15.4 电阻的串联和并联（教学课件）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（沪科版）

第十五章 探究电路 义务教育物理课程标准实验教科书编写组  编著 上海科学技术出版社 致老师、同学 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约70MB. 本ppt共有39张、2段视频，可根据需要选择点播. 本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. 视频 资源 ①动画见解—《串、并联电路的等效电阻》 ②动画见解—《欧姆定律在串、并联电路中的应用》 免责 声明 ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 　电阻的串联和并联 第十五章 探究电路 第四节 通过实验和推导理解串联电路和并联电路的等效电阻及其计算公式。(科学思维、科学探究) 01 会利用串、并联电路特点和欧姆定律解答和计算串、并联电路问题。(科学思维) 02 通过实验探究，经历从猜想与假设到实验的过程，在实验中认识总电阻与原串联或并联电阻之间的“等效替代”关系。(科学探究) 03 学习目标 课后作业全解 03 学习新课 01 课堂总结 02 综合提升训练 04 目录导航 导入新课 想一想 小华在修理电器时，发现其中一个100Ω的电阻烧坏了，需要摘除更换。但是他店里暂时没有100Ω的电阻，只有200Ω、50Ω的电阻若干个。请你想一想，能否利用其中的电阻组合起来，替代原来100Ω的电阻吗？ 串联或并联电路的总电阻和各部分电阻之间又有什么关系呢？学习欧姆定律后，这个问题就不难解决了。 学习新课 01 第四节　电阻的串联和并联 知识一 电阻的串联 如果用一个电阻 R 代替两个串联着的电阻 R1、R2 接入电路后，电路的状态不变，即 R两端的电压和通过它的电流都与原来的相同，R 就叫做这两个串联电阻 R1、R2的总电阻。 并联电路的总电阻和它的分电阻也存在这种“等效替代”关系。 1. 总电阻的概念 S A R I=0.4A S R2 R1 A I=0.4A 知识一 电阻的串联 【提出问题】两个或几个电阻串联之后的总电阻比参与串联的各个分电阻的阻值是大些还是小些? 【猜想与假设】由于导体的电阻和导体的长度有关，所以导体越长，电阻越大。几个电阻串联后相当于增加了导体的长度，总电阻应当比各个分电阻都大些。 2. 实验探究：串联电路的总电阻和分电阻的大小关系 【进行实验与收集证据】 （1）将一个定值电阻R接在图中的A、B之间，闭合开关，记下电流表的示数； （2）将两个同样阻值的电阻R串联起来，接在A、B之间，闭合开关，再记下电流表的示数； （3）在A、B之间换上三个串联着的同样阻值的电阻R，闭合开关，再记下电流表的示数。 知识一 电阻的串联 【数据分析】 A、B间接入的电阻 电流表的示数/A 分析 一个电阻 0.6 在同一电源下，随着串联电阻个数的增加，电流表的示数在减小，说明A、B之间的总电阻在变大。 二个电阻串联 0.3 三个电阻串联 0.2 【实验结论】 串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。 知识一 电阻的串联 如图所示，两个电阻R1、R2串联，设总电压为U，通过的电流为I，R1、R2两端的电压分别为U1、U2，总电阻为R。 根据欧姆定律I=U/R得U=IR，所以 U1=IR1 U2=IR2 U=IR 由串联电路中电压的特点知U=U1+ U2 所以 R=R1+R2 3. 理论推导：串联电路总电阻与分电阻的关系 结论：串联电路的总电阻等于各分电阻之和。 知识一 电阻的串联 根据串联电路的电流规律知， I1=I2=I 由欧姆定律可知：U1=I1R1 U2=I2R2 所以 4. 串联电路中电阻的分压关系 结论：在串联电路中，各串联电阻起到分担电源电压的作用，各电阻分担的电压与其电阻大小成正比。 = __ U2 U1 __ R2 R1 知识一 电阻的串联 【例题1】汽车油量表的工作原理图如图所示。