《课时讲练通》2014-2015学年高中物理人教版选修3-1教师用书配套课件：第二章 4串联电路和并

4串联电路和并联电路目标定位核心提示1.通过理论分析,理解串、并联电路的电流关系和电压关系。2.能根据电流、电压关系和欧姆定律,推导串、并联电路的电阻关系,提高逻辑思维能力。3.通过对电表改装的分析讨论,提高综合运用欧姆定律、电路串、并联规律来分析解决问题的能力。4.学习等效思维方法,体会等效法在解决电路问题中的重要作用。重点:1.熟练掌握串、并联电路的特点。2.能应用串、并联电路的规律分析计算有关问题。难点:1.理解电表的改装原理。2.能画出简单电路的等效电路图。一、串、并联电路1.串联:把几个导体依次首尾相连,接入电路,这种连接方式叫作_____。2.并联:把几个导体的一端连在一起,另一端也连在一起,然后把这两端接入电路,这样的连接方式叫作_____。二、串联电路和并联电路的电流1.串联电路各处的电流_____,即_____________。2.并联电路的总电流等于各支路电流_____,即_____________。串联并联相等I=I1=I2=I3=…之和I=I1+I2+I3+…三、串联电路和并联电路的电压1.串联电路两端的总电压等于各部分电路电压_____,即_____________。2.并联电路的总电压与各支路电压_____,即_____________。四、串联电路和并联电路的电阻1.串联电路的总电阻等于各部分电路电阻_____,即__________。2.并联电路的总电阻的_____等于各支路电阻的_____之和,即_______________。之和U=U1+U2+U3+…相等U=U1=U2=U3=…之和R=R1+R2+…倒数倒数12111RRR五、电压表和电流表1.小量程电流表G(表头)的三个参数:表头大刻度最表头两端IgRg2.改装原理:(1)电压表:给表头_____一个电阻。(2)电流表:给表头_____一个电阻。串联并联一、判一判1.一个电阻和一根无电阻的理想导线并联，总电阻为零。()2.并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻。()3.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻一定减小。()提示：1.√。并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和，即当其中一个分电阻为零时，各支路电阻的倒数之和为无穷大，所以总电阻的倒数为无穷大，总电阻为零。2.√。并联电路任一支路电阻都大于电路的总电阻。3.×。并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，各支路电阻的倒数之和将减小，总电阻的倒数将减小，总电阻将增大。12111RRR＝＋，二、选一选(多选)两只完全相同的灵敏电流表改装成量程不同的电压表V1和V2,若将改装后的两表串联起来去测某一电路的电压,则两表()A.读数相同B.指针偏转角度相同C.量程大的电压表读数大D.量程大的电压表读数小提示：选B、C。由于两个电压表是用相同的电流表改装的,当两个电压表串联使用时,通过两表的电流是相同的,所以表头指针偏转的角度是相同的,刻度盘上的示数表示的是电压表两端的电压,所以其示数是不同的,量程越大的电压表内阻越大,其两端的电压越大,读数越大,则B、C正确,A、D错误。三、想一想1.电流计是根据可移动线圈的偏转量来测量微弱电流的仪器,如图所示。电流计可以用来测电压吗?测电压时,为什么要进行改装?提示：若知道了电流计的内阻Rg,由U=IRg知,其两端电压与电流成正比,故可用来测电压,但量程较小(Ug=IRg),一般不用作电压表。要测较大电压时,必须增大电表的内阻,所以要给电表串联分压电阻。2.要求把一个小量程的电流表改装成一个量程为15V的电压表,通过校对发现电压表的实际量程为20V,试分析量程偏大的原因及应采取的措施。提示：电压表改装利用的是串联电路分压的特点,改装后的电压表量程偏大,说明串联电阻偏大,应该换用阻值小的符合改装要求的电阻。