2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第4節(jié) 串聯電路和并聯電路 教案1.doc

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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第4節(jié) 串聯電路和并聯電路 教案1三維目標知識與技能1進一步學習電路的串聯和并聯，理解串、并聯電路的電壓關系、電流關系和電阻關系，并能運用其解決有關問題；2了解電流表（表頭）的原理，知道什么是滿偏電流和滿偏電壓。知道常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表G（表頭）改裝而成的。利用電路的串、并聯規(guī)律分析電表改裝的原理，會求分壓電阻和分流電阻的阻值。過程與方法1通過分壓電阻和分流電阻阻值的計算，培養(yǎng)學生應用所學物理知識解決實際問題的能力；2通過復習、歸納、小結把知識系統化。情感態(tài)度與價值觀通過學習，學會在學習中靈活變通和運用。要培養(yǎng)學生的應用意識，引導學生關心實際問題，有志于把所學物理知識應用到實際中去。教學重點串、并聯電路的特點、規(guī)律。教學難點表頭G改裝成大量程電壓表V和電流表A的原理，并會計算分壓電阻和分流電阻。教學方法講授、討論、練習。教具表頭、電阻箱、投影片、多媒體輔助教學設備。教學過程新課導入我們在初中已經學知道，把幾個導體首尾相連，接入電路，這樣的連接方式叫做串聯；把幾個導體的一端連在一起，另一端也連在一起，然后把這兩端接入電路，這樣的連接方式叫做并聯。這一節(jié)，我們分別研究串聯電路和并聯電路中各部分電流的關系、各部分電壓的關系，以及各部分電阻的關系。在初中我們已經研究過其中的某些問題，現在用高中的物理知識做進一步分析。新課教學一、串聯電路和并聯電路的電流1串聯和并聯的接法（1）串聯接法串聯的接法把幾個導體首尾相連，接入電路，這樣的連接方式叫做串聯。串聯接法的特點兩電阻串聯，一端等電勢，另一端不等電勢。（2）并聯接法并聯的接法把幾個導體的一端連在一起，另一端也連在一起，然后把這兩端接入電路，這樣的連接方式叫做并聯。并聯接法的特點兩電阻并聯，兩端分別為高低等勢點。2串聯電路和并聯電路的電流引導學生推導出串聯電路和并聯電路的電流規(guī)律，學生閱讀教材，并進行推導。（1）串聯電路的電流0123在恒定電流電路內各處電荷的分布是穩(wěn)定的，任何位置的電流都不可能越來越多或越來越少。在如圖所示的串聯電路中，要使串聯電路中各處的電荷分布保持不變，相同時間內通過0、1、2、3各點的電荷量必須相等，因此，串聯電路各處的電流相等。串聯電路各處的電流相等，即I0I1I2I30123（2）并聯電路的電流在如圖所示的并聯電路中，只有在相同時間內流過干路0點的電荷量等于進入各支路1、2、3各點的電荷量之和，才能保持電路中各處電荷的分布恒定不變，因此，并聯電路的總電流等于各支路電流之和。并聯電路的總電流等于各支路電流之和，即I0I1I2I3二、串聯電路和并聯電路的電壓（1）串聯電路的電壓在前面的串聯電路中，用0、1、2、3分別表示電路中0、1、2、3各點的電勢，以U01、U12、U23、U03分別表示0與1、1與2、2與3、0與3的電勢差（即電壓）。引導學生推導出串聯電路的電壓規(guī)律。學生閱讀教材，進行推導。由電勢差跟電勢的關系知道：U0101，U1212，U2323因此，U01U12U2303另一方面同，03U03即串聯電路兩端的電壓總等于各部分電路電壓之和。串聯電路兩端的電壓總等于各部分電路電壓之和，即U0U01U12U23（2）并聯電路的電壓在前面的并聯電路中，不考慮導線的電阻，0、1、2、3各點之間沒有電勢差，它們具有相同的電勢。