第11章 第4节 串联电路和并联电路-【名师导航】2024-2025学年高中物理必修第三册同步课件(人教版)

第十一章　电路及其应用 第4节　串联电路和并联电路 2 学习 任务 1．经历串、并联电路的电流关系和电压关系的理论分析过程，掌握其特点。 2．经历推导串、并联电路电阻关系的过程，理解串、并联电路的电阻关系。 3．理解将小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理，并会进行有关的计算。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 3 关键能力·情境探究达成 01 知识点一　串、并联电路的特点 知识点二　电压表和电流表的电路结构 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 4 知识点一　串、并联电路的特点 1．定义 (1)串联电路：把几个导体(用电器)依次首尾连接，接入电路的连接方式，如图甲所示。 (2)并联电路：把几个导体(用电器)的一端连在一起，另一端也连在一起，再将两端接入电路的连接方式，如图乙所示。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2．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＝______________ 总电流等于各支路________： I＝______________ I1＝I2＝…＝In 电流之和 I1＋I2＋…＋In 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测   串联电路 并联电路 电压 总电压等于各部分________： U＝______________ 各支路两端电压____： U＝______________ 总电阻 总电阻等于各部分电阻____： R＝______________ 总电阻倒数等于各支路电阻________：＝＋…＋ 电压之和 U1＋U2＋…＋Un 相等 U1＝U2＝…＝Un 之和 R1＋R2＋…＋Rn 倒数之和 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 如图所示，城市的夜景变得越来越好看了，尤其是亮化提升后的照明和灯光秀让我们的城市夜色绚丽多彩，让市民的夜生活更加丰富多彩。那么这些灯是怎么连接的呢？ 提示：有些灯是串联连接的，有些灯是并联连接的。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 1．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们的阻值成正比。 (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。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2．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 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 角度1　串并联电路 【典例1】　(多选)一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω。另有一电压为100 V的测试电源，则(　　) A．当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40 Ω B．当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40 Ω C．当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80 V D．当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80 V √ √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 AC　[当c、d端短路时，等效电路如图甲所示，R总＝R1＋＝40 Ω，同理可知，当a、b端短路时，R总＝R2＋＝128 Ω，选项A正确、B错误；当a、b两端接通测试电源时，等效电路如图乙所示，根据欧姆定律得I＝＝ A＝2 A，所以Ucd＝IR3＝80 V，当c、d两端接通测试电源时，等效电路如图丙所示，根据欧姆定律得I′＝＝ A＝ A，所以Uab＝＝25 V，选项C正确、D错误。 ] 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 规律方法　解决简单混联电路的方法 (1)准确地判断出电路的连接方式，画出等效电路图。 (2)准确地利用串、并联电路的基本规律、特点。 (3)灵活地选用恰当的物理公式进行计算。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [跟进训练] 1．如图所示电路，电压保持不变，当开关S断开时，电流表的示数为0.6 A，当S闭合时，电流表的示数为0.9 A，则两电阻阻值之比R1∶R2为(　　) A．1∶2　 B．2∶1 C．2∶3 D．3∶2 √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 A　[由题图知，当S断开时，电流表示数I1＝0.6 A，则R1＝，当S闭合时，I总＝I1＋I2，I2＝I总－I1＝0.3 A，则R2＝，所以R1∶R2＝1∶2，A正确。] 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 角度2　电路的等效与简化 【典例2】　如图所示的两电路中，R1∶R2∶R3＝1∶2∶3，电流表和电压表均为理想电表，在两电路a、b两端各加一相同恒定的电压U后，A1和A2示数分别为I1和I2，V1和V2示数分别为U1和U2，则(　　) A．