第4节 等效电路（教学课件）物理教科版2024九年级上册

该初中物理课件聚焦串并联电路等效电阻、欧姆定律应用及等效电路分析，以维修收音机电阻替换问题导入，通过回顾串并联规律、实验与理论推导等效电阻公式，结合串联分压原理构建知识脉络，辅以实验、例题及学习任务等支架。 其亮点在于融合实验探究与科学推理，如伏安法实验结合欧姆定律推导串联电阻，以等效替代法培养模型建构能力，通过滑动变阻器任务等分层训练强化科学论证。助力学生提升逻辑推理与应用能力，为教师提供清晰教学流程与素养培养路径。

第4节 等效电路 九年级物理上册 •教科版2024年 第五章　欧姆定律 学习目标 01 02 03 04 物理观念 ①知道串、并联电路的等效电阻及各分电阻的关系。 ②理解等效电路的概念，认识其简化电路分析的重要性。 科学思维 ①通过建立等效电路，锻炼学生抽象思维和逻辑推理能力。 ②能利用欧姆定律和串并联电路特点，推导串并联电路中总电阻与各分电阻的关系。 科学探究 通过实验探究，在实验中认识总电阻与原串联或并联的分电阻的“等效替代”关系。学习如何构建等效电路，提高动手操作和实验探究能力。 科学态度与责任 保持对科学的求知欲，培养实事求是的科学态度；通过理论推导，培养理论与实践相结合的思维；认识到物理知识在工程应用中的价值，激发学生对科学的兴趣和责任感。 重点难点 ①了解串、并联电路电阻的特点，理解等效电路； ②欧姆定律在串、并联电路中的应用。 教学重点 ①并联电路的等效电阻的猜想和推导； ②正确运用欧姆定律进行串、并联电路的分析与计算。 教学难点 课堂导入 串并联电路中的电流、电压规律 串联电路中干路电流等于各支路电流之和； I=I1=I2=…=In 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 串联电路电路 电流规律 电压规律 电路 电路图 R1 S I R2 I1 I2 U2 U1 U 并联电路中各处的电流是相等的； I=I1+I2+…+In 并联电路中各支路两端电压相等。 U=U1=U2=…=Un 并联电路电路 知识回顾 课堂导入 　　聪明的小苏在维修爷爷的收音机时，发现收音机中有一只100Ω的电阻坏了，可小聪手边只有几只50Ω的定值电阻， 有什么办法可以解决这个问题呢? 100Ω 50Ω 50Ω 将两个50Ω电阻串联 50Ω 50Ω 将两个50Ω电阻并联 哪一种方法能成功呢？ 我们可以尝试将几个电阻连接起来接入电路，看一看所起的作用跟一个100Ω的电阻单独接入电路所起的作用是否相同。 等效替代法 等效电阻：几个连接起来的电阻所起的作用，可以用一个电阻来代替，这个电阻就是那些电阻的等效电阻。 两只50Ω的定值电阻串联是不是可以替代100Ω的电阻? 串联电路的等效电阻 探究新知一　串联电路的等效电阻 【实验】串联电路的等效电阻 探究新知一　串联电路的等效电阻 R P A S V “伏安法”测电阻电路图 实验过程： 将已知阻值的电阻 R1 和 R2 串联接在电路中，接通电源后，读取电压表和电流表的示数 U 和 I，用欧姆定律算出 R1 与 R2 串联后的等效电阻 R =______。将 R 的值与 R1 、 R2 的值比较，看看 R 跟 R1 和 R2 有什么关系。 R1 P A S V R2 探究新知一　串联电路的等效电阻 分析论证： 　　设串联电阻的阻值为 R1 和 R2，串联后等效电阻为 R。通过它们的电流分别为 I1、I2 和 I，根据欧姆定律和串联电路的特点，有 R=________。 U=U1+U2、I=I1=I2 IR=I1R1+I2R2=IR1+IR2 =I（R1+R2） R=R1+R2 R1与R2串联 R1+R2 理论推导 探究新知一　串联电路的等效电阻 实验和理论推导都证明： 串联电路的等效电阻等于各串联电阻之和。 如两个电阻串联，有R= R1+R2。 探究新知一　串联电路的等效电阻 将导体串联，相当于增大了导体的长度。