内容正文:
15.3 串联电路和并联电路 导学案
在电学知识体系中,串联电路和并联电路是两种基础且重要的电路连接方式。通过这份导学案,同学们将深入学习它们的特点、识别方法等内容,为后续电学知识的学习筑牢基础。
一、学习目标(简写版)
1. 理解串联电路和并联电路的连接方式,掌握两种电路的基本特点。
1. 学会运用多种方法识别串联电路和并联电路。
1. 能够准确绘制电路图与实物图,并实现两者的对应转化。
1. 认识串联电路和并联电路在生活中的广泛应用,体会物理与生活的紧密联系。
二、学习重难点
重点
1. 串联电路和并联电路的连接方式、电流路径、用电器工作特点等基本特征。
1. 利用电流流向法、节点法等方法准确识别串联和并联电路。
1. 按照规范要求绘制电路图,根据电路图连接实物图。
难点
1. 复杂电路中串联和并联的识别,尤其是含有多条支路和多个用电器的电路。
1. 电路图与实物图的对应转化,确保元件连接顺序和方式准确无误。
1. 分析生活中电路的连接方式,理解其工作原理与特点。
三、知识点自主预习填空
1. 串联和并联
0. 串联电路是指把电路元件______连接起来的电路。在串联电路中,电流只有______条路径,各用电器之间相互______(填 “影响” 或 “不影响”)。
0. 并联电路是指把电路元件______连接起来的电路。在并联电路中,电流至少有______条路径,各支路用电器之间相互______(填 “影响” 或 “不影响”)。
11. 串联和并联的识别方法
0. 电流流向法:从电源的正极出发,沿着______的方向,看电流是否有分支。若电流无分支,为______电路;若电流有分支,为______电路。
0. 节点法:在电路中,不论导线多长,只要其间没有______等元件,则导线两端点可看成同一个点,通过分析节点之间的连接关系来判断电路是串联还是并联。
12. 电路图与实物图的对应画法
0. 画电路图时,应使用规定的______,且元件分布要______,导线要横平竖直,不能交叉。
0. 根据电路图连接实物图时,要按照一定的顺序,从电源的______极出发,依次连接各元件,直到电源的______极。
13. 生活中的电路
0. 家庭电路中的用电器一般是______联连接的,这样各用电器可以______工作,互不影响。
0. 装饰用的小彩灯一般是______联连接的,一个小彩灯损坏,其他小彩灯______(填 “能” 或 “不能”)正常工作。
四、知识点讲解与要点剖析
知识点一:串联和并联
1. 串联电路
(1)定义:两个或两个以上的用电器顺次连接到电路中,这种连接方式叫做串联。
(2)串联电路的特点:
①连接特点:逐个顺次---首尾相连。
②电流路径:只有一个。
③开关控制特点:开关能同时控制所有的用电器,与开关的位置没有关系。
④用电器工作特点:各用电器互相影响,一个用电器坏了,其他用电器都不能工作。
2. 并联电路
(1)定义:两个或两个以上用电器并列连在一起再连接到电路中,这种连接方式叫做并联。
(2)并联电路的特点:
①连接特点:并列连接---首首尾尾相连。
②电流路径:电流有两条(或多条)路径;
③开关控制特点:干路的开关控制整个干路,支路的开关只控制本支路。
④用电器工作特点:各元件可以独立工作,一个用电器坏了,其他支路用电器不受影响。
(3)室外的路灯、家庭中各用电器都是并联的,电冰箱中的灯泡和压缩机之间是并联的。
3. 串并联电路的区别
项目
串联电路
并联电路
概念
电路元器件逐个首尾顺次连接的电路连接方式叫串联
电路元器件并列连在电路中的电路连接方式叫并联
电流流
向图
特点
电流只有一条路径,没有分支,无干路、支路之分
电路有两条或多条分支,干路和任一支路可构成一条电流路径,电流有两条或多条路径
有无分叉
无
