第11章 4 串联电路和并联电路（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（人教版）

该高中物理课件系统涵盖串联与并联电路规律、电表改装原理、混联电路分析及多种特殊方法测电阻等核心知识点，从基础电路规律入手，通过对比表格梳理串并联电流电压关系，逐步过渡到电表改装的分压分流原理，再延伸至混联电路简化及安安法、半偏法等测电阻方法，构建递进式学习支架。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，通过“知识辨析”“典例解析”等环节，如电表改装中分压电阻对量程的影响分析、半偏法测电阻的误差讨论，培养学生电路模型简化与实验推理能力。采用对比归纳与问题驱动教学，学生能深化物理观念，教师可直接利用结构化资料提升教学效率。

4 串联电路和并联电路 知识点 1 串、并联电路中的电流、电压、电阻关系 必备知识 清单破 串联电路 并联电路 电路图     电流 I=I1=I2=…=In I=I1+I2+…+In 电压 U=U1+U2+…+Un U=U1=U2=…=Un 电阻     电压或 电流分配 电压与各部分电路的电阻成正比 电流与各支路的电阻成反比 1.常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的。表头的电阻Rg叫作电流 表内阻;指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫作满偏电流;表头通过满偏电流时,加在它两端的 电压Ug叫作满偏电压。 2.电压表的改装:由于表头的满偏电压Ug和满偏电流Ig一般都比较小,测量较大的电压时,要串 联一个电阻R,把表头改装成电压表。串联电阻R的作用是分担一部分电压,起这种作用的电 阻常常被叫作分压电阻。 知识点 2 电压表和电流表的电路结构 3.电流表的改装:由于表头的满偏电压Ug和满偏电流Ig一般都比较小,测量较大的电流时,要并 联一个电阻R,把小量程的表头改装成大量程的电流表。并联电阻R的作用是分去一部分电 流,起这种作用的电阻常常被叫作分流电阻。 知识辨析 1.在并联电路中的某一支路上串联一个电阻时,电路中的总电阻怎样变化? 2.将分压电阻串联在表头上改装成电压表后,表头的满偏电压是否改变了? 3.同一表头改装成电压表,串联的分压电阻越大,改装后的电压表的量程越大吗?同一表头改 装成电流表,并联的分流电阻越大,改装后的电流表的量程越大吗? 一语破的 1.总电阻增大。在并联电路中的任何位置串联一个电阻时,电路的总电阻一定变大。 2.未改变。表头的满偏电压由表头本身的结构决定,与是否改装、如何改装无关。 3.由于表头的内阻一定,串联的分压电阻越大,其所分电压越大,改装后的电压表量程越大;并 联的分流电阻越大,其所分电流越小,改装后的电流表的量程越小。 关键能力 定点破 定点 1 混联电路的分析  1.混联电路的分析 　　解决混联电路问题,关键是简化电路,可以将电路分解为串联部分和并联部分,再分别按 串联电路和并联电路的特点分析。基本方法是:先画出混联电路的等效电路,利用串、并联 电路的基本规律,灵活地选用恰当的物理公式进行计算。 2.简化电路的原则 (1)无电流的支路除去; (2)电势相等的各点合并; (3)理想导线可任意长短; (4)理想电流表电阻为零,理想电压表电阻为无穷大; (5)电压稳定时电容器可认为断路。 3.简化电路的方法   先将各节点标上字母,判断各支路元件的电流方向(若无电流,可假设在总电路两端加上电压后判断),按电流流向,自左向右将各元件、节点、分支逐一画出,加工整理即可     在各节点标出字母,判断出各节点电势的高低(电路无电压时可先假设在总电路两端加上电压),将各节点按电势高低自左向右排列,再将各节点间的支路画出,然后加工整理即可   1.电表的改装 定点 2 电表的改装及校准  改装为大量程电压表(量程为U) 改装为大量程电流表(量程为I) 改装 原理图   分压或 分流电阻 由U=Ig(R+Rg)可得分压电阻R= -Rg 由IgRg=(I-Ig)R可得分流电阻R=  改装后 电表内阻 RV=R+Rg>Rg RA= <Rg 改装双量 程电表   连接a、b两接线柱,分压电阻为R1;连接a、c两接线柱,分压电阻为R1+R2。 