主题一串联电路的特点【情境探究】如图所示,三个电阻R1、R2、R3串联在一起,0、1、2、3是电路中的4个点。试结合上述现象讨论:1.从电荷分布的角度,分析流过0、1、2、3各点的电流关系。提示：在恒定电流电路中,各处电荷的分布是稳定的,因此在相等的时间内通过0、1、2、3各点的电荷量必须相等,故流过0、1、2、3各点的电流一定相等。2.从电势的角度分析电压U03与U01、U12、U23的关系。提示：由图可知:U01=φ0-φ1,U12=φ1-φ2,U23=φ2-φ3,则U01+U12+U23=φ0-φ3,而U03=φ0-φ3,所以U01+U12+U23=U03。3.将串联电路中的电阻R1、R2、R3等效为一个电阻，设阻值为R，试证明：R=R1+R2+R3。提示：根据欧姆定律根据串联电路的电流、电压特点可知，I=I1=I2=I3,U=U1+U2+U3，所以=R1+R2+R3，即R=R1+R2+R3。312123123UUUUIR,R,R,RIII得：URI而。123312UUUUUUURIIIII【知识点睛】串联电路的特点(1)串联电路各处的电流相等,即I=I1=I2=I3=…(2)串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和,即U=U1+U2+U3+…(3)串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和,即R=R1+R2+…【规律方法】识别串联电路与并联电路的三种方法(1)路径法:从电源的正极出发,沿开关、用电器等元件“走”回电源负极的路径中,若只有一条通路即为串联电路。(2)拆除法:若拆除一个用电器,另一个用电器也不工作,说明这两个用电器是串联的;如果另一个用电器仍然工作,说明这两个用电器是并联的。(3)支点法:只要电路中没有出现分支点,用电器肯定是串联的。【典例1】(多选)电阻R1、R2、R3串联在电路中。已知R1=10Ω、R3=5Ω,R1两端的电压为6V,R2两端的电压为12V,则()A.电路中的电流为0.6AB.电阻R2的阻值为20ΩC.三只电阻两端的总电压为21VD.电阻R3两端的电压为15V【解题指南】解答本题可把握以下两点:(1)理解串联电路电流、电压的特点;(2)明确串联电路中导体两端电压与电阻的关系。【解析】选A、B、C。串联电路中电流处处相等,所以I=I1==0.6A,A对;串联电路中导体两端电压和导体电阻成正比,即U1∶U2∶U3=R1∶R2∶R3,所以R2=20Ω,U3=3V,B对,D错;串联电路的总电压等于各支路电压之和,所以U=U1+U2+U3=21V,C对。11UR【变式训练】(多选)如图所示的电路中,通过电阻R1的电流I1是()【解析】选B、C。电阻R1与R2串联，电流相等，由欧姆定律可知，故B、C正确，A、D错误。12111212UUUUA.B.C.D.RRRRR1211212UUUIRRRR＝＝＝，主题二并联电路的特点【情境探究】如图所示,三个电阻R1、R2、R3并联在一起,0、1、2、3是电路中的4个点。试结合上述现象讨论:1.从电荷分布的角度,分析流过0、1、2、3各点的电流关系。提示：在并联电路中,要保持电路各处电荷量分布稳定不变,在相同时间内流过干路某横截面的电荷量必须等于流过各支路横截面的电荷量之和,即流过0点的电流等于流过1、2、3三个点电流之和。2.从电势的角度探究0点与1、2、3各点电压之间的关系。提示：不考虑导线的电阻,1、2、3各点之间没有电势差,具有相同的电势,因此,0点与1、2、3各点电压相等,即U01=U02=U03。3.将并联电路中的电阻R1、R2、R3等效为一个电阻，设阻值为R，试证明：提示：根据欧姆定律I=得：而根据并联电路的电流、电压特点可知，I=I1+I2+I3、U=U1=U2=U3，所以等式两边取倒数得：1231111RRRR。312123123UUUR,R,R,IIIURI。123UUR,IIII312123123III1I1111111,RUUUURRRRRRR即。