根据影响导体电阻大小的因素，如图可直观理解，串联电路的等效电阻_____各串联导体的电阻。 串联电阻 将导体并联后其等效电阻又会是怎样的呢？ 大于 【学习任务一】串联电路的等效电阻 将两只滑动变阻器串接起来，如图所示，把a、b接入电路后，要使两只变阻器的总电阻最大，则滑片P1、P2的位置（　　） A．P1放在最左端，P2放在最右端 B．P1放在最右端，P2放在最左端 C．P1放在最右端，P2放在最右端 D．P1放在最左端，P2放在最左端 A 探究新知一　串联电路的等效电阻 探究新知一　用电压表和电流表测量电阻 解：由图可知，两滑动变阻器串联；根据题意可知，要使这两只变阻器接入电路中的总电阻最大，必须让每个变阻器的电阻丝都全部接入电路； 对于左边的变阻器，滑片右边的电阻丝接入电路，应该把滑片P1移到最左端；对于右边的变阻器，也是滑片左边的电阻丝接入电路，应该把滑片P2移到最右端，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 【变式训练】串联电路的等效电阻 一个灯泡正常发光时的电流强度为0.2安，电压为3伏。现要把它接在4伏电源上仍能正常发光，该灯泡必须（　　） A．串联一个10欧电阻 　　B．并联一个10欧电阻 C．串联一个5欧电阻 　　D．并联一个5欧电阻 A 探究新知一　串联电路的等效电阻 解：灯泡的电阻为： 电路中的总电阻： 根据串联电路具有分压作用可知，应该串联电阻：R′=R-RL=20Ω-15Ω=5Ω。 故选：A。 探究新知二　并联电路的等效电阻 并联电路的等效电阻 【实验】并联电路的等效电阻 实验过程：将已知阻值的电阻 R1 和 R2 并联接在电路中，接通电源后，读取电压表和电流表的示数 U 和 I，用欧姆定律算出 R1 与 R2 并联后的等效电阻 R =______。将 R 的值与 R1 、 R2 的值比较，看看 R 跟 R1 和 R2 有什么关系。 R P A S V P S V A R1 R2 “伏安法”测电阻电路图 探究新知二　并联电路的等效电阻 分析论证： 　　设并联电阻的阻值为 R1 和 R2，并联后等效电阻为 R。通过它们的电流分别为 I1、I2 和 I，根据欧姆定律和并联电路的特点，有 ___________。 S R1 R2 I1 I2 U1 U2 U I I=I1+I2、U=U1=U2 R1与R2并联 理论推导 R U R1 U1 = = + R2 U2 R1 U + R2 U = R1 1 + R2 1 U（　　　　） = R1 1 + R2 1 R 1 = R1 1 + R2 1 R 1 探究新知二　并联电路的等效电阻 实验和理论推导都证明： 并联电路的等效电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。 如两个电阻并联，有 R1 1 + R2 1 = R 1 探究新知二　并联电路的等效电阻 　　将导体并联相当于增加了导体的横截面积，两个电阻并联的总电阻 _____每一个支路的电阻。 小于 串联电阻 【学习任务二】并联电路的等效电阻 如图的四个电路中，电源电压U相同，R1＜R2，电路的总电阻由小到大的顺序是（　　） A．甲 乙 丙 丁 B．丁 丙 乙 甲 C．丁 甲 乙 丙 D．丙 乙 甲 丁 C 解：因为电阻并联时阻值最小，串联时阻值最大，且R1＜R2；所以：电路的总电阻由小到大的顺序是：丁、甲、乙、丙。 故选：C。 探究新知二　并联电路的等效电阻 【变式训练】并联电路的等效电阻 如图甲所示电路，闭合开关S，电流表和电压表的示数如图乙和丙所示， 下列分析正确的是（　　） A．灯L与电阻R串联 B．电路的总电阻大于电阻R的阻值 C．通过电阻R的电流是0.40A D．