R0是定值电阻，R是滑动变阻器，它的金属滑片连在杠杆的一端，根据由_____表改装而成的油量表指针所指刻度就可以知道油箱内油面的高度。 当司机行驶时，油箱内油量下降，R接入电路的电阻值_____，油量表的示数______。（选填“变大”或“变小”） R0与油量表串联在电路中，所以油量表即电流表。 当汽车行驶时，油箱内油量减少，浮标下降，变阻器滑片P上升，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻 R总=R+R0变大，由I=U/（R+R0）可知，电路中的电流变小，油量表的示数变小。 电流 变大 变小 知识一 电阻的串联 【例题2】如图所示，电源电压U=24V，定值电阻R0=4Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω  2A”，电压表量程为0~15V。 （1）求当电压表示数U=6V时，通过定值电阻R0的电流？ （2）求当电压表示数U=6V时，电阻R的阻值是多大？ （3）请分析说明，为保障电路安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值？ （1）分析电路图可知，R与R0串联，电压表测R0两端的电压，当U=6V时，通过定值电阻R0的电流为 （2）由（1）可知，当U=6V时，电路中的电流为1.5A，此时R两端的电压为 U2=U-U0=24V-6V=18V 则此时滑动变阻器的电阻R2为 （3）当电压表的示数为15V时，电路中的电流为 电流已大于电路中允许通过的最大电流2A，所以此时电路中的总电阻应为 所以滑动变阻器接入电路的最小阻值Rmin=R总-R0=12Ω-4Ω=8Ω 知识一 电阻的串联 知识二 电阻的并联 【提出问题】两个或几个电阻串联之后的总电阻比参与并联的各个分电阻的阻值是大些还是小些? 【猜想与假设】由于导体的电阻和导体的横截面积有关，所以导体横截面积越大，电阻越小。几个电阻并联后相当于增加了导体的横截面积，总电阻应当比各个分电阻可能都小些。 1. 实验探究：并联电路的总电阻和分电阻的大小关系 【进行实验与收集证据】 （1）将一个定值电阻R接在图中的A、B之间，闭合开关，记下电流表的示数； （2）将两个同样阻值的电阻R并联起来，接在A、B之间，闭合开关，再记下电流表的示数； （3）在A、B之间换上三个并联着的同样阻值的电阻R，闭合开关，再记下电流表的示数。 【数据分析】 A、B间接入的电阻 电流表的示数/A 分析 一个电阻 0.6 在同一电源下，随着并联电阻个数的增加，电流表的示数在增大，说明A、B之间的总电阻在变小。 二个电阻串联 1.2 三个电阻串联 1.8 【实验结论】 电阻并联后总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值小。 知识二 电阻的并联 如图所示，两个电阻R1、R2并联，设电路两端的总电压为U，总电流为I ，通过R1、R2的电流分别为I1、I2，总电阻为R。 根据欧姆定律得I1=U1/R1 I2=U2/R2 I=U/R 由并联电路中的特点知：I=I1+I2 U=U1=U2 所以 2. 理论推导：并联电路总电阻与分电阻的关系 结论：两个并联电阻的总电阻的倒数，等于两个分电阻的倒数之和。 __ __ 1 R1 = 1 R R2 1 + 知识二 电阻的并联 根据欧姆定律，R1和R2两端的电压分别为 U1= I1R1 U2= I2R2 由并联电路中电压特点，U1=U2 即 I1R1= I2R2 所以 3. 并联电路中的分流关系 结论: 在并联电路中，各支路中的电流跟各支路电阻成反比。 __ __ R1 R2 = I1 I2 知识二 电阻的并联 想想议议 小华发现其中一个100Ω的电阻烧坏了，需要更换。但是他店里暂时没有100Ω的电阻，只有200Ω、50Ω的电阻若干个。你现在知道该怎样连接得到100Ω的电阻了吧？ 