UR【知识点睛】并联电路的特点(1)并联电路的总电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+I3+…。(2)并联电路的总电压与各支路电压相等,即U=U1=U2=U3=…。(3)并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和,即12111RRR。【规律方法】串、并联电路的两个规律(1)串联电路中导体两端的电压与导体电阻的阻值成正比,即U1∶U2∶U3=R1∶R2∶R3。(2)并联电路中的各支路电流之比等于各支路电阻的反比,即I1∶I2=R2∶R1。【误区警示】串、并联电路应注意的问题(1)电阻串联起分压作用,电阻并联起分流作用;(2)电阻串联越串越大,电阻并联越并越小;(3)无论串联、并联还是混联,只要其中一个电阻增大,总电阻一定增大;只要其中一个电阻减小,总电阻一定减小。【典例2】(多选)三个阻值都为R的电阻，它们任意连接、组合，得到的电阻值可能是()A．0.5RB．3RC．1.5RD.R【解题指南】解答本题可把握以下两点：(1)明确电路可能出现的情况；(2)根据串、并联电路电阻的特点求解。23【解析】选B、C、D。全部串联R1＝3R，全部并联R2＝；两并一串R3＝＝1.5R；两串一并综上可知，正确选项为B、C、D。R3R3RR22＋＝42RR2RR2RR3＝＝，【变式训练】(2013·杭州高二检测)如图所示,有四个电阻,已知R1∶R2∶R3∶R4=3∶6∶2∶4,则电路工作时,电压U1∶U2为()A.16∶3B.9∶8C.3∶2D.9∶4【解析】选C。R1与R2并联，R3与R4并联，U1与U2之比为其并联电阻之比。假设R1=3Ω,R2=6Ω,R3=2Ω,R4=4Ω,R1与R2并联后电阻R3与R4并联后电阻所以U1∶U2=R12∶R34=3∶2。故C正确。121212RR36R2RR36343434RR244RRR243主题三电压表和电流表的改装【情境探究】实验室中的电流表和电压表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的，它们往往都有两个量程，可以根据需要测量不同大小的电压和电流。它们是根据什么原理设计制作的呢？试结合上述现象讨论：将表头G改装为量程为U的电压表需要串联一个分压电阻，根据串联分压的特点，求串联电阻的阻值；将表头G改装为量程为I的电流表需要并联一个分流电阻，根据并联分流特点,求并联电阻的阻值。提示：类型比较电压表的改装电流表的改装改装原理图电阻的连接方式电流计___联一个大电阻电流计___联一个小电阻量程扩大为原来的n倍R=_______R=_____串并(n-1)RggRn1【知识点睛】电压表和电流表的改装(1)改装成电压表:需要将表头串联一个分压电阻,改装的电压表的量程越大,串联的分压电阻越大,改装后电压表的内阻RV=Rg+R越大。(2)改装成电流表:需要将表头并联一个分流电阻,改装的电流表的量程越大,并联的分流电阻越小,改装后电流表的内阻RA=越小。ggRRRR【规律方法】电表改装四要点(1)改装电压表需串联一个大电阻,且串联电阻的阻值越大,改装后电压表的量程越大;(2)改装电流表需并联一个小电阻,且并联电阻的阻值越小,改装后电流表的量程越大;(3)改装过程把表头看成一个电阻Rg,通过表头的满偏电流Ig是不变的;(4)改装后电表的量程指的是当表头达到满偏电流时串联电路的总电压或并联电路的总电流。【典例3】(2013·临沂高二检测)磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很弱,所以在使用时还要扩大量程。已知某一表头G,内阻Rg=30Ω,满偏电流Ig=5mA,要将它改装为量程为0～3A的电流表,所做的操作是()A.串联一个570Ω的电阻B.并联一个570Ω的电阻C.串联一个0.05Ω的电阻D.并联一个0.05Ω的电阻【解题指南】解答本题可把握以下两点:(1)改装成电流表时应并联一个小阻值的电阻;(2)根据量程和并联电路的特点求分流电阻。【解析】选D。电流计改装电流表需并联一个分流电阻，改装后量程为3A。