16.2 串、并联电路中电压的规律（培优教学课件）物理新教材人教版九年级全一册

人教版 九年级全一册 16.2 串、并联电路 中电压的规律 第十六章 电压 电阻 导入新课 小彩灯串联时，电压之间有什么关系? 并联时电压之间又有什么关系? 家用电器通常要并联在电路中，而节日小彩灯有的是串联，有的是并联。 学习目标 物理观念 了解串、并联电路中电压的规律，能应用串、并联电路中电压的规律解释生活中的相关现象。 科学思维 在分析实验数据、得出结论的过程中，发展归纳推理能力。 科学探究 能设计探究串、并联电路中电压规律的实验方案，能正确使用电压表进行测量、收集数据，会分析数据并得出结论。 科学态度 与责任 在探究串、并联电路中电压规律的过程中，养成严谨求实的科学态度，具有与他人合作交流的意识。 重点难点 重点 通过实验探究总结出串、并联电路中电压的关系，使学生熟练掌握电压表的使用和读数方法。 难点 探究“串联电路的电压规律”的实验设计、如何观察记录、如何分析并得出结论。 学习内容 1. 串联电路的电压规律 2. 并联电路的电压规律 3. 课堂小结 4. 练习与应用 5. 提升训练 一、串联电路的电压规律 第2节 串、并联电路中电压的规律 一、串联电路电压的规律 1. 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 （1）提出问题 我们知道，在只有一个小灯泡的电路中，灯泡两端的电压与电源两端电压是相等的。那么，两个或两个以上用电器组成的串联电路中，各用电器两端的电压与电源两端电压有什么关系？请做出猜想。 S L2 A B C L1 UAB UBC UAC 例如，在图所示的串联电路中，灯L1两端的电压UAB、灯L2两端的电压UBC与电源两端电压UAC之间有什么关系？ 一、串联电路电压的规律 （2）猜想与假设 猜想1：串联电路中的总电压等于 各用电器两端的电压之和。 猜想2：串联电路中的总电压与各用 电器两端的电压相等。 猜想3：…… S L2 A B C L1 UAB UBC UAC 一、串联电路电压的规律 （3）设计实验 ①设计实验电路并画出电路图如图所示。 ②选用不同规格的小灯L1、L2连接电路。 ③将电压表的两端分别连到A与B、B与C、A与C，测量电压UAB、UBC、UAC。 ④改变两个小灯泡的规格，重做上述实验。 S L2 A B C L1 UAB UBC UAC 分析这些电压之间的关系，就可以找出串联电路中电压的规律。 一、串联电路电压的规律 （4）进行实验 ①根据电路图连接电路，根据电源电压选择电压表的量程。 ②闭合开关，将电压表的两端分别连到A与B（L1两端）、B与C（L2两端）、A与C（电源两端），测量电压UAB、UBC、UAC。 ③改变两个小灯泡的规格，重做上述实验。 一、串联电路电压的规律 ④实验数据 实验次数 L1两端电压 UAB/V L2两端电压UBC/V 电源两端电压UAC/V 1 1.8 1.2 3.0 2 1.1 1.9 3.0 3 1.4 1.6 3.0 （5）实验结论 通过对实验数据的分析可得出结论：串联电路中，电源两端的电压等于各小灯泡两端的电压之和。 一、串联电路电压的规律 （6）交流与评估 ①采用不同规格的小灯泡多次测量的目的是使实验结论具有普遍性，防止偶然性。 ②换用不同规格的小灯泡时，各小灯泡两端的电压会发生改变，但电源两端的电压（总电压）是不变的。 ③采用改变电源电压的方法也能达到多次测量的目的。 一、串联电路电压的规律 实验演示——《探究串联电路电压的规律》 一、串联电路电压的规律 进一步的实验结果表明： 在由两个小灯泡组成的串联电路中，电源两端的电压等于各小灯泡两端的电压之和。 数学表达式：U=U1+U2 这个结论也适用于由多个小灯泡组成的串联电路。 2. 串联电路的电压规律 一、串联电路电压的规律 （1）做一做 把一节干电池的负极和另一节干电池的正极连在一起（串联）组成电池组。用这样的办法可以把两节、三节或更多节电池串联起来使用。 测两节干电池串联的电压 3. 串联电池组的电压 分别测量每节干电池两端的电压，然后测量这个电池组的电压。 它们之间有什么关系？ 