人教版高中物理必修第三册第十一章电路及其应用11-4串联电路和并联电路课件

第十一章电路及其应用学习目标1.通过复习初中学习的串、并联电路,分析得出串、并联电路的电流、电压规律,体会严谨的科学推理过程.2.依据电流和电压的关系,推导得到串联和并联电路总电阻的表达式,体会等效思想在物理中的运用.3.通过建立简化模型,应用串、并联电路规律分析电压表和电流表的改装原理,理解理想电表是一种科学抽象的产物,进一步体会理想化模型的思想方法.4.结合串、并联电路特点,理解滑动变阻器的限流式和分压式接法,认识伏安法测电阻中电流表的内接法和外接法,能定性分析电压表和电流表的内阻对电阻测量的影响.4串联电路和并联电路知识点一串、并联电路中的电流和电压答案:车灯突然不亮了,但车继续行驶,所以车灯和电动机是并联的.流经电动机的电流和流经车灯的电流不相等,电压相等.1.遥控车在行驶过程中,车灯突然不亮了,但车继续行驶,车灯和电动机是如何连接的?流经电动机的电流和流经车灯的电流是否相等?电压呢?2.串、并联电路中的电流特点:串联电路中的电流

,并联电路的总电流等于各支路电流

.3.串、并联电路中的电压特点:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压

,并联电路的总电压与各支路电压

.处处相等之和之和相等知识点二串、并联电路中的电阻1.在同一电路中,串联接入的相同灯泡越多,灯泡亮度越暗;并联接入的相同灯泡增多,每个灯泡的亮度几乎不变.试分析其原因.

之和R1+R2+…+Rn倒数之和

知识点三电压表和电流表的电路结构

电阻

刻度盘表头最大刻度满偏电流3.将表头改装成大量程电压表.测量较大的电压时,要

一个电阻,把表头改装成大量程电压表,如图所示.电压表可以看作一个

可读的大电阻,串联电阻的作用是分担一部分

,这种电阻被叫作

.串联电压电压分压电阻4.将表头改装成大量程电流表.测量较大的电流时,要

一个电阻,把表头改装成大量程的电流表,如图所示.电流表可看作一个

可读的小电阻,并联电阻的作用是分去一部分

,这种电阻被叫作

.并联电流电流分流电阻小试身手判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打“√”,错误的打“×”).1.串联电路两端的总电压一定比该电路中某一用电器两端的电压高.(

)2.并联电路干路上的电流一定比通过某一支路的电流大.(

)3.电路中电阻的个数越多,电路的总电阻越大.(

)4.两个电阻并联,如果一个电阻增大(另一个电阻不变),则总电阻减小.(

)5.将小量程电流表改装成电压表需要并联一个电阻.(

)6.电流表中并联的电阻的作用是分去一部分电压.(

)√√××××探究一串、并联电路中的规律问题情境如图甲所示,电阻R1、R2、R3组成串联电路.如图乙所示,电阻R1、R2、R3组成并联电路.甲乙1.串联电路中电流为什么处处相等?各电阻两端电压与电阻存在怎样的关系?

2.串联电路两端的总电压U为什么等于各电阻两端电压之和?答案:题图甲中,如果以φ0、φ1、φ2、φ3分别表示电路中0、1、2、3各点的电势,以U01、U12、U23、U03分别表示0与1、1与2、2与3、0与3之间的电势差,有U01=φ0-φ1,U12=φ1-φ2,U23=φ2-φ3,所以U01+U12+U23=φ0-φ3=U03,即串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和.3.如何证明串联电路总电阻等于各电阻之和?答案:电阻串联起来接入电路,作为一个整体,它相当于一个电阻R,由于U03=U01+U12+U23,即IR=IR1+IR2+IR3,故R=R1+R2+R3,即串联电路总电阻等于各电阻之和.4.为什么并联电路总电流等于各支路电流之和?答案:题图乙中,只有在相同时间内流过干路0点的电荷量等于进入各支路1、2、3各点的电荷量之和,才能保证电路中各处的电荷的分布不变,因此有I=I1+I2+I3,即并联电路总电流等于各支路电流之和.5.为什么并联电路的总电压等于各支路电压?各支路的电流与电阻存在怎样的关系?答案:题图乙中,不考虑导线的电阻,0、1、2、3各点之间没有电势差,它们具有相同的电势.同样,几个电阻右边的电势也相同,因此U=U1=U2=U3,即并联电路总电压与各支路电压相等.根据欧姆定律和并联电路电压关系知,I1R1=I2R2=I3R3,即并联电路各支路的电流与电阻成反比.6.如何证明并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和?