串联的分压电阻越大,量程越大   连接a、b两接线柱,分流电阻为R1;连接a、c两接线柱,分流电阻为R1+R2。 并联的分流电阻越大,量程越小 2.改装电表的示数及指针偏转问题 由于电表改装后,表头的参数不变,指针实际指示的是通过表头的电流大小,故指针的偏角只 与流经表头的电流有关,判断指针的偏角,即分析通过表头的电流大小。 　　改装电表的示数是指改装后的电压表的示数和改装后的电流表的示数。而电表改装的 原理实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题,将小量程电流表的示数根据欧姆定律 换算成电压值或较大的电流值,即改装后电压表、电流表的示数。 3.电压表和电流表的校准 (1)对改装的电流表和电压表进行校准时,应通过调节滑动变阻器实现,让改装表的电流或电 压与标准电表的电流或电压从零开始逐一进行校准,因此,应选择分压式电路进行校准。 (2)根据串联电路电流相等、并联电路电压相等的规律,对改装好的电流表进行校准应串联 一个标准电流表,对改装好的电压表进行校准应并联一个标准电压表。 (3)电表改装后校准电路原理图,如图所示。   (4)改装表存在误差时的调整 　　若改装电流表的示数始终比标准电流表示数大,即流过表头G的电流偏大,此时应增大通 过分流电阻的电流,根据“分流反比”的特点,应将分流电阻的阻值调小。同理可知,若改装 电流表的示数偏小,应增大分流电阻的阻值。 　　若改装电压表的示数始终比标准电压表示数大,即表头G的分压偏大,此时应增大分压电 阻的电压,则应将分压电阻的阻值增大。同理可知,若改装电压表的示数偏小,应减小分压电 阻的阻值。 典例    将两个相同的小量程电流表【1】,分别改装成两个量程不同的大量程电流表A1、A2【2】, 若把A1、A2分别采用并联或串联的方式接入电路,如图,则闭合开关后,有关电表的示数和电 表指针偏转角度的说法正确的是(　    )         图a 图b A.图a中的A1、A2的示数相同 B.图a中的A1、A2的指针偏角相同 C.图b中的A1、A2的示数和指针偏角都不同 D.图b中的A1、A2的指针偏角相同 B 信息提取    【1】当流过这两个小量程电流表的电流相同时,指针的偏转情况是相同的。 【2】当指针的偏转情况相同时,指针指示的示数并不相同。 图形剖析    电流表A1、A2接在电路中时其结构如图:  　      解析    电表的示数是由通过电表A1、A2的电流决定的,而电表指针的偏角是由通过内部小量 程电流表的电流决定的。两个电表并联时,两个相同的小量程电流表并联,所以两个小量程 电流表中通过的电流相同,A1、A2的指针偏角相同(由【1】得到),B正确。A1、A2的指针偏角 相同,而量程不同,故A1、A2的示数不相同(由【2】得到),A错误。A1、A2两表串联时,通过两 电表的电流相同,示数相同,由于两电表量程不同,故A1、A2的指针偏角不同(由【2】得 到),C、D错误。 通过第3节的学习,我们知道可以应用伏安法测量电阻,但有些题目中缺少电流表或缺少电压 表,或者给出的电表量程不符合实验要求,这就需要我们根据学过的实验原理和实验方法进 行迁移应用,完成电学实验设计,包括设计新的实验原理、选择实验器材、安排实验步骤、 设计数据的处理方法以及分析实验误差,并进行优劣比较和归纳总结,形成发散性思维,可有 效提高解决实验问题的能力。下面提供几种特殊的测量电阻的方法: 1.伏安法的变形——安安法与伏伏法测电阻 定点 3 多种方法测电阻 安安法 伏伏法 定 义 安安法又称电流表差值法,是利用两个电流表组合测量电流表内阻或其他电阻的方法 伏伏法又称电压表差值法,是利用两个电压表组合测量电压表内阻或其他电阻的方法 常 见 电 路 图   甲 乙   甲   乙 应用 条件 ①电流表A2的量程大于电流表A1的量程; ②电流表A1的内阻已知 ①电压表V2的量程大于电压表V1的量程; ②电压表V1的内阻已知 原 理 分 析 电流表A1、A2的示数分别为I1、I2,电流表A1的内阻为r1,则: ①图甲中,根据电路知识有I1(r1+R0)=(I2-I1)Rx,则可求出Rx= ; ②图乙中,根据电路知识有I1(r1+Rx)=(I2-I1)R0,则可求出Rx= -r1 电压表V1、V2的示数分别为U1、U2,电压表V1的内阻为r1,则: ①图甲中,根据电路知识有U2=U1+ Rx,则可求出Rx= r1; ②图乙中,流过待测电阻Rx的电流为I= + = ,则Rx= =    若A1内阻r1未知,将图甲、乙中Rx替换为一已知电阻,则可由上面的关系求出电流表A1的内阻 若V1内阻r1未知,将图甲、乙中Rx替换为一已知电阻,可由上面的关系求出电压表V1的 内阻 2.