7.3 串联电路-2024-2025学年沪教版（上海）物理 九年级上册

7.3 串联电路 第 七 章 电路 1 知道什么是串联电路，掌握串联电路的特点，会连接串联电路（重点）。 会分析实验数据，掌握串联电路的电流规律（重点）。 会分析实验数据，掌握串联电路的电压规律（重点）。 会分析实验数据，掌握串联电路的电阻规律（重点）。 会分析实验数据，掌握串联电路的动态变化（重难点）。 学会进行串联电路的故障分析。 学 习 目 标 新 课 引 入 这些灯是怎样连接的？ 3 现有下列器材：一个电源、两个灯泡、一个开关和一些导线，要想让两个小灯泡都发光，可以有几种接法？根据自己所连接的电路，尝试画出电路图。 ？ 做 一 做 串联电路 L1 L2 S 1. 两个小灯泡首尾顺次连接到电路中，我们就说这两个小灯泡是串联。 L2 L1 S 2 .在串联电路中，电流的路径只有一条，通过L1的电流通过L2，通过L2的电流通过L1。 一、串联电路 自 主 探 究 5 实验：连接串联电路 （1）按照如图连接串联电路，观察开关控制两个小灯泡发光的情况。 提示：连接电路后，需检查电路连接无误，然后方可闭合开关。 （2）将其中一个小灯泡拿下来，观察另一个小灯泡的发光情况。 （3）依次把开关接到电路中的不同位置，观察开关的控制作用是否变化。 L1 S L2 L1 S L2 L1 S L2 ① L2 L1 S ② L2 L1 S S ③ L2 L1 6 讨论分析： （1）先闭合开关，再断开开关，观察两个小灯泡的发光情况。 现象：闭合开关，两灯都亮；断开开关，两灯都不亮。 串联电路中，用电器工作互相干扰 开关控制电路上的所有用电器 现象：开关位置改变后，其控制两个小灯泡的情况不发生变化。 开关位置改变后，其控制作用不变 （3）把开关改接到电路中的不同位置，观察开关控制两个小灯泡的情况。 （2）将其中一个小灯泡取下来，观察另外一个小灯泡的发光情况。 现象：将其中一个小灯泡取下来，另外一个小灯泡也不亮了。 实验结论： 在串联电路中，用电器(灯泡)工作时相互影响。开关控制整个电路，开关的位置改变后，它的控制作用不变。 定义 电路元件逐个顺次连接起来的电路。 特点 电路不分叉，电流只有一条通路，通过上一个元件的电流同时也完全通过下一个元件； 一个用电器由于断开不能工作，其他用电器也不能工作。 开关的作用 开关控制电路上所有用电器；开关位置的改变，其控制作用不变。 1. 串联电路： 【例1】 几个电灯串联，接通电源后，如果其中一个电灯的灯丝断了，电路的其他部分没有发生故障，则其余的电灯将(　　) A．仍然亮　　　　　　 B．不亮 C．有的亮，有的不亮 D．无法判断 B 【解析】 串联电路中只有一条电流路径，其中一个灯泡灯丝断了，整个电路断路，没有电流通过，故其余的电灯均不亮。 你能做吗？ 家庭电路中，哪些是串联的？ 想 一 想 家庭中的用来装饰居室、烘托欢乐气氛的单条彩色小灯泡，则是串联而成的。 想 一 想 电流表两次的示数是相等的。 在测量小灯泡的电流时，我们可以将电流表串联在小灯泡的任意一侧。如图甲乙所示，电流表接在小灯泡电流流入端和电流流出端时，电流表示数的大小有什么关系？ S L A S L A 甲 乙 二、串联电路的电流规律 S L2 A B C L1 在串联电路中，流过A、B、C各点的电流大小可能存在什么关系？ IA ＝IB ＝ IC IA ＞IB ＞IC 【提出问题】 IA ＜IB ＜IC 【进行猜想】 实验：探究串联电路中各处电流的关系 电源、电流表、开关、不同规格的小灯泡、导线若干 【实验器材】 【实验设计】 按下面的电路图连接电路，分别测量A、B、C三点的电流。 把测量数据记录在表格中。 次数 A点电流IA/A B点电流IB/A C点电流IC/A 1 2 3 【实验表格】 （2）换上另外两个规格不同的灯泡，再次测量各点的电流，看看是否还有同样的关系。 【实验结论】 串联电路中，各处电流都相等。 【实验步骤】 （1）按上面的电路图连接实物电路，分别测量A、B、C三点的电流。 