一、串联电路电压的规律 （2）实验现象 2节干电池串联，电池组电压为U=3V 3节干电池串联，电池组电压为U=4.5V （3）结论 串联电池组两端的电压等于每节电池两端的电压之和。 即：U=U1+U2+U3+…… U=1.5V×n（每节电池的电压为1.5V，n为电池节数） 一、串联电路电压的规律 【例题1】如图所示，电压表V1、V2的规格相同，闭合开关S，电压表V1的示数为5V，电压表V2的示数为7V，电流表的示数如图乙所示。求： （1）此时灯L1和L2的连接方式以及通过灯泡L1的电流； （2）电源电压； （3）若灯泡L2短路了，此时电压表V1和电压表V2的示数。 串联；L1的电流为0.26A 12V V1示数为12V；V2示数为0V 一、串联电路电压的规律 【解析】 （1）由电路图可知，由于电压表相当于断路，该电路中电流只有一条路径，因此L1与L2串联；电流表接0∼0.6A量程，分度值为0.02A，读数为0.26A；由于串联电路中电流处处相等，因此通过L1的电流为0.26A。 （2）电压表V1测L1两端电压，即U1=5V，电压表V2测L2两端电压，即U2=7V，串联电路总电压等于各部分电压之和，因此电源电压 U=U1+U2=5V+7V=12V （3）L2短路后，L2相当于导线，电路中只有L1接在电源两端，V1测L1两端电压，等于电源电压，因此V1示数为12V；V2并联在L2和电流表两端，电流表也可看作导线，电压表V2被短路，因此V2示数为0V。 一、串联电路电压的规律 【例题2】为了“探究串联电路的电压关系”，设计的电路如图甲所示。 （1）小明根据图甲正确连接好电路，闭合开关，电压表示数如图乙所示，为了使实验结果更准确，接下来他应该断开开关，换用___________重新实验； （2）改正错误后，闭合开关，发现灯泡L1亮，灯泡L2不亮，电压表有示数，电路中的故障是__________； 灯泡L2短路 0∼3V的量程 一、串联电路电压的规律 之和 （3）排除故障继续实验，第1次实验发现两灯泡两端的电压相等，是由于他们使用了规格________（选填“相同”或“不同”）的小灯泡； （4）根据表格得出的结论是：在串联电路中电路两端总电压等于各用电器两端的电压__________； （5）接下来同学们想“探究串联电路的电流关系”，应将电流表__________（选填“串联”或“并联”）接入电路。 相同 串联 实验 次序 L1两端 电压/V L2两端 电压/V 串联总 电压/V 1 1.5 1.5 3.0 2 1.5 3.0 4.5 3 1.5 4.5 6.0 一、串联电路电压的规律 【解析】 （1）图乙中电压表指针偏转过小，说明量程选大了，为了更准确，应换用小量程重新实验，因为小量程测量更精确。 （2）电路是串联的，灯泡L1亮，说明电路是通路，灯泡L2不亮，电压表有示数，则可能是灯泡L2发生短路。 （3）串联时，若灯泡规格相同，则两灯泡两端的电压才会相等，所以这里用了规格相同的小灯泡。 （4）表格里每次总电压都是两个灯泡两端的电压相加，所以结论是：串联电路总电压等于各用电器两端电压之和。 （5）电流表要测量电路中的电流大小，应与之串联接在电路中，所以探究串联电路电流关系时电流表要串联接入电路中。 二、并联电路的电压规律 第2节 串、并联电路中电压的规律 二、并联电路的电压规律 1. 探究并联电路各支路用电器两端电压与电源两端电压的关系 （1）提出问题 在图所示的并联电路中，灯L1两端的电压U1、灯L2两端的电压U2与总电压U之间有什么关系？ （2）猜想与假设 猜想1：并联电路各支路两端的电压之和 等于电源两端的总电压。 猜想2：并联电路各支路两端的电压相等， 并等于电源两端的总电压。 猜想3：…… L1 L2 U1 U U2 二、并联电路的电压规律 （3）设计实验 ①设计实验电路并画出电路图。 ②选用不同规格的小灯泡L1、L2连接电路。根据电源电压选择电压表的量程。 ③将电压表的两端分别连到L1两端、L2两端和电源两端，测量电压U1、U2、U。 ④改变两个小灯泡的规格，重做上述实验。 L1 L2 U1 U U2 二、并联电路的电压规律 （4）进行实验 ①根据电路图连接电路，根据电源电压选择电压表的量程。 ②闭合开关，将电压表的两端分别连到A与B（L1两端）、C与D（L2两端）、电源两端，测量电压UAB、UCD、U。 ③改变两个小灯泡的规格，重做上述实验。 二、并联电路的电压规律 ④实验数据 实验次数 L1两端电压UAB/V L2两端电压UCD/V 电源两端电压U/V 1 2.9 2.9 2.9 2 2.8 2.8 2.8 3 2.8 2.8 2.8 （5）实验结论 通过对实验数据的分析可得出结论： 在并联电路中，电源两端电压与各小灯泡两端的电压相等。 二、并联电路的电压规律 （6）交流与评估 ①当电路中有多个用电器并联时，此结论仍然成立，表达式为 U1=U2=U3=…=Un=U。 ②当把几节相同的新干电池并联时，并联电池组两端的电压等于一节干电池两端的电压，即U=U1=1.5V。 ③改变两个小灯泡的规格多次进行实验，目的是得出普遍规律，防止结论的偶然性。 二、并联电路的电压规律 实验演示——《探究并联电路电压的规律》 二、并联电路的电压规律 进一步的实验结果表明： 并联电路中两个支路上小灯泡两端的电压与电源两端的电压相等。 数学表达式：U=U1=U2 这一结论也适用于由多个小灯泡组成的并联电路。 2. 并联电路的电压规律 二、并联电路的电压规律 【例题3】某小组在“探究并联电路中电压的特点”实验中。 （1）连接电路时，开关处于________状态； （2）正确连接电路后，闭合开关，电压表的示数如图乙所示，为_________V； 断开 2.8 不同 相等 （3）测得灯泡L1两端电压后，再测得灯泡L2两端电压和A、B两端电压，记录数据。继续更换规格_________的小灯泡，重复以上操作。最终得出结论，在并联电路中，两个支路上小灯泡两端电压与电源两端电压_________。 二、并联电路的电压规律 【解析】（1）为保护电路，连接电路时，开关应处于断开状态。 （2）由图乙知，电压表量程为0~3V，分度值为0.1V，示数为2.8V。 （3）探究并联电路中电压的特点，为了使实验结论具有普遍性，应选择规格不同的灯泡多次实验；通过实验，最后可得出结论： 并联电路中，支路上用电器两端电压与电源两端电压相等。 二、并联电路的电压规律 【例题4】如图所示，电源电压为3V，闭合开关S后，电流表A的示数为0.54A，电流表A1的示数为0.2A，请根据电路图计算下列问题： （1）通过小灯泡L1的电流； （2）通过小灯泡L2的电流； （3）电压表V的示数。 二、并联电路的电压规律 【解析】（1）根据电路图可知，闭合开关S，灯L1和L2并联，电流表A1测通过灯L1的电流，电流表A测干路电流，电压表测电源电压，则通过小灯泡L1的电流为电流表A1的示数即I1=0.2A （2）根据并联电路电流特点可知，并联电路干路电流等于各支路电流之和，则通过小灯泡L2的电流为I2=I-I1=0.54A-0.2A=0.34A （3）根据并联电路电压特点可知，灯L1和L2两端的电压均等于电源电压，即U1=U2=U电源=3V， 所以电压表V的示数为3V。 三、课堂总结 第2节 串、并联电路中电压的规律 三、课堂总结 第2节 串、并联电路中电压的规律　 电路 串联电路 并联电路 电压规律 表达式 电源两端的电压等于各 小灯泡两端的电压之和 两个支路上小灯泡两端的电压与电源两端的电压相等 L1 L2 U1 U U2 S L2 A B C L1 U U1 U2 U＝U1+U2 U＝U1=U2 四、练习与应用 第2节 串、并联电路中电压的规律 四、练习与应用 【解析】不可行。 把接在A接线柱的导线改接到B接线柱时，电压表的正负接线柱会接反，指针反向偏转，可能打弯指针损坏电压表，故这种做法是不行的。 1. 某同学在按图测量出小灯泡L1两端的电压后，还需要测量小灯泡L2两端的电压。为节约时间，他准备把电压表接在A接线柱的导线改接到B接线柱，让电压表跟L2并联。这种做法是否可行?为什么? 四、练习与应用 【解析】n1=U/U1=6V/1.5V=4； n2=U/U2=6V/2V=3 提示：一节新干电池的电压是1.5V，相同干电池串联时，串联电池的总电压等于各节干电池的电压之和； 一块蓄电池的电压是2V，相同蓄电池串联时，串联电池的总电压等于各个蓄电池的电压之和。 