同樣，幾個電阻右邊的電勢也相同，用U1、U2、U3代表圖中三個電阻兩端的電壓，則U0U1U2U3并聯電路的總電壓與各支路電壓相等，即U0U1U2U3三、串聯電路和并聯電路的電阻引導學生推導出串聯電路和并聯電路的電阻規(guī)律。學生閱讀教材，進行推導。1串聯電路的電阻如圖所示，兩電阻R1、R2串聯起來接到電路里，作為一個整體，它們相當于一個電阻，這個電阻有大小與原來兩個電阻的大小有什么關系？由于R1與R2是串聯的，它們兩端的總電壓U等于兩個電阻上的電壓U1、U2之和，即UU1U2流過這兩個電阻的電流I是一樣的，上式兩旁同除以電流I，于是得到由歐姆定律，可得RR1R2不難證明，如果多個電阻串聯，那么RR1R2串聯電路的總電阻等于各部分電路電阻之和。2并聯電路的電阻如圖所示，兩電阻R1、R2并聯起來接到電路里，作為一個整體，它們相當于一個電阻，這個電阻有大小與原來兩個電阻的大小有什么關系？由于R1與R2是并聯的，流過它們的總電流I等于兩個電阻上的電流I1、I2之和，即II1I2兩個電阻上的電壓U是相同的，把上式兩旁同除以電壓U，于是得到由歐姆定律，可得：不難證明，如果多個電阻并聯，那么：并聯電路總電阻的倒數等于各支路電阻的倒數之和。四、電壓表和電流表1串聯電路的電壓分配在串聯電路里電流都相等，各電阻兩端的電壓分別為：U1IR1、U2IR2，U3IR3UnIRn、UIR。U1U2U3UnR1R2R3Rn，UnRn在串聯電路中電壓與電阻成正比分配。2并聯電路的電流分配在并聯電路里電壓都相等，根據部分電路歐姆定律有：UI1R1、UI2R2，UI3R3UInRn、UIR。I1R1I2R2I3R3I3R3InRnIR，In在并聯電路中電流與電阻成反比分配。3電壓表和電流表（1）電流表G（表頭）的構造和工作原理主要構造表頭G是指小量程的電流表，即靈敏電流計。常用的表頭主要由永磁鐵和放入永磁鐵磁場中可轉動的線圈組成。工作原理當線圈中有電流通過時，線圈在磁場力的作用下帶著指針一起偏轉，通過線圈的電流越大，指針偏轉的角度就越大，且I，電流表和電壓表的刻度是均勻的。這樣根據指針的偏角就可以知道電流的大小。若在表頭刻度盤上標出電流值就可以測量電流了。表頭G的主要參數a滿偏電流Ig表頭的線圈準許通過的最大電流很小，一般不超過幾十微安到幾毫安，這個電流值叫表頭的滿偏電流，用Ig表示。表頭指針偏轉到最大刻度時的電流，叫滿偏電流Ig。如果通過表頭的電流超過滿偏電流Ig，不但指針指不出示數，表頭還可能被燒壞。b表頭的內阻Rg表頭的線圈電阻一般為幾歐到幾百歐，這個電阻值叫做表頭的內阻，用Rg表示。表頭線圈的電阻，叫做表頭的內阻Rg。說明：每個表頭都有它的滿偏電流Ig和內阻Rg，Rg和Ig是表頭的兩個重要參數。c滿偏電壓Ug由歐姆定律知道，通過表頭的電流跟加在表頭兩端的電壓成正比，即IU。由于I，IU，故U。如果在刻度盤上標出電壓值，由指針所指的位置，就可以讀出加在表頭兩端的電壓。問題：利用表頭能夠測量的最大電流和最大電壓分別是多大？能不能根據Ig、Rg概括出什么叫做滿偏電壓？GIgUgRg表頭通過滿偏電流時加在它兩端的電壓，叫滿偏電壓，用Ug表示。問題：滿偏電流Ig、內阻Rg、滿偏電壓Ug三者之間有什么關系？據部分電路歐姆定律可知：UgIgRg總結：表頭G的滿偏電壓Ug和滿偏電流Ig一般都比較小，測量較大的電壓和較大的電流時，需要把小量程的表頭G加以改裝。（2）把表頭G改裝成電壓表V把表頭G改裝成電壓表V的方法用表頭G雖然能夠用來測量電壓，但由于表頭的滿偏電流一般很小，因此表頭能夠測量的最大電壓也很小，所以不能直接用來測量較大的電壓。當加在表頭兩端的電壓大于滿偏電壓時，通過表頭的電流就大于滿偏電流，可能將表頭燒壞。問題：同學們能不能想一個辦法用表頭去測較大的電壓呢？