第11章 第4节 串联电路和并联电路(Word教参)-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（人教版2019）

第4节　串联电路和并联电路 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．掌握串、并联电路的电流、电压和电阻的关系。 2．掌握将小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理 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 通过建立简化模型，应用串、并联电路规律分析电流表及电压表的改装原理，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 [对应学生用书P77] 知识点一 串、并联电路的特点 串联电路 并联电路 电流 电流处处相等，I＝I1＝I2＝…＝In 总电流等于各支路电流之和，I＝I1＋I2＋…＋In 电压 总电压等于各部分电压之和，U＝U1＋U2＋…＋Un 总电压与各支路两端电压相等，U＝U1＝U2＝…＝Un 总电阻❶ 总电阻等于各部分电阻之和，R＝R1＋R2＋…＋Rn 总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和，＝＋＋…＋ 1．串联电路的总电阻大于电路中任意电阻。(　√　) 2．并联电路的总电阻小于电路中任意电阻。(　√　) 3．并联电路中某电阻变大时，总电阻减小。(　×　) 知识点二 电压表和电流表的电路结构 1．表头：小量程的电流表，符号为G。 2．表头的三个参数：满偏电流Ig、满偏电压Ug、内阻Rg，根据欧姆定律，三个参数之间的关系是Ug＝IgRg❷。 3．改装❸ (1)电压表改装❹：测量较大的电压时，将表头上串联一个较大的电阻，就改装成了电压表。 (2)电流表改装❺：测量较大的电流时，将表头上并联一个较小的电阻，就改装成了量程较大的电流表。 1．电压表中串联的电阻的作用是分去一部分电流。(　×　) 2．改装后电压表的量程越大，其串联的分压电阻就越大。(　√　) 3．若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后，分流电阻和电流表两端的电压相等。(　√　) 批注❶：串、并联电路中，所有电阻作为一个整体，它的效果相当于一个电阻R，这个等效电阻R就是电路的“总电阻”。总电阻与所有分电阻之间的关系为等效替代关系。 批注❷：(1)从电路的角度看，表头就是一个小电阻。 (2)与普通电阻不同的是，当有电流通过时，指针会发生偏转，显示流过该电阻的电流值。 (3)表头同样遵循欧姆定律。 批注❸：这种改装从原理上来说属于“采样测量”，通过测量部分得知整体的情况。有个成语叫作“窥斑见豹”说的就是这个道理。 批注❹： 批注❺： [对应学生用书P78] 探究点一　对串、并联电路的理解　(物质观念之形成) ►情境探究 如图所示，图甲为电阻R1、R2、R3组成的串联电路；图乙为电阻R1、R2、R3组成的并联电路。 　 (1)图甲中总电压U与各电阻两端电压UR1、UR2、UR3存在怎样的关系？各电阻两端电压与电阻存在怎样的关系？ (2)图乙中总电流I与各支路电流I1、I2、I3存在怎样的关系？各支路的电流与电阻存在怎样的关系？ 提示：(1)U＝UR1＋UR2＋UR3，各电阻两端电压与电阻成正比。 (2)I＝I1＋I2＋I3，各支路的电流与电阻成反比。 ►探究归纳 1．串、并联电路总电阻的比较 比较 串联电路的总电阻R总 并联电路的总电阻R总 不同点 n个相同电阻R串联，总电阻R总＝nR n个相同电阻R并联，总电阻R总＝ R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 多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小 2.关于电压和电流的分配关系 (1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比。 推导：在串联电路中，由于U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3，…，Un＝InRn，I＝I1＝I2＝…＝In，所以有＝＝…＝＝＝I。 (2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比。 推导：在并联电路中，U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3，…，Un＝InRn，U1＝U2＝…＝Un，所以有I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I总R总＝U。 ►对点例练 如图所示的电路，将A、B两端接入10 V电源，电压表示数为3 V，拆去A、B两端电源，再将C、D两端接入10 V电源，电压表示数为7 V，则R1∶R3的值为(　　) A．1∶1 B．7∶3 C．49∶9 D．100∶21 C　解析：将A、B两端接入10 V电源时，R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，由于串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和，所以R1两端的电压U1＝U－U2＝10 V－3 V＝7 V。由欧姆定律可得R1＝，R2＝，则＝＝。拆去A、B两端电源，再将C、D两端接入 10 V电源，R2与R3