2. 一个用电器工作时，要求电源电压是6V。如果用全新的干电池作为电源，需要把几节串联起来？如果用铅蓄电池作为电源，需要把几块串联起来？ 四、练习与应用 3. 在如图甲所示的电路图中，电源电压为6V，请用笔画线表示导线在图乙中按电路图连线。如果电压表V2的示数为2.4V，灯泡L1两端的电压是多少? 【解析】灯泡L1两端的电压是 U1=U-U2=6V-2.4V=3.6V 四、练习与应用 4. 如图所示，在探究并联电路电压的关系时，某同学想把两个灯泡并联起来，用电压表测量并联电路的总电压，请你用笔帮他画出连接的电路。 四、练习与应用 【解析】图甲是并联电路，各支路两端的电压相等，都等于电源电压，所以电压表V1、V2、V的示数都应为2.5V。图乙所示电路V的示数应为6.3V。 在乙图中，由于两盏电灯是串联的，串联电路的总电压等于各部分电路两端的电压之和，所以总电压是6.3V。 5. 在图甲所示的电路中，闭合开关后电压表V1的示数为2.5V，V2的示数应为______V，V的示数应为_____V。在图乙所示的电路中，闭合开关后电压表V1的示数为2.5V，V2的示数为3.8V，V的示数应为______。 2.5 2.5 6.3 四、练习与应用 6. 请你设计一个表格，对比电流表和电压表在使用方面的相同之处和不同之处。 电表 电压表 电流表 连接方式 与电源相连 相同点 ①使用前要调零，弄清分度值、量程。 ②使用时要使电流从正接线柱流入，负接线柱流出； ③都要选择合适的量程，使指针稳定后再读数。 绝对不允许不经用电器 直接接在电源两极上 能够直接并联 在电源两极上 串联在被测电路中 并联在被测电路两端 四、练习与应用 7. 某同学按图连接好电路，闭合开关后把电压表依次接在a、b，b、c，c、d，d、e，e、a两端，测得的电压分别为0、3V、0、0、3V。 （1）此时a、c两端的电压是多少? （2）此时b、d，b、e， a、e两端的电压分别是多少? （3）若要测量图中小灯泡两端的电压，电压表有哪几种连接方式? （4）你能否对第（3）问中的各种方式形成一个概括性的结论? 四、练习与应用 【解析】（1）a、c两端电压 Uac=Uab+Ubc=0+3V=3V （2）此时bd，be， ae两端的电压分别是 Ubd=Ubc+Ucd=3V+0=3V Ube=Ubc+Ucd+Ude=3V+0+0=3V Uae=3V （3）若要测量图中小灯泡两端的电压，电压表有6种连接方式：分别并联在ac，ad，ae，bc，bd，be两端。 （4）在只有一个用电器的电路中，用电器两端的电压与电源两端的电压相等。 五、提升训练 第2节 串、并联电路中电压的规律 五、提升训练 【解析】当开关S1、S2闭合时，灯L1被短路，电压表测电源电压，由题意可知， 电源电压U=6V 当开关S2闭合，S1断开时，两灯泡串联，电压表测L2两端的电压，则L2的电压 U2=2.4V 当两开关都断开时，两灯泡仍然串联，此时L2两端的电压仍为U2=2.4V 由串联电路的电压特点可得，L1两端的电压U1=U-U2=6V-2.4V=3.6V 1. 如图，当开关S1、S2闭合时，电压表的读数为6V，当开关S2闭合、S1断开时，电压表的读数为2.4V，那么当S1和S2均断开时，小灯泡L1和L2两端电压分别为______V和______V。 2.4 3.6 五、提升训练 【解析】A．若两灯并联，且规格不同，通过的电流不相等；若串联，电流相等。所以两灯电流不一定相等，故A错误； B．若两灯串联，且规格不同，两端电压不相等；若并联，电压相等。所以两灯电压不一定相等，故B错误； C．两灯可能串联（开关控制整个电路 ），也可能并联（开关在干路 ）。故C错误； D．电路中有电源才能提供电压，使灯泡发光。所以盒内一定有电源，故D正确 。 故选D。 2. 如图所示，纸盒外有两只小灯泡和一个开关，闭合开关两灯都亮，断开开关两灯都不亮。则下列判断正确的是（　　） A．两灯通过的电流一定相等 B．两灯两端的电压一定相等 C．两灯泡一定串联连接 D．