分析：利用串聯電阻的分壓作用，給表頭G串聯一個適當的電阻R，能將表頭改裝成一個量程較大的電壓表V，用改裝后的電壓表V就可以測量較大的電壓。GIgRgRUgURUVIgURV方法：給表頭G串聯一個適當的分壓電阻R。把表頭G改裝成電壓表V的原理原理：串聯電阻的分壓作用。(介紹電壓表V的組成及量程)電壓表V由表頭G和分壓電阻R組成，如圖虛線框內所示。所謂量程U，意思是當電壓表V兩端的電壓為U時，表頭G分擔的電壓為滿偏電壓Ug，通過表頭G 的電流為滿偏電流Ig，指針指在最大刻度處，所以表盤最大刻度處的電壓值為量程U。在表頭的刻度盤上標出對應的電壓值，就改裝成了電壓表。分壓電阻的計算問題：有一個表頭G，其內阻為Rg，滿偏電流為Ig，將它改裝成量程為U的電壓表，要串聯一個多大的電阻R？分析：根據串聯電路基本特點可知，當表頭G滿偏時，流過分壓電阻R的電流為Ig。表頭滿偏時表頭兩端的電壓UgIgRg，分壓電阻R兩端的電壓URUUgUIgRg。IgRn為電壓量程擴大的倍數。改裝后電壓表的內阻問題：改裝后電壓表V的內阻是多大？分析：改裝后的電壓表由表頭和分壓電阻串聯而成，電壓表的內阻RV應為兩者串聯的電阻。RVRgR改裝后的電壓表標度問題：如何給改裝后的電壓表V標度？ 分析：當流過表頭的電流為I1時，加在電壓表V兩端的電壓UABI1(RgR)，表明加在電壓表兩端的電壓與電流成正比。當流過表頭的電流為滿偏電流Ig時，電壓表V兩端的電壓達到最大值，即改裝后的量程U，則UIg(RgR)。因此，只要將原來表頭的刻度盤的每一刻度值擴大為原來的(RgR)倍，就得到改裝后的電壓表V的表盤。（3）把表頭G改裝成電流表A把表頭G改裝成電流表A的方法用表頭G雖然能夠用來測量電流，但是由于表頭的滿偏電流Ig很小，因此，表頭能夠測量的最大電流也很小，所以不能用表頭去測量較大的電流。問題：同學們能不能想辦法用表頭去測量較大的電流呢？分析：利用并聯電阻的分流作用，給表頭G并聯一個適當的分流電阻R，將表頭G改裝成一個量程較大的電流表A，利用改裝后的電流表A就可以測量較大的電流了。GIgRgRIAIURAIR方法：給表頭G并聯一個適當的分流電阻R。把表頭G改裝成電流表A的原理原理：并聯電阻的分流作用。電流表A由表頭G和電阻R并聯組成，如圖虛線框內所示。所謂量程I，意思是通過電流表A的電流為I時，通過表頭G的電流為滿偏電流Ig，指針指在最大刻度處，所以改裝后電流表A的表盤最大刻度處標值為I。在表頭的刻度盤上標出對應的電流值，就改裝成了電流表。分流電阻的計算問題：有一個表頭G，其內阻為Rg，滿偏電流為Ig，將它改裝成量程為I的電流表，要并聯一個多大的電阻R？分析：當表頭G滿偏時，加在表頭兩端的電壓為UgIgRg。根據并聯電路的基本特點，加在電阻兩端的電壓URUgIgRg。通過分流電阻R的電流IRIIg。根據并聯電路的基本特點和部分歐姆定律有：URUgIgRgIRR(IIg)RRn為電流量程擴大的倍數。改裝后電流表的內阻問題：改裝后電流表A的內阻是多大？分析：改裝后的電流表由表頭和分流電阻并聯而成，電流表的內阻RA應為兩者并聯的電阻。RA改裝后的電流表標度問題：如何給改裝后的電流表A標度？ 分析：當流過表頭G的電流為滿偏電流Ig時，流過電流表A的電流最大，為改裝后電流表的量程I。IIgIRIg因此，只要將原來表頭的刻度盤的每一刻度值擴大為原來的倍，就得到了改裝后的電流表A的表盤。小結通過本節(jié)課的學習，主要學習了以下幾個問題：1串聯電路和并聯電路的電流、電壓和電阻，串聯電路的電壓分配和并聯電路的電流分配。2表頭G的三個重要參量：滿偏電流Ig,內阻Rg和滿偏電壓Ug。把表頭G改裝成電壓表時，需要串聯一個適當的電阻R；把表頭G改裝成電流表時，需要并聯一個適當的電阻R。布置作業(yè)教材第52頁“問題與練習”。