L2 L1 （1）在连接电路时，开关一定断开； （2）电流表的“+”“-”接线柱不能接反； （3）电流表的量程要选择合适，为了使读数精确，能用小量程的一定不能选用大量程，可用“试触法”选择合适的电流表量程； （4）连好电路后，先用开关试触，观察电流表的指针偏转情况，确认无误后，方可进行实验。 【注意事项】 【实验评估】 （1）若开始实验，开关闭合时，电流表的指针反向偏转，原因是什么? 提示：电流表的“+”“-”接线柱接反了。 （2）若在进行实验时，发现电流表的指针正向偏转过小，原因是什么？ 提示：电流表的量程选择过大。 （3）若在进行实验时，发现电流表的指针正向偏转过大，原因是什么？ 提示：电流表的量程选择过小。 想一想? 如图所示，小阳用电流表探究串联电路中的电流关系，他分别用电流表测电路中A、B、C三处的电流，得知IA＝0.2 A，则IB＝_______，IC＝_______。 A B C L1 L2 0.2 A 0.2 A 练一练 自 主 探 究 如图所示，将两个灯泡串联后接在电源的两端，则AB之间、BC之间、AC之间的电压可能有什么关系？ 提出问题 猜想假设 （1） AC之间电压等于AB之间电压与BC之间的电压之和； （2） AC之间电压大于AB之间电压与BC之间的电压之和； （3） AC之间电压小于AB之间电压与BC之间的电压之和。 三、串联电路电压的规律 （1）分别把电压表连在图甲、图乙和图丙所示电路中的 AB两点、BC 两点、AC 两点，将实验测得的数据记录在实验表格中。 （2）换上另外两个规格不同的小灯泡，重复上面的实验步骤，再测量两次。 实验电路 实验步骤 实验器材 电源、规格不同的灯泡、电压表、开关、导线若干 序号 电压 灯两端电压U1 / V 灯两端电压U2 / V 灯两端电压U / V 1 2 3 实验表格 实验结论 串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U＝U1＋U2。 想想做做 生活中常常把一节电池的负极和另一节电池的正极连在一起组成电池组。用这样的办法可以把两节、三节或更多的电池串联起来使用。 分别测量每节电池两端的电压，然后测量这个电池组两端的电压。它们之间有什么关系？ 实验结论：串联电池组两端的电压等于每节电池两端电压之和，即U＝U1＋U2 ＋U3。 练习：如图甲所示电路，电源电压为 6 V ，当 S 闭合时，电压表的读数如图乙所示，则 L1 两端的电压为＿＿＿V，L2 两端的电压为＿＿＿V。 1.5 4.5 牛刀小试 1. 电路图和实物图的连接（连接时开关要断开） 2. 连接电路过程中，开关要断开（保护电源和电路） 3. 电压表的使用和读数 4. 电压表常见问题分析（①电压表指针反偏，说明电压表正负接线柱接反；②电压表指针正偏过小，说明量程选择过大；③电压表指针正偏过大，到达右边没有刻度处，说明量程选择过小） 5. 电路故障分析 6. 改变电源电压或换用不同的灯泡多次实验的目的（保证总结得出的实验规律的普遍性和正确性） 7. 实验设计的完善 8. 实验评价和数据分析 实验结论：串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和；并联电路各支路电压相等。 例2 “探究串联电路的电压关系”的实验电路如图1所示。 （1）为了使探究得出的结论具有普遍意义，L1、L2应该选择______（选填“相同”或“不相同”）的小灯泡。 不相同 实验小组 L1两端 电压/V L2两端 电压/V 串联总 电压/V 1 1.4 3.1 4.5 2 3.0 1.3 4.4 3 1.1 1.7 2.9 4 1.8 1.2 3.0 （2）小明根据图甲连接好电路，闭合开关，电压表示数如图乙所示，为了使实验结果更准确，接下来他应该________ _______________________________。 （3）测出L1两端的电压后，小明断开开关，准备拆下电压表，改接在B、C之间。小聪认为小明的操作太麻烦，只需将与A点相连的导线改接到C点即可。小聪的办法是否正确？