方法一：把两个50Ω的电阻串联在一起，则总电阻为 R=R1+R2 = 100Ω 方法二：把两个200Ω的电阻并联在一起，则总电阻为 = += + = R= 100Ω 知识二 电阻的并联 知识二 电阻的并联 【例题3】两个电阻 R1、R2（R1＞R2），下列情况中阻值最小的是（　　） 串联电路的总电阻大于任何一个电阻，并联电路的总电阻小于任何一条支路的电阻，所以，四种情况中阻值最小的是两电阻并联时的总电阻，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 A B C D C 知识二 电阻的并联 【例题4】如图所示，电阻R1为10Ω ， 电源两端电压为12V。开关S闭合后，求: （1）当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为 40Ω时， 通过电阻R1的电流 I1 和电路的总电流I； （2）当滑动变阻器接入电路的电阻R3为 20Ω时，通过电阻R1的电流I1′ 和电路的总电流 I′ 。 （1）根据并联电路电压的特点，电阻R1和R2两端的电压均等于电源两端电压U=12V 由欧姆定律得 = =1.2A 通过R2的电流：= =0.3A 所以总电流 I=I1+I2=1.2A+0.3A=1.5A （2）同理可求得 = =1.2A 通过电阻R3的电流 = =0.6A 所以总电流 I ′ =I1 ′ +I2′ =1.2A+0.6A=1.8A 02 课堂总结 第四节　电阻的串联和并联 课堂总结（1） 动画讲解——《串、并联电路的等效电阻》 课堂总结（2） 动画讲解——《欧姆定律在串、并联电路中的应用》 课堂总结（3） 串联电路电流、电压、电阻的规律 串联电路 电流 电压 电阻 分压规律 串联电路两端的总电压等于各串联用电器两端的电压之和。 串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。 串联电路中，各电阻两端的电压与它们电阻的大小成正比。 串联电路中电流处处相等。 课堂总结（4） 并联电路电流、电压、电阻的规律 并联电路 电流 电压 电阻 分流规律 并联电路干路中的电流等于各支路的电流之和。 并联电路中各支路两端的电压都相等。 并联电路总电阻的倒数，等于各并联电阻的倒数之和。 并联电路中，各支路电流与支路电阻大小成反比。 04 综合提升训练 第四节　电阻的串联和并联 1．两个电阻串联，若其中一个电阻增大，则总电阻________；两个电阻并联，若其中一个电阻增大，则总电阻________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 变大 变大 两个电阻串联，总电阻等于两个电阻之和，故其中一个电阻增大，则总电阻变大。 两个电阻并联，总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和，故其中一个电阻增大，则总电阻变大。 综合提升训练 2．下列说法错误的是（　　） A．串联电路中，任何一个分电阻总小于串联的总电阻 B．并联电路中，并联的总电阻等于各分电阻的倒数之和 C．串联电路中，电阻越大，它两端的电压就越高 D．并联电路中，电阻越大，通过它的电流就越小 B 综合提升训练 A．由于串联电路总电阻等于各串联电阻之和，则串联电路中任何一个电阻小于串联总电阻，故A正确，不符合题意； B．并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和，故B错误。 C．由于串联电路中电流相等，电阻越大，根据U=IR可知它两端的电压就越大，故C正确，不符合题意； D．由于并联电路中电压相等，电阻越大，根据I=U/R 可知通过它的电流就越小，故D正确，不符合题意。 故选B。 综合提升训练 3. 电阻R1与R2并联后接入电路，两端所加电压为24 V，如果R1为80Ω，通过R2 的电流为0.2 A，电路中的总电流是多少？电阻R2的阻值是多少？ （1）由于电阻R1与R2并联，所以 R1与R2两端电压相等为24V，则通过 R1的电流 I1= U/ R1=24 V/ 80Ω=0.3A 干路电流为各支路电流之和，则电路中的总电流 I= I1+I2= 0.3A+ 0.2A= 0.5A （2）R2的阻值 R2= U/ I2=24V/ 0.2A =120Ω 4. 如图所示，电阻R1 为10Ω，电源两端电压为 6V。