有
开关作用
开关控制整个电路,开关位置对它的控制作用没有影响
干路开关控制整个电路,支路开关只控制它所在的那条支路
用电器间
是否相互
千扰
各用电器互相干扰,若其中一个断开,其他用电器均无法工作
各用电器互不干扰,若其中一个断开,其他用电器可照常工作
知识点二:串联和并联的识别方法
方法
串联电路
并联电路
定义法
各用电器首尾顺次连接
各用电器“首与首相连,尾与尾相连”,并联连接
电流流向法(电流路径法)
电路只有一条路径
电流在某处分为几条支路,在另一处又重新汇合,即有多条电流的路径
拆除法(断路法)
拆除一个用电器,电路是断路,其他用电器也不能工作
拆除一个用电器,其他用电器仍有电流通过,仍能工作
短路法
用导线将某一用电器短路,其他用电器仍能工作
用导线将某一用电器短路:其他用电器不能工作。此时电源短路,为防止损坏电源,要用触接法
节点法(移点法)
不论导线多长,只要其间没有电源和用电器等,导线的两端可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。具体方法如下:第一步,把共线的节点用同一符号表示,如图所示
第二步,把同一符号的节点移到一起,如图所示
第三步,整理成规范的电路图,利用电流路径法判断
知识点三:电路图与实物图的对应画法
1. 根据实物图画电路图的方法
(1)替换法:所谓替换法就是先将实物图中的元件用规定的符号替换下来,再将符号整理成规范电路图的一种方法。
(2)节点法:所谓节点法就是找出电路中电流的分流点和汇流点,以这些点为分界,将电路分成几段来画的方法。
具体步骤:如下图所示,先找出节点(并联电路的分流点和汇流点)的位置,画出干路如图甲;对照实物图找出各条支路并画出来,如图乙;将干路与支路连接起来组成完整的电路图,如图丙。
2. 根据电路图连接实物图的方法(以并联电路为例)
(1)分析电路图,在电路图上找出分流点和汇流点,明确每个元器件所处的位置。
(2)先支后干法:
3. 标号法:
从电源正极开始,先在电路图中各元件的符号两端标出序号,再在对应的实物图中各元件两端标上对应的序号,最后按照电路图连接实物电路。
知识点四:生活中的电路
1.生活中的串联电路
用来装饰店堂、居室,烘托欢乐气氛的彩色小灯泡多数是串联的,有少数是串联和并联组合而成的。
2.生活中的并联电路
家庭中各个用电器都是并联的,街道两旁的路灯是并联的,竟赛用的抢答器的电路是并联的,电冰箱中的灯泡和压缩机是并联的。
3.电路的设计
明确电路中有哪些用电器,根据用电器能否单独工作,判断它们是串联还是并联;电路中有几个开关,分别控制哪些用电器;再根据开关在串联电路和并联电路中的控制作用不同合理安排开关的位置。设计好电路后,要根据题意进行检验。
五、效果检测(判断正误)
1. 串联电路中电流只有一条路径,各用电器相互不影响。( )
1. 并联电路中各支路用电器之间相互影响。( )
1. 用电流流向法判断电路时,若电流有分支,则为串联电路。( )
1. 画电路图时,元件符号可以随意绘制。( )
1. 家庭电路中的用电器都是串联连接的。( )
六、思维导图
七、归纳总结
1. 串联电路是元件逐个顺次连接,电流一条路径,用电器相互影响;并联电路是元件并列连接,电流至少两条路径,用电器互不影响。
1. 识别串并联电路可用电流流向法和节点法,电流流向法关注电流路径分支,节点法分析节点连接关系。
1. 绘制电路图要使用规范符号,合理布局;连接实物图需依据电路图,保证元件连接顺序和方式准确。
1. 家庭电路中用电器多为并联,可独立工作;装饰小彩灯一般串联,一个损坏全不工作。理解串并联电路特点,有助于分析生活中的电路现象和故障。
八、课后作业
一、单选题
1.如图所示的电路图中,当开关S闭合后,两盏灯并联的电路是( )