电源两端的电压为3.0V C 探究新知二　并联电路的等效电阻 解：A、由图可知，灯L与电阻R并联，故A错误； B、并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和，电阻并联后总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小，故B错误； C、由图可知，灯L与电阻R并联，电流表A测通过R的电流，电流表所接的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，电流表示数为0.40A，故C正确； D、由图可知，灯L与电阻R并联，电压表V测电源电压，电压表所接的量程为0～3V，分度值为0.1V，电压表示数为1.5V，故D错误。 故选：C。 探究新知二　并联电路的等效电阻 探究新知三　串联电路的分压原理 串联电路的分压原理 【例题】有一只灯泡，它正常发光时灯丝的电阻是8.3Ω，正常工作时的电压是2.5V。如果我们只有电压为6V的电源，要使灯泡正常工作，需要串联一个多大的电阻？ 分析 如图所示画出电路图。给灯泡串联一个电阻R2，可分去一部分电压，使灯泡两端的电压 U1 为正常工作电压2.5V。 解：电阻 R2 分去的电压： U2 = U - U1 = 6 V - 2.5 V = 3.5 V 电路中的电流： I= R1 U1 = 8.3Ω 2.5V ≈ 0.3A 需要串联的电阻： R2= I U2 = 0.3A 3.5V ≈ 11.7Ω 通过例题可以看出: 串联电阻具有分压的作用。 探究新知三　串联电路的分压原理 串联电阻如何分压呢?有没有什么规律呢? 探究新知三　串联电路的分压原理 【实验】串联电路的分压原理 实验过程：按照电路图连接电路，将已知阻值的电阻 R 和滑动变阻器RP串联接在电路中，先后将电压表并联在电阻 R 和滑动变阻器RP两端，调节滑动变阻器，观察电压表的示数变化。 R P S V 探究新知三　串联电路的分压原理 分析论证： R P S V R1与RP串联 推导: UP U1 = I2RP I1R1 = IRP IR1 = RP R1 I1=IP=I UP U1 = RP R1 U2 U1 = R2 R1 将滑动变阻器视作等效电阻R2 结论：串联电路中电压的分配与电阻成正比。 探究新知四　等效电路 等效电路 　　在许多情况下，人们常根据作用效果的相同，来对复杂问题进行简化处理。现代电子技术中，在分析一些复杂电路时，人们可以用一个简单的电路代替它，确保电流和电压的输入、输出关系不变，使问题得到简化。这个简单的电路就是复杂电路的等效电路。 探究新知四　等效电路 1. 设R1=R2=R3=10Ω，求此电路的等效电阻R123。 R23 1 = R2 1 + R3 1 = 10Ω 1 + 10Ω 1 = R23 5Ω = R123 5Ω R1 + R23 = 10Ω + = 15Ω R1 R2 R3 R1 R23 R123 探究新知四　等效电路 2. 设R1=R2=R3=10Ω，求此电路的等效电阻R123。 = R12 R1 + R2 R123 R1 R2 R3 R3 R12 = 10Ω + 10Ω = 20Ω R123 1 = R12 1 + R3 1 = 20Ω 1 + 10Ω 1 R123 ≈ 6.7Ω 【学习任务三】等效电路 如图所示的是将复杂电路等效一个简单电路的过程，已知：R2=R3=10Ω，R1=5Ω，则可知R23=____Ω，R123=____Ω。 10 探究新知四　等效电路 R1 R2 R3 R1 R23 R123 5 探究新知四　等效电路 解：（1）R2，R3两电阻并联，则 （2）R1，R23两电阻串联，则R123=R1+R23=5Ω+5Ω=10Ω 故答案为：5，10。 【变式训练】等效电路 分析复杂电路中各用电器的连接关系时，为了将电路简化，通常先把电路中的电流表和电压表进行简化处理。正确的处理方式是（　　） A．把电流表看成是一根导线 B．把电流表看成是断路 C．把电压表看成是一根导线 D．把电压表看成是断路 AD 探究新知四　等效电路 解：AB、由于电流表内阻很小，故在简化电路时，可以将电流表看成小电阻，视为导线或短路，故A正确、B错误； CD、由于电压表内阻很大，理想电压表内阻为无穷大，故应将电压表视为断路，故C错误、D正确。 故选：AD。 探究新知四　等效电路 观察活动 0 0 0 0 　　电阻箱是常见的变阻器。右图是旋盘式电阻箱内部的连接方式，从等效电路的角度考虑，电阻箱是如何使两接线柱之间电阻为所需阻值的呢？ 电阻箱 电阻箱的读数是______。 8102Ω 课堂小结 等效电路 串联电路的等效电阻 并联电路的等效电阻 串联电路的分压原理 等效电路 U2 U1 = R2 R1 R=R1+R2 = R1 1 + R2 1 R 1 【解析】解：n个阻值相同的电阻R串联后的总电阻R串=nR，由题意知，两个相同电阻串联的总电阻R串=8Ω，所以每个电阻的阻值 n个阻值相同的电阻R并联后的总电阻 因此它们并联后的总电阻 故选：A。 课堂练习 1.（2023秋•天府新区期末）有两个电阻阻值相同，串联后总电阻为8Ω；那么这两个电阻并联后总电阻为（　　） A．2Ω　　　　　B．4Ω C．8Ω 　　 D．16Ω A 【解析】解：实验证明，在其它条件不变时，导体的横截面积越大，导体的电阻越小；由图可知，两个电阻并联，相当于增大了导体的横截面积，所以两个电阻并联的总电阻小于每一个支路的电阻；根据总电阻公式可知，4Ω和6Ω两个电阻并联的总电阻的倒数 2.（2023秋•温江区校级期末）如图解释了并联电路的等效电阻关系，两导体并联相当于增加了导体的__________。4Ω和6Ω两个电阻并联的总电阻是_____Ω。 课堂练习 横截面积 2.4 故答案为：横截面积 ；2.4。 3. 如图所示，滑动变阻器M的总电阻为10Ω，滑动变阻器N的总电阻为200Ω，电阻R的阻值约为20Ω．为了使电压表的示数略微增大，应该（　　） A．把N的滑片向左移一小段距离 B．把M的滑片向左移一小段距离 C．把N的滑片向右移一小段距离 D．把M的滑片向右移一小段距离 A 课堂练习 【解析】解：A、把N的滑片向左移一小段距离，它的阻值会变小，但由于它的阻值相对来说还是很大（比如之前连接的是100Ω，现在向左移动一小段后，阻值为95Ω），这样通过它的电流只是略微增大，从而使得通过R的电流略微增大，则R两端的电压略微增大。 B、把M的滑片向左移一小段距离，它的阻值会变小，由于它的最大阻值本来就很小，再稍微一减小（比如之前连接的是8Ω，现在向左移动一小段后，阻值为5Ω），这样通过M的电流就会明显增大，从而使得通过R的电流明显增大，则R两端的电压明显增大。所以B不符合题意。 C、C的情况和A正好相反，会使R两端的电压略微减小，不符合题意。 D、D的情况和B正好相反，会使R两端的电压明显减小，不符合题意。 故选：A。 课堂练习 4. （2017秋•青羊区校级期中）对如图的电路图分析正确的是（　　） A．L1与L2并联，A测量L2的电流 B．L1与L2并联，V1与V2的示数应该相等 C．L1与L2串联，V1测量电源电压 D．L1与L2串联，V1与V2的示数之和等于电源电压 课堂练习 C 【解析】解：因电流表的内阻很小在电路中相当于导线、电压表的内阻很大在电路中相当于断路，所以，电流从电源的正极出发时，依次经开关、电流表、灯泡L2、灯泡L1回到电源的负极，即电流只有一条路径，即为串联，故AB不正确； 电流表串联在电路中测电路中的电流，电压表V1并联在电源的两端测电源的电压，电压表V2并联在L2两端测L2两端的电压，故C正确； 因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，两电压表的示数之和不等于电源的电压，故D不正确。 故选：C。 课堂练习 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业： 探究、推导并联电路中电流的分配规律。 谢谢聆听 谢谢聆听 $