半偏法测电表内阻 电流表半偏法 电压表半偏法 电 路 图     步 骤 ①断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表指针满偏; ②保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表指针半偏,然后读出R2的值,则RA=R2 ①闭合S1、S2,调节R1的滑片,使电压表指针满偏; ②断开S2,保持R1的滑片不动,调节R2,使电压表指针半偏,然后读出R2的值,则RV=R2 条件 R1≫RA R1≪RV 误差 分析 闭合S2,电流表和R2并联,总电阻变小,流过R2的电流大于 Im,导致RA测=R2<RA实 断开S2,电压表和R2串联,总电阻增大,R2两端的电压大于 Um,导致RV测=R2>RV实 3.等效替代法 电流等效替代 电压等效替代 电 路 图     步 骤 ①闭合S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数为I0; ②断开S2,闭合S3,保持滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0; ③此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值相等,即Rx=R0 ①闭合S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数为U0; ②断开S2,闭合S3,保持滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U0; ③此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值相等,即Rx=R0 4.电桥法 电路图   原理 分析 如图,a、b间接有灵敏电流计,闭合开关S,当电流计读数为零时,Uab=0,此时 = ,即R1R4=R2R3,故知道其中任意三个电阻的阻值,就可以求第四个电阻的阻值 典例　用以下器材可测量电阻Rx的阻值。 待测电阻Rx,阻值约为600 Ω【1】; 电源E,电压约为6.0 V【2】; 电压表V1,量程0~500 mV,内阻r1=1 000 Ω【3】; 电压表V2,量程0~6 V,内阻r2约为10 kΩ; 电流表A,量程0~0.6 A,内阻r3约为1 Ω【4】; 定值电阻R0,R0=60 Ω; 滑动变阻器R,最大阻值为150 Ω; 单刀单掷开关S一个,导线若干。 (1)测量中要求两只电表的示数都不小于其最大测量值的 【5】,并能测量多组数据,请在虚线 框中画出测量电阻Rx的实验电路图。 (2)若选择测量数据中的一组来计算Rx,则由已知量和测量物理量计算Rx的表达式为Rx=　     　    ,式中各符号的意义是:　　　　　　　　　　　　　　　　　    。 信息提取    【1】【2】【4】流过待测电阻Rx的最大电流约为Imax=  A=0.01 A,远小于电流 表的最大测量值0.6 A,因此电流表不能选用,本题可采用伏伏法测电阻。 【3】【5】测量中要求两只电表的示数都不小于其最大测量值的 ,即在测量过程中两个电 压表的偏转步调基本一致;其中电压表V1内阻已知,可以并联一个已知电阻当作电流表使 用。 思路点拨    解答本题分四步走:   解析    (1)由于电路中的最大电流约为Imax= =0.01 A,远小于电流表的最大测量值,不宜选 用,可以把电压表V1并联一个定值电阻改装成电流表,电压表选V2即可。要求测量多组数据 且滑动变阻器阻值与Rx的阻值相比较小,滑动变阻器采用分压式接法,电路如图所示。   (2)流过待测电阻的电流为I= + = ,待测电阻阻值为Rx= = ,其 中U1为电压表V1的示数,U2为电压表V2的示数,r1为电压表V1的内阻,R0为定值电阻的阻值。 答案    (1)见解析图    (2) 　各符号意义见解析 $