A. B.
C. D.
2.在小明的卧室里,同一盏吊顶灯用两个开关控制,一个安装在进门处,另一个安装在床头附近.操作任意一个开关均能独立地开灯和关灯,下面四幅图中能够满足要求的是(其中A中的S1及C中的S1,S2为单刀双掷开关)
A. B.
C. D.
3.为了方便关灯,需要在每个卧室的门边和床边都安装一个开关,无论拨动哪一个开关,都可以控制卧室照明灯的打开或关闭,则下列设计的电路符合要求的是( )
A.
B.
C.
D.
4.某智能家居系统设计要求:当呼唤系统时,整个系统做好工作准备(相当于闭合开关S):当发出语音“拉开窗帘”(相当于闭合开关S1),电动机工作拉开窗帘;当发出语音“打开台灯”(相当于闭合开关S2),台灯工作。下列设计符合要求的是( )
A. B.
C. D.
5.如图所示的灭蚊拍具有灭蚊和照明功能,当只闭合开关时,灭蚊拍能灭蚊但灯不亮;当和都闭合时,灭蚊拍既能灭蚊又能照明。选项中设计的电路图符合上述功能的是( )
A. B.
C. D.
6.小闽为康养中心的老人设计服务信号电路图,灯亮表示提醒卫生服务,电铃响表示呼叫医疗服务。下图中不符合要求的是( )
A. B.
C. D.
7.旅客进动车站时需要完成刷身份证和人脸识别双重验证,电动机才会打开闸门。若每重验证相当于一个开关,验证成功相当于开关闭合,下列电路设计中能实现上述功能的是( )
A. B.
C. D.
8.某校在校园入口安装人脸识别测温系统。如果识别人脸通过,则开关S1闭合;如果红外测温仪测得的体温在正常范围内,则开关S2闭合。只有同时满足这两个条件,系统才会启动电动机打开闸门。下列电路图设计中符合要求的是( )
A. B.
C. D.
二、填空题
9.如下图所示,L1、L2,是两个相同的小灯泡,A、B、C、D是四个接线柱,若用导线将AB和CD分别连接起来,则灯L1、L2是 联的;若用导线只将BD连接起来,则灯L1、L2是 联的;若用导线只将AC连接起来,则会发生 .
三、作图题
10.如图所示,请用笔画线代替导线,在图中将剩下的两根导线连入电路,完成电路连接。要求:两灯并联,开关在干路,电流表测量干路电流,导线不能交叉。
九、答案与解析
(一)自主预习填空答案
1. 逐个顺次;一;影响;并列;两;不影响
1. 电流;串联;并联;电源、用电器
1. 电路元件符号;均匀;正;负
1. 并;独立;串;不能
(2) 课后作业答案及解析
1.B
【详解】A.图中电流从正极出发,经L1、开关、灯泡L2、回负极,只有一条电流路径,故为串联电路,故A错误;
B.图中电路从正极出发,开始分支,一支流向灯泡L1,一支流向灯泡L2,然后共同经开关S回负极为并联,故B正确;
C.由图可知,电流从正极出发,经开关S,灯泡L2、L1回负极,只有一条电流路径,为串联电路,故C错误;
D.由图可知,电流从正极出发,经灯泡L1、L2、开关S回负极,只有一条电流路径,为串联电路,故D错误。
故选B。
2.C
【详解】A、图中S1为单刀双掷开关,S2为单刀开关,当S2断开时,无论S1往哪个方向掷,灯泡都不能发光,故不能满足要求;
B、图中两个单刀开关串联,相互影响,只有两个开关都闭合时,灯泡才发光,故不能满足要求;
C、图中S1和S2为单刀双掷开关,S1接1时灯泡不发光,S1接2时灯泡发光;S2接1时灯泡发光,S2接2掷时灯泡不发光,任意一个开关都可以开灯、关灯,故可以满足要求;
D、图中两个单刀开关并联,闭合S1或S2都能使灯泡发光,但是只有两个开关都断开时,灯泡才熄灭,故不能满足要求.