I1∶I2＝3∶5　U1∶U2＝3∶5 B．I1∶I2＝3∶5　U1∶U2＝5∶9 C．I1∶I2＝5∶9　U1∶U2＝3∶5 D．I1∶I2＝5∶9　U1∶U2＝5∶9 √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 C　[由题可知，甲图三个电阻是并联关系，A1测的是R2和R3的电流，A2测的是R1和R2的电流，故＝＝，乙图中三个电阻是串联关系，V1测的是R1和R2的电压，V2测的是R2和R3的电压，故＝＝，故选C。] 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 规律方法　电路的简化原则及方法 1．电路的简化原则 (1)无电流的支路可去掉。 (2)两等势点间的电阻可省去或视为短路。 (3)理想导线可长可短。 (4)节点沿理想导线可任意移动，但不得越过电源、用电器等。 (5)理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2．电路的简化方法 (1)找出各个节点后标上字母。 (2)判定各节点电势的高低。 (3)将各节点按电势高低自左向右(或自上而下)依次排列，再将各节点之间的支路画出。 (4)将画出的等效图加工整理。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [跟进训练] 2．如图所示的电路图中，R1＝R2＝8 Ω， R3＝R4＝4 Ω，AB之间电压为6 V，求： (1)电流表A1和A2的读数； [解析]　A端电势高，B端电势低，电流由高电势流向低电势，画出电路中各处的电流方向如图甲所示 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 电流表A1和A2均为理想电流表，故C、D两点电势相等，E、F两点电势相等，则R1、R2、R3三个电阻有两个共同的连接点C(D)点和E(F)点，所以电阻R1、R2、R3是并联关系，最后跟R4串联，其等效电路如图乙所示 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 电流表A1测量的是通过电阻R2、R3的总电流，电流表A2测量的是通过R1和R2的总电流。 (1)　R1、R2、R3三个电阻并联的总电阻设为R并，则有 ＝＝ Ω 解得R并＝2 Ω 电路的总电流为I＝＝ A＝1 A 并联部分的电压为U并＝IR并＝1×2 V＝2 V 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 通过R1、R2、R3三个电阻的电流分别为 I1＝＝ A＝0.25 A I2＝＝ A＝0.25 A I3＝＝ A＝0.5 A 由图乙可知，电流表A1的示数是通过R2与R3的电流之和，则有 ＝I2＋I3＝0.25 A＋0.5 A＝0.75 A 电流表A2的示数是通过R1与R2的电流之和，则有 ＝I1＋I2＝0.25 A＋0.25 A＝0.5 A。 [答案]　0.75 A　0.5 A　 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [跟进训练] 2．如图所示的电路图中，R1＝R2＝8 Ω，R3＝R4＝4 Ω，AB之间电压为6 V，求： (2)R1和R4两端的电压之比。 [解析]　设R4两端电压为U4，因为UAB＝U并＋U4 所以R4两端的电压U4＝UAB－U并＝4 V 又U1＝U并＝2 V 则＝＝。 [答案]　1∶2 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 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，通过表头的电流可以从刻度盘上读出来。 2．表头的三个参数：满偏电流Ig、__________、内阻Rg，根据欧姆定律，三个参数之间的关系是________。 满偏电压Ug Ug＝IgRg 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 3．改装 (1)电压表改装：测量较大的电压时，将表头上____一个____的电阻，就改装成了电压表。 (2)电流表改装：测量较大的电流时，将表头上____一个____的电阻，就改装成了量程较大的电流表。 串联 较大 并联 较小 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 (1)小量程电流表有哪三个参数？三个参数之间有什么关系？ (2)对于小量程电流表，其额定电压比较小，如何将该电流表改装成大量程的电压表？ (3)对于小量程电流表，其额定电流比较小，如何将该电流表改装成大量程的电流表？ 提示：(1)三个参数：内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug，Ug＝IgRg。 (2)需将表头串联一个阻值较大的分压电阻，改装成大量程的电压表。 (3)需将表头并联一个阻值较小的分流电阻，改装成大量程的电流表。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 1．两表改装对比   改装成电压表V 改装成电流表A 内部电路 扩大后的量程 U I 电阻R的作用 分压 分流 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测   改装成电压表V 改装成电流表A 电阻R的数值 R＝－Rg＝(n－1)Rg R＝＝ 电表的总电阻 RV＝Rg＋R＝ RA＝＝ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2．电表改装问题的四点提醒 (1)改装为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)改装为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。