盒内一定有电源 D 五、提升训练 【解析】由图可知，开关S闭合后，灯泡L1与L2串联，电压表V测量灯泡L2两端的电压，即U2=3V，已知电源电压U=12V，根据串联电路电压的特点可知，L1和L2两端电压之和为12V，故灯泡L1两端的电压为U1=U-U2=12V-3V=9V，故A错误，符合题意；BCD正确，不符合题意。故选A。 3. 如图所示，电源电压为12V，当闭合开关S时，电压表的示数为3V，下列描述不正确的是（　　） A．L1两端电压为3V B．L1两端电压为9V C．L2两端电压为3V D．L1和L2两端电压之和为12V A 五、提升训练 【解析】 “电压表有示数”表明电路中有电流通过电压表，“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表，则故障原因可能是和电压表并联的用电器断路，即灯L2断路。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选 C。 4. 如图，闭合开关S，L1、L2均不亮，电压表有示数、电流表无示数，故障可能是（　　） A．灯L1断路 B．灯L1短路 C．灯L2断路 D．灯L2短路 C 五、提升训练 5. 如图甲所示的电路中，当开关闭合时，两灯均发光。 （1）若电流表A1和A2的示数均如图乙所示，求通过L2的电流。 （2）若电压表V的示数如图丙所示，求电源电压。 （3）开关断开后，求电压表V的示数。 0.96A 2.5V 0 五、提升训练 【解析】（1）由图甲知，灯L1和L2并联。电流表A1测量通过灯L1的电流；电流表A2测量干路的总电流。根据并联电路的电流特点，干路电流等于各支路电流之和，所以干路电流应大于每条支路中电流。两电流表指针偏转角度相同（如图乙所示），因此它们选用了不同的量程。干路上的电流表A2选用0~3A量程，分度值为0.1A，其示数 I =1.2A。支路上的电流表A1选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，其示数 I1= 0.24A。根据并联电路的特点可知，通过L2的电流 I2=I-I1=1.2A-0.24A=0.96A （2）由图甲可知，电压表V并联在灯L1的两端，由图丙可知，电压表选用的量程是0~3V，其分度值为0.1V。电压表的指针指向2V后的第5个小格，所以电压表的示数为2.5V，根据并联电路电压的特点可知，电源电压 U =U1= 2.5V。 （3）由图甲可知，当开关断开后，电压表的两接线柱到电源两极之间是断路，故电压表示数为0。 五、提升训练 （3）按图甲连好电路闭合开关，发现两灯均不发光，电压表有示数。故障是______。 （4）排除故障，闭合开关，电压表的示数如图丙所示，则AB两点间电压为______V，在测量BC两点间电压时，发现与AB两点间电压相等。为了使结论更具普遍性，请提出一条合理化建议：______。 6. 在探究串联电路的电压规律的实验中，图甲是实验电路图： （1）根据电路图，请用笔画线代替导线将图乙的实物电路连接完整。 L1断路 见解析 1.4 （2）要用电压表分别测出AB、BC、AC两点间的电压，请在虚线框内设计一个记录实验数据的表格。 见解析 见解析 五、提升训练 【解析】（1）电路图中，两灯串联，电压表测灯L1的电压， 由图乙知电源电压为3V，故电压表选用小量程与L1并联，如图所示： （2）实验中需要记录AB、BC、AC间的电压值，为得出普遍性的 规律要多次测量，记录实验数据的表格如下表所示： （3）按图甲连好电路闭合开关，发现两灯均不发光，电路可能断路，电压表有示数，电压表与电源连通，故障可能是 L1断路。 （4）排除故障，闭合开关，电压表的示数如图丙所示。电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为1.4V，则AB两点间电压为1.4V。 在测量BC两点间电压时，发现与AB两点间电压相等。是因为选用的两个灯泡规格相同。为了使结论更具普遍性，应换用不同规格的灯泡多次实验。 实验次数 UAB/V UBC/V UAC/V 1       2       3       Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $