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

2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第4節(jié) 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 教案1三維目標(biāo)知識(shí)與技能1進(jìn)一步學(xué)習(xí)電路的串聯(lián)和并聯(lián)，理解串、并聯(lián)電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系和電阻關(guān)系，并能運(yùn)用其解決有關(guān)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(lián)規(guī)律分析電表改裝的原理，會(huì)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(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；2通過復(fù)習(xí)、歸納、小結(jié)把知識(shí)系統(tǒng)化。情感態(tài)度與價(jià)值觀通過學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)在學(xué)習(xí)中靈活變通和運(yùn)用。要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心實(shí)際問題，有志于把所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去。教學(xué)重點(diǎn)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)、規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)表頭G改裝成大量程電壓表V和電流表A的原理，并會(huì)計(jì)算分壓電阻和分流電阻。教學(xué)方法講授、討論、練習(xí)。教具表頭、電阻箱、投影片、多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過程新課導(dǎo)入我們?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)知道，把幾個(gè)導(dǎo)體首尾相連，接入電路，這樣的連接方式叫做串聯(lián)；把幾個(gè)導(dǎo)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(lián)。這一節(jié)，我們分別研究串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中各部分電流的關(guān)系、各部分電壓的關(guān)系，以及各部分電阻的關(guān)系。在初中我們已經(jīng)研究過其中的某些問題，現(xiàn)在用高中的物理知識(shí)做進(jìn)一步分析。新課教學(xué)一、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流1串聯(lián)和并聯(lián)的接法（1）串聯(lián)接法串聯(lián)的接法把幾個(gè)導(dǎo)體首尾相連，接入電路，這樣的連接方式叫做串聯(lián)。串聯(lián)接法的特點(diǎn)兩電阻串聯(lián)，一端等電勢(shì)，另一端不等電勢(shì)。（2）并聯(lián)接法并聯(lián)的接法把幾個(gè)導(dǎo)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(lián)。并聯(lián)接法的特點(diǎn)兩電阻并聯(lián)，兩端分別為高低等勢(shì)點(diǎn)。2串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流規(guī)律，學(xué)生閱讀教材，并進(jìn)行推導(dǎo)。（1）串聯(lián)電路的電流0123在恒定電流電路內(nèi)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(lián)電路中，要使串聯(lián)電路中各處的電荷分布保持不變，相同時(shí)間內(nèi)通過0、1、2、3各點(diǎn)的電荷量必須相等，因此，串聯(lián)電路各處的電流相等。串聯(lián)電路各處的電流相等，即I0I1I2I30123（2）并聯(lián)電路的電流在如圖所示的并聯(lián)電路中，只有在相同時(shí)間內(nèi)流過干路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，才能保持電路中各處電荷的分布恒定不變，因此，并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和。并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和，即I0I1I2I3二、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電壓（1）串聯(lián)電路的電壓在前面的串聯(lián)電路中，用0、1、2、3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的電勢(shì)差（即電壓）。引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出串聯(lián)電路的電壓規(guī)律。學(xué)生閱讀教材，進(jìn)行推導(dǎo)。由電勢(shì)差跟電勢(shì)的關(guān)系知道：U0101，U1212，U2323因此，U01U12U2303另一方面同，03U03即串聯(lián)電路兩端的電壓總等于各部分電路電壓之和。串聯(lián)電路兩端的電壓總等于各部分電路電壓之和，即U0U01U12U23（2）并聯(lián)電路的電壓在前面的并聯(lián)電路中，不考慮導(dǎo)線的電阻，0、1、2、3各點(diǎn)之間沒有電勢(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，用U1、U2、U3代表圖中三個(gè)電阻兩端的電壓，則U0U1U2U3并聯(lián)電路的總電壓與各支路電壓相等，即U0U1U2U3三、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電阻引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電阻規(guī)律。學(xué)生閱讀教材，進(jìn)行推導(dǎo)。1串聯(lián)電路的電阻如圖所示，兩電阻R1、R2串聯(lián)起來接到電路里，作為一個(gè)整體，它們相當(dāng)于一個(gè)電阻，這個(gè)電阻有大小與原來兩個(gè)電阻的大小有什么關(guān)系？由于R1與R2是串聯(lián)的，它們兩端的總電壓U等于兩個(gè)電阻上的電壓U1、U2之和，即UU1U2流過這兩個(gè)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(gè)電阻串聯(lián)，那么RR1R2串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和。2并聯(lián)電路的電阻如圖所示，兩電阻R1、R2并聯(lián)起來接到電路里，作為一個(gè)整體，它們相當(dāng)于一個(gè)電阻，這個(gè)電阻有大小與原來兩個(gè)電阻的大小有什么關(guān)系？由于R1與R2是并聯(lián)的，流過它們的總電流I等于兩個(gè)電阻上的電流I1、I2之和，即II1I2兩個(gè)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(gè)電阻并聯(lián)，那么：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。四、電壓表和電流表1串聯(lián)電路的電壓分配在串聯(lián)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(lián)電路中電壓與電阻成正比分配。2并聯(lián)電路的電流分配在并聯(lián)電路里電壓都相等，根據(jù)部分電路歐姆定律有：UI1R1、UI2R2，UI3R3UInRn、UIR。I1R1I2R2I3R3I3R3InRnIR，In在并聯(lián)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(gòu)造和工作原理主要構(gòu)造表頭G是指小量程的電流表，即靈敏電流計(jì)。常用的表頭主要由永磁鐵和放入永磁鐵磁場(chǎng)中可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈組成。工作原理當(dāng)線圈中有電流通過時(shí)，線圈在磁場(chǎng)力的作用下帶著指針一起偏轉(zhuǎn)，通過線圈的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)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(jù)指針的偏角就可以知道電流的大小。若在表頭刻度盤上標(biāo)出電流值就可以測(cè)量電流了。表頭G的主要參數(shù)a滿偏電流Ig表頭的線圈準(zhǔn)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(gè)電流值叫表頭的滿偏電流，用Ig表示。表頭指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)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(shù)，表頭還可能被燒壞。b表頭的內(nèi)阻Rg表頭的線圈電阻一般為幾歐到幾百歐，這個(gè)電阻值叫做表頭的內(nèi)阻，用Rg表示。表頭線圈的電阻，叫做表頭的內(nèi)阻Rg。說明：每個(gè)表頭都有它的滿偏電流Ig和內(nèi)阻Rg，Rg和Ig是表頭的兩個(gè)重要參數(shù)。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(biāo)出電壓值，由指針?biāo)傅奈恢?，就可以讀出加在表頭兩端的電壓。問題：利用表頭能夠測(cè)量的最大電流和最大電壓分別是多大？能不能根據(jù)Ig、Rg概括出什么叫做滿偏電壓？GIgUgRg表頭通過滿偏電流時(shí)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(nèi)阻Rg、滿偏電壓Ug三者之間有什么關(guān)系？據(jù)部分電路歐姆定律可知：UgIgRg總結(jié)：表頭G的滿偏電壓Ug和滿偏電流Ig一般都比較小，測(cè)量較大的電壓和較大的電流時(shí)，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(cè)量電壓，但由于表頭的滿偏電流一般很小，因此表頭能夠測(cè)量的最大電壓也很小，所以不能直接用來測(cè)量較大的電壓。當(dāng)加在表頭兩端的電壓大于滿偏電壓時(shí)，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(xué)們能不能想一個(gè)辦法用表頭去測(cè)較大的電壓呢？分析：利用串聯(lián)電阻的分壓作用，給表頭G串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮鑂，能將表頭改裝成一個(gè)量程較大的電壓表V，用改裝后的電壓表V就可以測(cè)量較大的電壓。GIgRgRUgURUVIgURV方法：給表頭G串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆謮弘娮鑂。把表頭G改裝成電壓表V的原理原理：串聯(lián)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(nèi)所示。所謂量程U，意思是當(dāng)電壓表V兩端的電壓為U時(shí)，表頭G分擔(dān)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(biāo)出對(duì)應(yīng)的電壓值，就改裝成了電壓表。分壓電阻的計(jì)算問題：有一個(gè)表頭G，其內(nèi)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(lián)一個(gè)多大的電阻R？分析：根據(jù)串聯(lián)電路基本特點(diǎn)可知，當(dāng)表頭G滿偏時(shí)，流過分壓電阻R的電流為Ig。表頭滿偏時(shí)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(kuò)大的倍數(shù)。改裝后電壓表的內(nèi)阻問題：改裝后電壓表V的內(nèi)阻是多大？分析：改裝后的電壓表由表頭和分壓電阻串聯(lián)而成，電壓表的內(nèi)阻RV應(yīng)為兩者串聯(lián)的電阻。RVRgR改裝后的電壓表標(biāo)度問題：如何給改裝后的電壓表V標(biāo)度？ 分析：當(dāng)流過表頭的電流為I1時(shí)，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(dāng)流過表頭的電流為滿偏電流Ig時(shí)，電壓表V兩端的電壓達(dá)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(kuò)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(cè)量電流，但是由于表頭的滿偏電流Ig很小，因此，表頭能夠測(cè)量的最大電流也很小，所以不能用表頭去測(cè)量較大的電流。問題：同學(xué)們能不能想辦法用表頭去測(cè)量較大的電流呢？分析：利用并聯(lián)電阻的分流作用，給表頭G并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆至麟娮鑂，將表頭G改裝成一個(gè)量程較大的電流表A，利用改裝后的電流表A就可以測(cè)量較大的電流了。GIgRgRIAIURAIR方法：給表頭G并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)姆至麟娮鑂。把表頭G改裝成電流表A的原理原理：并聯(lián)電阻的分流作用。電流表A由表頭G和電阻R并聯(lián)組成，如圖虛線框內(nèi)所示。所謂量程I，意思是通過電流表A的電流為I時(shí)，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(biāo)值為I。在表頭的刻度盤上標(biāo)出對(duì)應(yīng)的電流值，就改裝成了電流表。分流電阻的計(jì)算問題：有一個(gè)表頭G，其內(nèi)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(lián)一個(gè)多大的電阻R？分析：當(dāng)表頭G滿偏時(shí)，加在表頭兩端的電壓為UgIgRg。根據(jù)并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)，加在電阻兩端的電壓URUgIgRg。通過分流電阻R的電流IRIIg。根據(jù)并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)和部分歐姆定律有：URUgIgRgIRR(IIg)RRn為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。改裝后電流表的內(nèi)阻問題：改裝后電流表A的內(nèi)阻是多大？分析：改裝后的電流表由表頭和分流電阻并聯(lián)而成，電流表的內(nèi)阻RA應(yīng)為兩者并聯(lián)的電阻。RA改裝后的電流表標(biāo)度問題：如何給改裝后的電流表A標(biāo)度？ 分析：當(dāng)流過表頭G的電流為滿偏電流Ig時(shí)，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(kuò)大為原來的倍，就得到了改裝后的電流表A的表盤。小結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：1串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流、電壓和電阻，串聯(lián)電路的電壓分配和并聯(lián)電路的電流分配。2表頭G的三個(gè)重要參量：滿偏電流Ig,內(nèi)阻Rg和滿偏電壓Ug。把表頭G改裝成電壓表時(shí)，需要串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮鑂；把表頭G改裝成電流表時(shí)，需要并聯(lián)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娮鑂。布置作業(yè)教材第52頁“問題與練習(xí)”。