人教版高中物理必修第三冊(cè)第十一章電路及其應(yīng)用11-4串聯(lián)電路和并聯(lián)電路課件

第十一章電路及其應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)復(fù)習(xí)初中學(xué)習(xí)的串、并聯(lián)電路,分析得出串、并聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律,體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)推理過(guò)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.3.通過(guò)建立簡(jiǎn)化模型,應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律分析電壓表和電流表的改裝原理,理解理想電表是一種科學(xué)抽象的產(chǎn)物,進(jìn)一步體會(huì)理想化模型的思想方法.4.結(jié)合串、并聯(lián)電路特點(diǎn),理解滑動(dòng)變阻器的限流式和分壓式接法,認(rèn)識(shí)伏安法測(cè)電阻中電流表的內(nèi)接法和外接法,能定性分析電壓表和電流表的內(nèi)阻對(duì)電阻測(cè)量的影響.4串聯(lián)電路和并聯(lián)電路知識(shí)點(diǎn)一串、并聯(lián)電路中的電流和電壓答案:車(chē)燈突然不亮了,但車(chē)?yán)^續(xù)行駛,所以車(chē)燈和電動(dòng)機(jī)是并聯(lián)的.流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流和流經(jīng)車(chē)燈的電流不相等,電壓相等.1.遙控車(chē)在行駛過(guò)程中,車(chē)燈突然不亮了,但車(chē)?yán)^續(xù)行駛,車(chē)燈和電動(dòng)機(jī)是如何連接的?流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流和流經(jīng)車(chē)燈的電流是否相等?電壓呢?2.串、并聯(lián)電路中的電流特點(diǎn):串聯(lián)電路中的電流

,并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流

.3.串、并聯(lián)電路中的電壓特點(diǎn):串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓

,并聯(lián)電路的總電壓與各支路電壓

.處處相等之和之和相等知識(shí)點(diǎn)二串、并聯(lián)電路中的電阻1.在同一電路中,串聯(lián)接入的相同燈泡越多,燈泡亮度越暗;并聯(lián)接入的相同燈泡增多,每個(gè)燈泡的亮度幾乎不變.試分析其原因.

之和R1+R2+…+Rn倒數(shù)之和

知識(shí)點(diǎn)三電壓表和電流表的電路結(jié)構(gòu)

電阻

刻度盤(pán)表頭最大刻度滿(mǎn)偏電流3.將表頭改裝成大量程電壓表.測(cè)量較大的電壓時(shí),要

一個(gè)電阻,把表頭改裝成大量程電壓表,如圖所示.電壓表可以看作一個(gè)

可讀的大電阻,串聯(lián)電阻的作用是分擔(dān)一部分

,這種電阻被叫作

.串聯(lián)電壓電壓分壓電阻4.將表頭改裝成大量程電流表.測(cè)量較大的電流時(shí),要

一個(gè)電阻,把表頭改裝成大量程的電流表,如圖所示.電流表可看作一個(gè)

可讀的小電阻,并聯(lián)電阻的作用是分去一部分

,這種電阻被叫作

.并聯(lián)電流電流分流電阻小試身手判斷下列說(shuō)法的正誤并和同學(xué)交流(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”).1.串聯(lián)電路兩端的總電壓一定比該電路中某一用電器兩端的電壓高.(

)2.并聯(lián)電路干路上的電流一定比通過(guò)某一支路的電流大.(

)3.電路中電阻的個(gè)數(shù)越多,電路的總電阻越大.(

)4.兩個(gè)電阻并聯(lián),如果一個(gè)電阻增大(另一個(gè)電阻不變),則總電阻減小.(

)5.將小量程電流表改裝成電壓表需要并聯(lián)一個(gè)電阻.(

)6.電流表中并聯(lián)的電阻的作用是分去一部分電壓.(

)√√××××探究一串、并聯(lián)電路中的規(guī)律問(wèn)題情境如圖甲所示,電阻R1、R2、R3組成串聯(lián)電路.如圖乙所示,電阻R1、R2、R3組成并聯(lián)電路.甲乙1.串聯(lián)電路中電流為什么處處相等?各電阻兩端電壓與電阻存在怎樣的關(guān)系?

2.串聯(lián)電路兩端的總電壓U為什么等于各電阻兩端電壓之和?答案:題圖甲中,如果以φ0、φ1、φ2、φ3分別表示電路中0、1、2、3各點(diǎn)的電勢(shì),以U01、U12、U23、U03分別表示0與1、1與2、2與3、0與3之間的電勢(shì)差,有U01=φ0-φ1,U12=φ1-φ2,U23=φ2-φ3,所以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的電壓之和.3.如何證明串聯(lián)電路總電阻等于各電阻之和?答案:電阻串聯(lián)起來(lái)接入電路,作為一個(gè)整體,它相當(dāng)于一個(gè)電阻R,由于U03=U01+U12+U23,即IR=IR1+IR2+IR3,故R=R1+R2+R3,即串聯(lián)電路總電阻等于各電阻之和.4.為什么并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和?答案:題圖乙中,只有在相同時(shí)間內(nèi)流過(guò)干路0點(diǎn)的電荷量等于進(jìn)入各支路1、2、3各點(diǎn)的電荷量之和,才能保證電路中各處的電荷的分布不變,因此有I=I1+I2+I3,即并聯(lián)電路總電流等于各支路電流之和.5.為什么并聯(lián)電路的總電壓等于各支路電壓?各支路的電流與電阻存在怎樣的關(guān)系?答案:題圖乙中,不考慮導(dǎo)線(xiàn)的電阻,0、1、2、3各點(diǎn)之間沒(méi)有電勢(shì)差,它們具有相同的電勢(shì).同樣,幾個(gè)電阻右邊的電勢(shì)也相同,因此U=U1=U2=U3,即并聯(lián)電路總電壓與各支路電壓相等.根據(jù)歐姆定律和并聯(lián)電路電壓關(guān)系知,I1R1=I2R2=I3R3,即并聯(lián)電路各支路的電流與電阻成反比.6.如何證明并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和?

過(guò)程建構(gòu)

2.串、并聯(lián)電路總電阻的比較.比較項(xiàng)串聯(lián)電路并聯(lián)電路不同點(diǎn)n個(gè)相同電阻R串聯(lián),總電阻R總=nRR總大于任一電阻阻值R總小于任一電阻阻值一個(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),總電阻接近小電阻相同點(diǎn)無(wú)論串聯(lián)還是并聯(lián),多個(gè)電阻中的任一電阻增大或減小,總電阻都隨之增大或減小【典例1】(多選)一個(gè)T形電路如圖所示,電路中的電阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω.另有一輸出電壓為100V的測(cè)試電源,則(

)A.當(dāng)用導(dǎo)線(xiàn)連接cd兩端時(shí),ab之間的等效電阻是40ΩB.當(dāng)用導(dǎo)線(xiàn)連接ab兩端時(shí),cd之間的等效電阻是40ΩC.當(dāng)ab兩端接測(cè)試電源時(shí),cd兩端的電壓為80VD.當(dāng)cd兩端接測(cè)試電源時(shí),ab兩端的電壓為80V

答案:AC

甲乙【典例2】由四個(gè)電阻連接成的電路如圖所示,其中R1=8Ω,R2=4Ω,R3=6Ω,R4=3Ω.(1)求a、d之間的總電阻.(2)如果把42V的電壓加在a、d兩端,則通過(guò)每個(gè)電阻的電流是多少?

答案:(1)14Ω

(2)3A

3A

1A

2A處理簡(jiǎn)單混聯(lián)電路的方法(1)明確電路的連接方式,畫(huà)出等效電路圖.(2)準(zhǔn)確利用串、并聯(lián)電路的基本規(guī)律、特點(diǎn).(3)靈活選用恰當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行計(jì)算.探究二電壓表和大量程電流表的改裝問(wèn)題情境如圖所示,有一個(gè)表頭,其內(nèi)阻Rg=30Ω,滿(mǎn)偏電流Ig=1mA.1.若要把它改裝成量程為0~3V的電壓表.(1)能讓3V的電壓全部加在表頭兩端嗎?如果不能,應(yīng)該怎么辦?答案:不能,因?yàn)楸眍^滿(mǎn)偏電壓Ug=IgRg=0.03V,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于3V.應(yīng)該給表頭串聯(lián)一個(gè)大的分壓電阻,如圖所示.(2)要串聯(lián)的電阻分擔(dān)多少電壓?其電阻是多大?改裝后的電壓表內(nèi)阻RV是多大?改裝后的表盤(pán)需要做怎樣的改變?

2.若要把該表頭改裝成量程為0~0.6A的電流表.(1)能讓0.6A的電流全部通過(guò)表頭嗎?如果不能,應(yīng)該怎么辦?答案:不能,因?yàn)楸眍^的滿(mǎn)偏電流只有1mA,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.6A,應(yīng)該給表頭并聯(lián)一個(gè)小的分流電阻,如圖所示.(2)并聯(lián)的電阻中流過(guò)的電流多大?其電阻是多大?改裝后的電流表內(nèi)阻RA是多大?改裝后的表盤(pán)需要做怎樣的改變?

過(guò)程建構(gòu)1.電壓表、電流表的改裝及其特點(diǎn).項(xiàng)目表頭改裝成電壓表

表頭改裝成大量程電流表

內(nèi)部電路R的作用分壓分流R的阻值電表量程U=Ig(R+Rg)電表的總內(nèi)阻RV=Rg+R使用電壓表并聯(lián)在被測(cè)電路兩端,“+”接線(xiàn)柱接電勢(shì)較高的一端電流表串聯(lián)在被測(cè)電路中,電流從“+”接線(xiàn)柱流入2.電表的校對(duì).按如圖所示的電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行校對(duì),校對(duì)時(shí)注意搞清楚改裝后電表刻度盤(pán)每一小格表示多大的數(shù)值.

【典例3】一個(gè)表頭的滿(mǎn)偏電流Ig=1mA,內(nèi)阻Rg=500Ω,要把它改裝成一個(gè)量程為0~10V的電壓表,則應(yīng)在表頭上(

)A.串聯(lián)一個(gè)10kΩ的電阻B.并聯(lián)一個(gè)10kΩ的電阻C.串聯(lián)一個(gè)9.5kΩ的電阻D.并聯(lián)一個(gè)9.5kΩ的電阻

答案:C

(1)當(dāng)S1和S2均斷開(kāi)時(shí),改裝成的是什么表?量程為多大?(2)當(dāng)S1和S2均閉合時(shí),改裝成的是什么表?量程為多大?

答案:(1)電壓表0~1V

(2)電流表0~1A探究三滑動(dòng)變阻器的兩種接法如圖所示的電路中,U=120V,滑動(dòng)變阻器R2的最大值為200Ω,R1=100Ω.甲乙1.當(dāng)滑片滑動(dòng)至R2的中點(diǎn)時(shí),如何計(jì)算ab兩端的電壓?

2.滑片從滑動(dòng)變阻器的最下端滑到最上端的過(guò)程中,ab兩端的電壓如何變化?取值范圍是多少?答案:圖甲中,當(dāng)滑片在滑動(dòng)變阻器的最下端時(shí),ab兩端的電壓為Uab=120V,當(dāng)滑片在滑動(dòng)變阻器的最上端時(shí),ab兩端的電壓為Uab=40V.所以,滑片從滑動(dòng)變阻器的最下端滑到最上端的過(guò)程中,ab兩端的電壓減小,ab兩端電壓的取值范圍為40~120V.圖乙中,當(dāng)滑片在滑動(dòng)變阻器的最下端時(shí),ab兩端的電壓為Uab=0,當(dāng)滑片在滑動(dòng)變阻器的最上端時(shí),ab兩端的電壓為Uab=120V.滑片從滑動(dòng)變阻器的最下端滑到最上端的過(guò)程中,ab兩端的電壓增大,ab兩端電壓的取值范圍為0~120V,也就是說(shuō)ab兩端可獲得0和U之間的任意電壓.3.滑片從滑動(dòng)變阻器的最下端滑到最上端的過(guò)程中,圖甲和圖乙中流過(guò)R1的電流的取值范圍分別是多少?