3.B
【详解】A.由图可知,A中开关与单刀双掷开关串联,只闭合一个开关时,灯依然处于断路状态,故 A不符合题意;
B.B中任一开关的开闭都可改变电路的开闭状态,故 B符合题意;
C.C中,两开关并联,当在一个开关闭合后,电路变为通路,改变另一个开关的状态,电路无法变为开路,故C不符合题意;
D.D中,只有闭合与照明灯串联的开关,照明灯才会亮,当闭合另一个开关会导致电源短路,故D不符合题意。
故选B。
4.B
【详解】A.图中三个开关和电动机与灯泡串联,三个开关都闭合时,电动机和台灯工作,故A不符合题意;
B.图中电动机和灯泡并联,开关S在干路中,开关S1和电动机在一条支路,开关S2和灯泡在另一条支路,当呼唤系统时,整个系统做好工作准备(相当于闭合开关S),当发出语音“拉开窗帘”(相当于闭合开关S1),电动机工作,当发出语音“打开台灯”(相当于闭合开关S2),台灯工作,故B符合题意;
C.图中开关S1和开关S并联后再和电动机串联,闭合开关S或闭合开关S1,电动机都工作,闭合开关S2,台灯工作,故C不符合题意;
D.图中闭合开关S,台灯工作,再闭合开关S2,灯泡被短路,电源被短路,可能会烧坏电源,故D不符合题意。
故选B。
5.D
【详解】根据题意可知,灭蚊网可单独工作,但是灯不能单独工作,所以,灭蚊网和灯是并联的,干路有总开关控制电路,且灯的支路有单独的开关进行控制,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
6.C
【详解】ABD.图中灯和电铃并联,各个支路都有一个开关独立工作,且开关只控制这一条支路的通断,符合设计要求,故ABD不符合题意;
C.图中S2开关在干路上,控制整个电路,干路开关不闭合整个电路都不工作,不能使电铃和灯独立工作,S2闭合电铃工作,只闭合开关S1都不工作,两开关都闭合电铃和灯一起工作,不符合设计要求,故C符合题意。
故选C。
7.A
【详解】A.将S1、S2和电动机M三个元件串联连接,只有当S1和S2同时闭合时,电流才能通过整个电路使电动机工作,完全符合双重验证的要求;故A符合题意;
B.S1和S2并联后再与M串联的设计,会导致只要任意一个验证通过(S1或S2闭合)就能启动电动机,无法实现双重验证的功能;故B不符合题意;
C.S2与M串联后再与S1并联的电路,S1闭合时会导致电路短路,损坏电源,故C不符合题意;
D.S1和M并联后再与S2串联的电路,在S1和S2都闭合时会导致电路短路,损坏电源,故D不符合题意。
故选A。
8.A
【详解】由题意知,只有同时满足人脸识别通过和体温正常这两项条件,系统才会启动电动机打开闸门,说明开关S1闭合和开关S2闭合同时满足,电动机才工作,故两开关只有串联,同时都闭合,电动机才开始工作,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
9. 并 串 短路
【详解】若将接线柱A与B连接,接线柱C与D连接,则电路中有两条电流的流通路径,所以灯L1、L2并联,如下图:
若用导线只将BD连接起来,则电路中有一条电流的路径,所以灯L1、L2串联,如下图:
若用导线只将AC连接起来,则会造成电源短路
10.
【详解】由题意可知,开关控制整个电路,电流表测干路中的电流,则开关和电流表应在干路上,灯L1和灯L2分别在一条支路上,如下图所示:
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