等于各部分電阻之和，即R總＝R1＋R2＋…＋Rn總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和，即1串、并聯(lián)電路中一個(gè)電阻增大，總電阻增大。第四部分串、并聯(lián)電路中的功率思考1：串聯(lián)電路中的電功率分配規(guī)律是怎樣的？∵P=UI，U1=∴P1=∴P結(jié)論：串聯(lián)電路的功率分配與阻值成正比。思考2：串聯(lián)電路中的電功率分配規(guī)律是怎樣的？∵P=U2R，∴P1=∴P結(jié)論：并聯(lián)電路的功率分配與阻值成反比。【自我測評(píng)】1．（2022上·河南·高二校聯(lián)考階段練習(xí)）如圖所示，R1與R2串聯(lián)在一起，R1=5Ω，R2=10Ω，A．15V B．5V C．22.5V【答案】A【詳解】假設(shè)電路中通入I=2A的電流，電阻RU此電壓大于R2允許加的最大電壓10U=故選A。2．（2022上·貴州貴陽·高二?？茧A段練習(xí)）三個(gè)電阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3=5Ω，將它們并聯(lián)后加一恒定電壓U，電路如圖所示。流過每個(gè)電阻的電流分別是I1、I2、I3，每個(gè)電阻兩端電壓分別是U1、U2、U3，則下列說正確的是（）A．I1∶I2∶I3=5∶3∶2B．U1∶U2∶U3=5∶3∶2C．若再并聯(lián)一個(gè)100Ω的電阻，則并聯(lián)的總阻值增大D．若減小R1的阻值，則電路中并聯(lián)的總阻值減小【答案】D【詳解】B．并聯(lián)電路各支路電壓相等，所以U1∶U2∶U3=1∶1∶1故B錯(cuò)誤；A．根據(jù)I=UI故A錯(cuò)誤；C．若再并聯(lián)一個(gè)100Ω的電阻，根據(jù)并聯(lián)電阻計(jì)算公式可知并聯(lián)的總阻值減小，故C錯(cuò)誤；D．若減小R1的阻值，電路總電流增大，則電路中并聯(lián)的總阻值減小，故D正確。故選D。3．（2016上·山東濟(jì)寧·高二統(tǒng)考期中）如圖所示，滑動(dòng)變阻器的總阻值為R0，定值電阻的阻值為R，R0=32A．距a端13處 B．距a端1C．距a端23處 D【答案】A【詳解】要使定值電阻的兩端電壓是U2，根據(jù)串聯(lián)電路電壓與電阻成正比的規(guī)律，可知變阻器滑片上部分的電阻與下部分和R并聯(lián)的總電阻相等，設(shè)滑動(dòng)變阻器滑片上部分的電阻為R'，則滑片下部分電阻為R根據(jù)R0R=代入解得R或R由題意可知，R'取1故選A。4．（2021下·湖北孝感·高一校聯(lián)考期末）如圖部分電路，R1=2Ω，R2=3Ω，A．流過R3和R4上電流分別為1.2A和0.8A B．R1和R2C．R1和R2上電壓分別為6V和4V D．流過R3和R4【答案】A【詳解】BC．流過干路的電流為I=則R1UR2UBC錯(cuò)誤；AD．設(shè)通過R3的電流為I3，通過R4R又因?yàn)镽3:聯(lián)立解得I3=1.2A正確，D錯(cuò)誤。故選A。5．（2022上·山東青島·高二青島二中?？茧A段練習(xí)）如圖所示，電源的電動(dòng)勢E=4V，電阻R1=4Ω，R2=2Ω，R3=A．0.15A B．0.25A C．0.45A D．0.60A【答案】C【詳解】根據(jù)電路圖可知，R1兩端的電壓等于R2與R3兩端電壓之和，電流表測通過電阻R1的電流，由題意有I解得I則流過R4的電流為I=故選C。6．（2021上·吉林長春·高二東北師大附中校考階段練習(xí)）在如圖甲所示的電路中，L1、L2、L3為三個(gè)相同規(guī)格的小燈泡，這種小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。當(dāng)開關(guān)S閉合后，電路中的總電流為0.25A，則此時(shí)（）A．L1兩端的電壓為L2兩端電壓的2倍B．三個(gè)燈泡的電阻率隨電壓升高而逐漸變大C．三個(gè)燈泡的電阻率隨電壓升高而逐漸變小D．L1的電阻為12Ω【答案】BD【詳解】A．L2和L3并聯(lián)后與L1串聯(lián)，L2和L3的電壓相同，則電流也相同，L1的電流為L2電流的2倍，由于燈泡是非線性元件，所以L1的電壓不是L2電壓的2倍，故A錯(cuò)誤；BC．根據(jù)小燈泡的伏安特性曲線可知，三個(gè)燈泡的電阻率隨電壓升高而逐漸變大，故B正確，C錯(cuò)誤；D．L1在干路中，其電流為0.25A，由小燈泡伏安特性曲線可知，L1此時(shí)兩端電壓為3V，則電阻為R故D正確。故選BD?！緦W(xué)后反思】__________________________________________________________________________________________