4.在圖甲、乙中,滑動(dòng)變阻器在電路中的接法分別是什么?要使被測(cè)電阻兩端的電壓從0開(kāi)始變化,應(yīng)該采用滑動(dòng)變阻器的哪種接法?答案:圖甲中滑動(dòng)變阻器的接法是限流式接法,圖乙中滑動(dòng)變阻器的接法是分壓式接法.要使被測(cè)電阻兩端的電壓從0開(kāi)始變化,應(yīng)該采用分壓式接法.1.兩種接法的選擇.(1)滑動(dòng)變阻器必須使用分壓式接法的幾種情況:①要求電壓表能從0開(kāi)始讀數(shù);②待測(cè)電阻Rx?Rm(滑動(dòng)變阻器的最大阻值)時(shí);③采用限流式接法,電路中的最小電流仍超過(guò)電路中電表、電阻允許通過(guò)的最大電流.(2)通常情況下,限流式電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、耗能少.滑動(dòng)變阻器的最大阻值和用電器的阻值差不多且不要求電壓從0開(kāi)始變化,應(yīng)優(yōu)先使用限流式接法.過(guò)程建構(gòu)2.滑動(dòng)變阻器兩種接法中的連線(xiàn)特點(diǎn).(1)限流式接法一般滑動(dòng)變阻器只接入“一下一上”兩個(gè)接線(xiàn)柱,即將瓷筒上的一個(gè)接線(xiàn)柱和金屬桿上的一個(gè)接線(xiàn)柱連入電路.(2)分壓式接法中滑動(dòng)變阻器必須有三個(gè)接線(xiàn)柱接入電路,且是“兩下一上”,即將滑動(dòng)變阻器瓷筒上的兩個(gè)接線(xiàn)柱和金屬桿上的任意一個(gè)接線(xiàn)柱接入電路,滑動(dòng)變阻器的任何部分不會(huì)被短接.【典例5】如圖所示,滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值是200Ω,R2=300Ω,A、B兩端的電壓UAB=8V.(1)當(dāng)S斷開(kāi)時(shí),移動(dòng)滑片P,R2兩端的電壓的變化范圍是多少?(2)當(dāng)S閉合時(shí),移動(dòng)滑片P,R2兩端的電壓的變化范圍是多少?

答案:(1)4.8~8V

(2)0~8V探究四伏安法測(cè)電阻問(wèn)題情境一同學(xué)設(shè)計(jì)了如下兩種電路圖測(cè)量一待測(cè)電阻R的阻值.甲乙1.這兩種電路測(cè)量電阻的原理是什么?圖甲、圖乙分別是電流表的哪種接法?

2.按甲、乙兩種電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得到的電阻的測(cè)量值分別為R1、R2.已知電阻的真實(shí)值為R真.兩種方式得到的測(cè)量值和真實(shí)值之間有什么關(guān)系?

3.產(chǎn)生誤差的主要原因是什么?答案:圖甲中電壓表分流、圖乙中電流表分壓,是產(chǎn)生誤差的主要原因.4.電流表的內(nèi)阻約為0.05Ω,電壓表的內(nèi)阻約為3kΩ,若被測(cè)電阻R的阻值約為1Ω,采用哪種電路測(cè)量電阻誤差會(huì)比較小?若被測(cè)電阻的阻值約為1kΩ時(shí)又如何?

過(guò)程建構(gòu)

(3)試觸法:如圖所示,把電壓表的可動(dòng)接線(xiàn)端分別試接b、c兩點(diǎn),觀(guān)察兩電表的示數(shù)變化.若電流表的示數(shù)變化明顯,說(shuō)明電壓表的分流作用對(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(shuō)明電流表的分壓作用對(duì)電路影響大,應(yīng)選外接法.【典例6】如圖所示,用電壓表和電流表測(cè)電阻,Rx為待測(cè)電阻,如果電壓表的讀數(shù)是3.50V,電流表的讀數(shù)是10.0mA,電壓表的內(nèi)阻是1.50kΩ,電流表的內(nèi)阻是10Ω,那么Rx的真實(shí)值為(

)A.457Ω

B.350ΩC.360Ω

D.1200Ω

答案:A課堂評(píng)價(jià)答案:ABC1.(多選)下列說(shuō)法正確的是 (

)A.一個(gè)電阻和一根理想導(dǎo)線(xiàn)并聯(lián),總電阻為0B.并聯(lián)電路任一支路的電阻都大于電路的總電阻C.并聯(lián)電路任一支路電阻增大(其他支路不