开关S 闭合后，求: （1）当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为50Ω时，通过电阻R1 的电流I； （2）当滑动变阻器接入电路的电阻R3为20Ω时，通过电阻R1的电流I ′ 。 R1 R S P （1）如图，因为串联电路电流处处相等；R1两端的电压U1=IR1； R2两端的电压U2=IR2 ；根据串联电路电压的规律U=U1+U2， 有 U =IR1+IR2=I(R1+R2) 可求得：= =0.1A （2）同（1）的分析一样，可求得R3、R1串联时，电路中的电流为0.2A。 综合提升训练 综合提升训练 5. 如何用一个电流表和一个已知电阻来测量某未知电阻的阻值？小林设计了图所示的电路。实验时，已知R1为20 Ω，在闭合S的情况下，断开S1时电流表的读数是0.15 A，闭合S1时电流表读数是0.21 A。整个实验过程中电池的电压不变，求被测电阻R2的阻值。 解析见下页 由电路图可知，开关闭合前，电路为R1的简单电路，电流表测通过R1的电流，开关闭合后，R1与R2并联，电流表测干路电流；因为并联电路中各支路独立工作、互不影响，故开关S闭合前后，通过R1的电流不变，由并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知，通过R2的电流为 I2=I-I1=0.21A-0.15A=0.06A 并联电路中各支路两端的电压相等，根据根据欧姆 定律可得，有 U=U1=U2=I1R1=I2R2=0.15A×20Ω=3V 则R2的阻值 综合提升训练 6．如图是某同学为汽车设计的油量表（实际上就是电流表）原理示意图，R0是定值电阻，R是滑动变阻器，则向油箱里正常加油时，油量表的示数会______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；油箱加油过满时，电路______（选填“会”、“不会”）被短路。若换用电压表改装成油量表，要求油面升高时电压表示数变大，电压表应并联在图中______（选填“R”、“R0”）两端。 变大 R0 解析见下页 不会 综合提升训练 向油箱里正常加油时，浮标升高，滑动变阻器的滑片下移，电阻变小，根据可知，电流变大，即油量表（电流表）的示数变大。 油箱加油过满时，滑片向下移动到a端，此时电路为R0的简单电路，可以起到保护电路的作用，所以电路不会被短路。 由图知，定值电阻R0与变阻器R串联，油面升高时，滑片向下移动，变阻器接入电路的电阻减小，根据串联电路的分压规律可知，滑动变阻器分得的电压变小，则定值电阻分得的电压变大，所以电压表应并联在图中R0的两端。 综合提升训练 7．在如图所示电路中，电源电压为9V不变，电阻R1阻值为10Ω，变阻器R2上标有“20Ω 2A”字样。闭合开关S后，通过R1的电流为0.5A。求： （1） R1两端的电压U1 ； （2）当变阻器滑片移至最右端时，通过R1的电流。 （1）电阻R1=10Ω，电流为0.5A，根据欧姆定律 可得，R1两端的电压U1＝I1R1＝0.5A×10Ω＝5 V （2）变阻器滑片移至最右端时，电阻R2＝20Ω，根据串联电路的规律可得，电路的总电阻R＝R1+R2＝10Ω+20Ω＝30Ω 则由欧姆定律可得电路中的电流 = =0.3A 通过R1的电流 I1＝Iˊ＝0.3A 综合提升训练 8．如图电路中，R1=30Ω，R2=20Ω，闭合开关后，电流表的示数为0.3A。求： （1）电阻R1两端的电压是多少？ （2）通过R2的电流是多少？ （3）电路中，干路总电流是多少？ （4）电路总电阻是多少Ω？ 解析见下页 综合提升训练 （1）由题图可知，两电阻并联，电流表测的是R1所在支路电流， 电阻R1两端的电压是U1＝I1R1＝0.3A×30Ω＝9V （2）根据并联电路的电压特点可知，R2的两端电压为 U2＝U1＝U＝ 9V 根据欧姆定律可得，通过R2的电流是 = =0.45A （3）根据并联电路的电流特点可得，干路总电流是 I＝ I1+ I2＝ 0.3A +0.45A＝0.75A （4）根据欧姆定律可得，电路总电阻是 综合提升训练 = =12 Ω $$