过程建构

2.串、并联电路总电阻的比较.比较项串联电路并联电路不同点n个相同电阻R串联,总电阻R总=nRR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无论串联还是并联,多个电阻中的任一电阻增大或减小,总电阻都随之增大或减小【典例1】(多选)一个T形电路如图所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω.另有一输出电压为100V的测试电源,则(

)A.当用导线连接cd两端时,ab之间的等效电阻是40ΩB.当用导线连接ab两端时,cd之间的等效电阻是40ΩC.当ab两端接测试电源时,cd两端的电压为80VD.当cd两端接测试电源时,ab两端的电压为80V

答案:AC

甲乙【典例2】由四个电阻连接成的电路如图所示,其中R1=8Ω,R2=4Ω,R3=6Ω,R4=3Ω.(1)求a、d之间的总电阻.(2)如果把42V的电压加在a、d两端,则通过每个电阻的电流是多少?

答案:(1)14Ω

(2)3A

3A

1A

2A处理简单混联电路的方法(1)明确电路的连接方式,画出等效电路图.(2)准确利用串、并联电路的基本规律、特点.(3)灵活选用恰当的公式进行计算.探究二电压表和大量程电流表的改装问题情境如图所示,有一个表头,其内阻Rg=30Ω,满偏电流Ig=1mA.1.若要把它改装成量程为0~3V的电压表.(1)能让3V的电压全部加在表头两端吗?如果不能,应该怎么办?答案:不能,因为表头满偏电压Ug=IgRg=0.03V,远远小于3V.应该给表头串联一个大的分压电阻,如图所示.(2)要串联的电阻分担多少电压?其电阻是多大?改装后的电压表内阻RV是多大?改装后的表盘需要做怎样的改变?

2.若要把该表头改装成量程为0~0.6A的电流表.(1)能让0.6A的电流全部通过表头吗?如果不能,应该怎么办?答案:不能,因为表头的满偏电流只有1mA,远远小于0.6A,应该给表头并联一个小的分流电阻,如图所示.(2)并联的电阻中流过的电流多大?其电阻是多大?改装后的电流表内阻RA是多大?改装后的表盘需要做怎样的改变?

过程建构1.电压表、电流表的改装及其特点.项目表头改装成电压表

表头改装成大量程电流表

内部电路R的作用分压分流R的阻值电表量程U=Ig(R+Rg)电表的总内阻RV=Rg+R使用电压表并联在被测电路两端,“+”接线柱接电势较高的一端电流表串联在被测电路中,电流从“+”接线柱流入2.电表的校对.按如图所示的电路对改装后的电表进行校对,校对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值.

【典例3】一个表头的满偏电流Ig=1mA,内阻Rg=500Ω,要把它改装成一个量程为0~10V的电压表,则应在表头上(

)A.串联一个10kΩ的电阻B.并联一个10kΩ的电阻C.串联一个9.5kΩ的电阻D.并联一个9.5kΩ的电阻

答案:C

(1)当S1和S2均断开时,改装成的是什么表?量程为多大?(2)当S1和S2均闭合时,改装成的是什么表?量程为多大?