答：_________。 断开电 不正确 （4）测量完成后，进行小组交流讨论。上表选录了四个小组的数据，你认为这些数据是否合理，请说明理由。 答：____________________________________________ ___________________________________________________ _________________________________。 路，把电压表改接小量程重新测量 各组数据在误差范围，与串联电路的电压 合理； 规律是相符的，都符合“串联电路中电路两端的总电压等于电路中各部分的电压之和”的规律 29 【解析】（1）为了使实验的结论具有普遍性，应该选用不同的小灯泡进行多次实验才能得出结论。 （2）题图中电压表的指针偏转太小，说明量程选择太大，应该换用小量程测量。 （3）这样的做法是错误的，因为这样做正负接线柱会接反，电压表指针反转，不能正确的测量电压值。 （4）这些数据是合理的，因为它们在误差范围内都符合“串联电路中电路两端的总电压等于电路中各部分的电压之和”的规律，与我们的实验结论是相符的。 30 （1）连接或改接电路时，开关必须_____。 （2）图中，如果两个小灯泡都不亮，电压表有示数，则电路故障可能是小灯泡______。 （3）我们要用不同的灯泡完成多次实验才得出结论而不是通过一次实验就得出结论，这是为了_______________________。 断开 L1开路 使实验的结论具有普遍性 【解析】（1）连接或改接电路时，开关必须断开； （2）两小灯泡都不亮，说明电路有开路情况，电压表有示数，说明从电源两极到电压表两端是通路，L2不会开路，所以L1 开路； （3）一次实验数据具有偶然性，多次测量的结论具有普遍性； （4）由题意可知，两个小灯泡L1、L2以及电源两端的电压均为3 V，所以并联电路两端的总电压和各支路两端的电压相等。 【变式训练】在探究“串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”时，小明同学想用图甲中的器材组成电路，其中一个电压表测量电源两端的电压、一个电压表测量某一个灯泡两端的电压，请你帮助他完成下述工作(电源电压不超过3V)。 甲 （1）在虚线框内画出电路图。 （2）用笔画线表示导线，将实物图连成实验电路。 （3）正确操作后，测量电源两端电压和灯泡两端电压的两电压表示数分别如图乙a、b所示，则电源两端的电压为__________V，被直接测量的灯泡两端的电压为__________V。 （4）根据串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系得：另一个灯泡两端的电压为__________ V。 乙 2.8 1.6 1.2 例3 如图所示，电源电压为6 V，闭合开关后，电压表的示数为4 V，下列描述不正确的是（ ） A．L1两端电压为2 V B．L1两端电压为4 V C．L2两端电压为4 V D．L1和L2两端电压之和为6 V 【解析】本题考查串联电路的电压规律。因为电压表测L2两端的电压，所以L2两端的电压U2＝4 V，又因为L1、L2串联，则L1和L2两端电压之和为6 V，所以L1两端的电压为U1＝U－U2＝6 V－4 V＝2 V。综上所述，ACD正确，B错误。故选B。 B 【变式训练】小明按图甲的电路进行实验，当闭合开关用电器正常工作时，电压表 和 的指针偏转角度完全一样，如图乙所示，则L1两端的电压为_______V，L2两端的电压为_____ V。 8 2 36 　　导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 1．欧姆定律 　　表达式 I = U R R= U I U= IR R U I （必须对应于同一段电路的同一时刻） 变形公式 R（Ω） 单位： I（A） U（V） 复 习 提 问 　　（1）串联电路中各处的电流是相等的； I=I1=I2=…=In 　　（2）串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和。 U=U1+U2+…+Un 2．串联电路中的电流、电压规律： R2 U I R1 U1 U2 I2 I1 例1：如图所示，R1 =20 Ω，滑动变阻器R2最大阻值为50 Ω，当滑片P滑到最右端时，电流表示数0.2A，求： （1）电源电压； （2）串联电路的总电阻。 A V R1 R2 S P R1和R2两端电压分别为 U1 = I1 R1 = 0.2 A×20 Ω =4V U2= I2 R2= 0.2 A×50 Ω =10V 电源电压U总 = U1 ＋ U2 =4V＋10V =14V R总 =　　 =　　　 = 70 Ω U总 I总 14V 0.2 A （2）串联的总电阻 解：（1）串联电路中I总 = I1 = I 2= 0.2 A 四、串联电路电压阻的规律 电阻串联相当于增大导体的长度。 串联总电阻比任何一个分电阻都大。 等效替代法 R1 R2 R串 电阻的串联 知识讲解 串联电路的总电阻与分电阻的关系(理论推导) R1 R2 U1 U总 U2 由欧姆定律变形公式可得： U1=IR1 U2=IR2 U总=IR总 串联电路中：U总=U1+U2 即：IR总=IR1+IR2 R总=R1+R2 结论：串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。 I I I R总 I U总 串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。 R串＝ R1＋ R2 n个阻值相同的电阻R0串联，总电阻 R串=nR0 总结 例4：如图所示，电阻R1为10Ω，电源两端电压为6V。开关闭合后，求： （1）当滑动变阻器R2接入电路的电阻为50Ω时，通过电阻R1的电流I ； （2）当滑动变阻器R2接入电路的电阻为20Ω时，通过电阻R1的电流I′。 R1 R2 S P 解:由图可知，R1与R2串联。 （１）串联的总电阻是R=R1+R2=10Ω+50Ω=60Ω I= 　 　=　　　 　= 0.1 A U R 6 V 60 Ω 通过R1的电流为 （２）串联的总电阻是R ′ =R1+R2 ′ =10Ω+20Ω=30Ω 通过R1的电流为 I ′ = 　 =　　　 = 0.2 A U R ′ 6 V 30 Ω 串联电路的计算 R1一定 　　例5．变阻器的滑片P向右移动过程中，三个电表的示数如何变化？ 分析： ＿＿＿＿； 示数变大 V2 V1 A 示数变小 ＿＿＿＿； ＿＿＿＿。 R2 ↑→ R ↑→I↓= I1 ↓ = I2 U1 ↓ U2 ↑ U不变 A R1 R2 S P V2 V1 示数变小 五、动态电路分析 连接方式 电流路径 工作特点 开关控制 1个 开关控制整个电路，与位置无关 用电器同时工作相互影响 L2 L1 串联电路 课 堂 小 结 电流规律：电流处处相等 表达式：I=I1=I2=…=In ？ 课 堂 小 结 串联电路中电压的规律 串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和。 U=U1+U2+…+Un 串联电路的总电阻与分电阻的关系 R1 R2 U1 U总 U2 由欧姆定律变形公式可得： U1=IR1 U2=IR2 U总=IR总 串联电路中：U总=U1+U2 即：IR总=IR1+IR2 R总=R1+R2 结论：串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。n个阻值相同的电阻R0串联，总电阻R串=nR0 I I I R总 I U总 课 堂 小 结 　　求解电路计算题的步骤 　（1）根据题意分析各电路状态下电阻之间的连接方式，画出等效电路图。 　（2）通过审题，明确题目给出的已知条件和未知量，并将已知量的符号、数值和单位，未知量的符号，在电路图上标明。 　（3）每一步求解过程必须包括三步： 写公式——代入数值和单位——得出结果。 课 堂 小 结 $$