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 角度1　电流表的改装 【典例3】　实验室常用的两个量程的电流表原理如图所示。当使用O、A两接线柱时，量程为0.6 A；当使用O、B两接线柱时，量程为3 A。已知电流计的内阻Rg＝25 Ω，满偏电流Ig＝3 mA，求分流电阻R1和R2的阻值。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [解析]　并联分流电路的特点就是电压相同，在改装的电流表中，各量程达到满偏电流时，通过“表头”的电流仍为满偏电流。接O、A时，有 IgRg＝(I1－Ig)(R1＋R2) 接O、B时，有Ig(Rg＋R2)＝(I2－Ig)R1 联立以上两式，把Ig＝0.003 A，Rg＝25 Ω，I1＝0.6 A，I2＝3 A，代入解得 R1＝ Ω，R2＝ Ω。 [答案]　R1＝ Ω　R2＝ Ω 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [跟进训练] 3．有一个小量程的电流表的表头，它的内阻是30 Ω，满偏电流是1 mA，现要将它改成量程为0.6 A的电流表，需要(　　) A．串联一个0.05 Ω的电阻 B．并联一个0.05 Ω的电阻 C．串联一个0.5 Ω的电阻 D．并联一个0.5 Ω的电阻 √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 B　[把满偏电流是1 mA的小量程电流表改成量程为0.6 A的电流表，需要并联一个电阻分流，并联电阻大小为R并＝＝ Ω≈0.05 Ω，故选B。] 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 角度2　电压表的改装 【典例4】　如图所示是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～10 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω，满偏电流Ig为1 mA，求电阻R1，R2的值。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [解析]　当使用a、b两个端点时有 U1＝Ig(Rg＋R1) 当使用a、c两个端点时有 U2＝Ig(Rg＋R1＋R2) 代入数据解得R1＝9.5 kΩ，R2＝90 kΩ。 [答案]　R1＝9.5 kΩ，R2＝90 kΩ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 规律方法　电表改装的步骤 (1)先明确小量程电流表G的两个参数：Ig、Rg，并算出满偏电压Ug＝IgRg。 (2)用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻 ①改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻以分压，R＝－Rg。 ②改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻以分流，R＝Rg。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [跟进训练] 4．(多选)一个电流表的满偏电流Ig ＝ 1 mA，内阻为200 Ω。要把它改装成一个量程为10 V的电压表，下列说法正确的是(　　) A．应在电流表旁串联一个9 800 Ω的电阻 B．应在电流表上并联一个10 000 Ω的电阻 C．改装之后的电压表内阻为10 000 Ω D．改装之后的电压表内阻小于200 Ω √ √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 AC　[改装成一个量程为10 V的电压表，需串联一个电阻。电流表与电阻的电压之和等于10 V，即Ig(Rg＋R)＝U，得R＝9 800 Ω，A正确，B错误；改装后的电压表总电阻为RV＝Rg＋R＝10 000 Ω，C正确，D错误。] 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 角度3　改装的电表偏角及读数问题分析 【典例5】　两个完全相同的电流表G，分别改装成0～3 V和0～15 V的电压表，正确的说法是(　　) A．两个电压表串联接入电路后，它们的读数之比是1∶1 B．两个电压表串联接入电路后，它们的指针偏转的角度之比是1∶1 C．两个电压表并联接入电路后，它们的读数之比是1∶5 D．两个电压表并联接入电路后，它们的指针偏转的角度之比是1∶5 √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 B　[把电流表改装成大量程电压表，应串联一定值电阻分压，两个完全相同的电流表G，分别改装成0～3 V和0～15 V的电压表，则有U1m＝Ig(Rg＋R1)＝IgRV1＝3 V，U2m＝Ig(Rg＋R2)＝IgRV2＝15 V，可知改装后两电压表内阻之比为＝，两个电压表串联接入电路后，通过两个电压表的电流相等，则它们的读数之比为＝＝，故A错误；两个电压表串联接入电路后，通过两个电压表的电流 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 相等，即通过两表头的电流相等，则它们的指针偏转的角度之比是1∶1，故B正确；两个电压表并联接入电路后，两个电压表的电压相等，则它们的读数之比是1∶1，故C错误；两个电压表并联接入电路后，两个电压表的电压相等，则通过两个电压表的电流之比为＝＝＝，则它们的指针偏转的角度之比是5∶1，故D错误。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 规律方法　关于改装电表的偏角及读数问题的四点提醒 (1)表头改装成电流表或电压表后，量程虽然变了，但通过表头的最大电流保持不变。 (2)通过表头的电流决定了表头指针的偏角大小，偏角相同时量程大的示数大。 (3)用两相同表头改装的电流表并联或用两相同表头改装的电压表串联时，通过两表头的电流相同，偏角相同，量程大的示数大。 (4)用相同的表头改装的电流表串联或用相同的表头改装的电压表并联时，改装后的电表示数相同，量程大的偏角小。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 [跟进训练] 5．如图所示电路，将两个相同的电流计分别改装成电流表A1(0～3 A)和电流表A2(0～0.6 A)，把这两个电流表并联接入电路中测量电流，则下列说法中正确的是(　　) A．A1的偏转角为A2偏转角的5倍 B．A2的读数为I时，干路中的电流为6I C．A1的读数为1 A时，A2的读数为0.6 A D．A1的指针还没有满偏，A2的指针已经满偏 √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 B　[电流表是由电流计并联一个电阻改装而成，题中两电流表并联可知两电流计也并联，则流过两表头的电流相等，所以电流表A1和A2的指针偏转角相同，故A错误；由于电流表A1和A2的指针偏转角相同，所以两电流指针同时达到满偏，故D错误；由于电流表A1和A2的指针偏转角相同，电流表A1量程是电流表A2量程的5倍，所以A1和A2的示数之比总是＝，故A1的读数为1 A时，A2的读数为0.2 A；A2的读数为I时，A1的读数为5I，此时干路中的电流为6I，故B正确，C错误。] 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 学习效果·随堂评估自测 02 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 46 1 2 3 4 1．已知通过三个并联支路的电流之比是I1∶I2∶I3＝1∶2∶3，则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为(　　) A．1∶2∶3　B．3∶2∶1　C．2∶3∶6　D．6∶3∶2 D　[由欧姆定律有R＝，在并联电路中，各支路两端电压相等，所以有＝∶∶＝∶∶＝6∶3∶2，D正确。] √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 47 1 2 3 4 2．已知某一表头G，内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝5 mA，要将它改装为量程为0～3 A的电流表，所做的操作是(　　) A．串联一个570 Ω的电阻 B．并联一个570 Ω的电阻 C．串联一个0.05 Ω的电阻 D．并联一个0.05 Ω的电阻 D　[要改装电流表需并联一个分流电阻，设其阻值为R，应有IgRg＝(I－Ig)R，所以R＝≈0.05 Ω，故选D。] √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 48 1 2 3 4 3．电流表的内阻是Rg＝200 Ω，满偏电流Ig＝500 μA，现欲把这个电流表改装成量程为1.0 V的电压表，正确的方法是(　　) A．应串联一个0.1 Ω的电阻 B．应并联一个0.1 Ω的电阻 C．应串联一个1 800 Ω的电阻 D．应并联一个1 800 Ω的电阻 C　[把电流表改装成电压表需串联一个电阻R，改装后U＝Ig(Rg＋R)，解得R＝－Rg＝ Ω＝1 800 Ω，即应串联一个1 800 Ω的电阻，C正确。] √ 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 49 1 2 3 4 4．某电流表内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2 mA，分别按如图甲、乙所示改装成量程为0～0.1 A和0～1 A的两个量程的电流表，试求在图甲、乙两种情况下，R1和R2各为多少。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 50 1 2 3 4 [解析]　根据串联电路的分压作用和并联电路的分流作用来求解。按图甲接法，由并联电路中电流跟电阻成反比，可得 R1＝Rg＝×200 Ω≈4.08 Ω R2＝Rg＝×200 Ω≈0.40 Ω 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 51 1 2 3 4 按图乙接法，量程为0～1 A时，R2和Rg串联后与R1并联；量程为0～0.1 A时，R1和R2串联后与Rg并联，分别得 Ig(Rg＋R2′)＝(1 A－Ig)R1′ IgRg＝(0.1 A－Ig)(R1′＋R2′) 解得R1′≈0.41 Ω，R2′≈3.67 Ω。 [答案]　4.08 Ω　0.40 Ω　0.41 Ω　3.67 Ω 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 52 回归本节知识，自我完成以下问题： 1．串、并联电路的电流、电压、电阻有什么特点？ 提示：(1)电流特点：串联电路中的电流处处相等；并联电路的总电流等于各支路电流之和。 (2)电压特点：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和； 并联电路的总电压与各支路电压相等。 (3)电阻特点：串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和；并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 2．表头的三个参数是什么？它们之间有什么关系？ 提示：内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug，Ug＝IgRg。 第4节　串联电路和并联电路 课时分层作业 关键能力·情境探究达成 学习效果·随堂评估自测 $$