答案:(1)电压表0~1V

(2)电流表0~1A探究三滑动变阻器的两种接法如图所示的电路中,U=120V,滑动变阻器R2的最大值为200Ω,R1=100Ω.甲乙1.当滑片滑动至R2的中点时,如何计算ab两端的电压?

2.滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中,ab两端的电压如何变化?取值范围是多少?答案:图甲中,当滑片在滑动变阻器的最下端时,ab两端的电压为Uab=120V,当滑片在滑动变阻器的最上端时,ab两端的电压为Uab=40V.所以,滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中,ab两端的电压减小,ab两端电压的取值范围为40~120V.图乙中,当滑片在滑动变阻器的最下端时,ab两端的电压为Uab=0,当滑片在滑动变阻器的最上端时,ab两端的电压为Uab=120V.滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中,ab两端的电压增大,ab两端电压的取值范围为0~120V,也就是说ab两端可获得0和U之间的任意电压.3.滑片从滑动变阻器的最下端滑到最上端的过程中,图甲和图乙中流过R1的电流的取值范围分别是多少?

4.在图甲、乙中,滑动变阻器在电路中的接法分别是什么?要使被测电阻两端的电压从0开始变化,应该采用滑动变阻器的哪种接法?答案:图甲中滑动变阻器的接法是限流式接法,图乙中滑动变阻器的接法是分压式接法.要使被测电阻两端的电压从0开始变化,应该采用分压式接法.1.两种接法的选择.(1)滑动变阻器必须使用分压式接法的几种情况:①要求电压表能从0开始读数;②待测电阻Rx≫Rm(滑动变阻器的最大阻值)时;③采用限流式接法,电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许通过的最大电流.(2)通常情况下,限流式电路结构简单、耗能少.滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从0开始变化,应优先使用限流式接法.过程建构2.滑动变阻器两种接法中的连线特点.(1)限流式接法一般滑动变阻器只接入“一下一上”两个接线柱,即将瓷筒上的一个接线柱和金属杆上的一个接线柱连入电路.(2)分压式接法中滑动变阻器必须有三个接线柱接入电路,且是“两下一上”,即将滑动变阻器瓷筒上的两个接线柱和金属杆上的任意一个接线柱接入电路,滑动变阻器的任何部分不会被短接.【典例5】如图所示,滑动变阻器R1的最大阻值是200Ω,R2=300Ω,A、B两端的电压UAB=8V.(1)当S断开时,移动滑片P,R2两端的电压的变化范围是多少?(2)当S闭合时,移动滑片P,R2两端的电压的变化范围是多少?

答案:(1)4.8~8V

(2)0~8V探究四伏安法测电阻问题情境一同学设计了如下两种电路图测量一待测电阻R的阻值.甲乙1.这两种电路测量电阻的原理是什么?图甲、图乙分别是电流表的哪种接法?

2.按甲、乙两种电路进行实验,得到的电阻的测量值分别为R1、R2.已知电阻的真实值为R真.两种方式得到的测量值和真实值之间有什么关系?

3.产生误差的主要原因是什么?答案:图甲中电压表分流、图乙中电流表分压,是产生误差的主要原因.4.电流表的内阻约为0.05Ω,电压表的内阻约为3kΩ,若被测电阻R的阻值约为1Ω,采用哪种电路测量电阻误差会比较小?若被测电阻的阻值约为1kΩ时又如何?

过程建构

(3)试触法:如图所示,把电压表的可动接线端分别试接b、c两点,观察两电表的示数变化.若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流作用对电路影响大,应选用内接法;若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,应选外接法.【典例6】如图所示,用电压表和电流表测电阻,Rx为待测电阻,如果电压表的读数是3.50V,电流表的读数是10.0mA,电压表的内阻是1.50kΩ,电流表的内阻是10Ω,那么Rx的真实值为(

)A.457Ω

B.350ΩC.360Ω

D.1200Ω

答案:A课堂评价答案:ABC1.(多选)下列说法正确的是 (

)A.一个电阻和一根理想导线并联,总电阻为0B.并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不