11.4 串联电路和并联电路 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦串联电路和并联电路，系统讲解电流、电压、电阻、功率关系，电表改装原理，伏安法内外接法及滑动变阻器接法。通过电荷守恒、等效思想导入，以问题链衔接知识点，构建从基础规律到实际应用的学习支架。 亮点在于以科学思维为核心，通过“思考”问题引导模型建构与科学推理，如并联电阻变化分析、电表改装计算。结合实验探究（如试触法）培养科学探究能力，帮助学生深化物理观念，教师可依托结构化内容提升教学效率。

第三节：串联电路和并联电路 第十一章：电路及其应用 学习目标： （1）掌握串、并联电路的电流、电压和电阻的关系，并能进行有关计算 （2）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，并能进行有关计算 （3）理解电流表的内接法和外接法，并能正确选择接法 （4）理解滑动变阻器的两种接法，并能正确选择 一、探究串、并联电路电流特点（电荷守恒的思想） 串联电路中，相同时间内通过各点的电荷量一定相等 相等时间内通过干路0点的电荷量一定等于进入各支路各点的电荷量之和 I a= Ib = Ic = Id qa= qb = qc= qd 结论：串联电路中电流处处相等 q0 = qa + qb+ qc I0 = Ia + I b+ Ic 结论：并联电路的总电流等于各支路电流之和 并联电路中，每个电阻分得的电流与其电阻成反比。 一、探究串、并联电路电压特点 Uab=φa－φb Ubc=φb－φc Ucd=φc－φd Uab+Ubc+Ucd =φa－φd = Uad 结论：串联电路两端的总电压等于各部分电 路两端电压之和。 U=U1=U2=U3 φ0 =φa =φb = φc φd =φe =φf 结论：并联电路的总电压 与各支路的电压相等 串联电路中，每个电阻分得的电压与其电阻成正比。 一、探究串、并联电路电阻特点（等效思想） 等效的思想，总电压U、I相同 等效的思想，U、干路I相同 R=R1+R2 +R3 U=U1+U2 +U3 结论：串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。 相当于增大了导体的长度. 结论：并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。 相当于增大了导体的横截面积. R1 R2 R3 R1 R2 R3 一、探究串、并联电路电阻特点 思考1： 并联电路中，总电阻比每一支路电阻大还是小？ 如果并联电路中每个电阻都相同，则总电阻怎么样？ 若并联电路中有一支路电阻增大，其他电阻不变，那么总电阻怎么变化？ 若并联支路增多，总电阻怎么变化？ 当一个很大的电阻与一个很小的电阻并联时，总电阻更接近更大的电阻还是更小的电阻？ 由=+++……>(相当于增加了导体的横截面积，并联的电阻越多，等效电阻就越小) R1 R2 R3 由=+++……+ =+++……得增大，R将增大，相当于横截面积减小，等效电阻增大。 =+++……得并联的电阻越多，等号右侧值越大，R越小相当于增加了横截面积 =+，则R很接近R1 一、探究串、并联电路功率特点 P=IU 结论：串联电路的功率分配与阻值成正比 结论：并联电路的功率分配与阻值成反比 P=+ 6 探究串并联电路的特点 如图所示的电路中，电压U=39 V，电阻R1=7 Ω，R2=4 Ω，R3=6 Ω，R4=3 Ω。 (1)求电路的总电阻。 (2)分别求电路中的每个电阻两端的电压。 解析　(1)R3与R4并联后的电阻为 R并== Ω=2 Ω，电路的总电阻为 R总=R1+R2+R并=7 Ω+4 Ω+2 Ω=13 Ω (2)电路总电流为I== A=3 A 则R1两端电压为U1=IR1=3×7 V=21 V R2两端电压为U2=IR2=3×4 V=12 V R3与R4两端电压均为U3=U4=IR并=3×2 V=6 V。 二、探究电压表和电流表的工作原理，并改装电压表电流表 作用：测量微小电流和电压。 电路图符号： 三个主要参数 表头内阻Rg :电流计（表头线圈等）内阻 Rg 满偏电流Ig: 指针偏转到最大值时的电流 Ig 满偏电压Ug ：电流表通过满偏电流时加在它两端的电压 Ug 三个参数关系： 就是能读出自身电流的电阻 指针偏角大小看表头 二、探究电压表和电流表的工作原理，并改装电压表电流表 有一个表头的内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。 用它能否测量电压？ 用它测量的最大电压是多少？ 怎样才能把它改装成量程为0～3V的电压表呢？ 改装后的电压表内阻是多少？ 用这个改装后的电压表读数，表盘刻度应该标度电压，刻度会是均匀的吗？ 测量的最大电压Ug=IgRg=0.03V 测量的电压Ug=IRg 电流表改装 Ug UR G Rg R U V RV 思考2： UR= U–Ug= 2.97V Rv= Rg+R = 3.0×103Ω 由U=I,因此电压表刻度均匀 U 二、探究电压表和电流表的工作原理，并改装电压表电流表 改装后的表盘需要做怎样的改变？ （1）在电流计原刻度的基础上乘以（Rg+R）即可； （2）满刻度处标改装后的量程，然后根据小格数按比例等分即可.（量程和精确度） 拓展：若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联多大阻值的电阻？ 思考3：怎样获得一个双量程 的电压表？ 10 二、探究电压表和电流表的工作原理，并改装电压表电流表 有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。要把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？ 思考3：当被测电流是0.6A时，流过表头的电流最大为多大？ 思考3：需要多大的分流电阻？ 思考3：改装后的安培表内阻RA是多大？ IR R=? G Rg Ig I IR=I - Ig=(0.6-0.001)A=0.599A A I RA 电压表改装 （1）在原电流表原刻度的基础上乘以即可 （2）满刻度处标改装后的量程，然后根据小格数按比例等分即可。 （量程和精确度） （3）电流表刻度盘上标的不是表头流过的电流，而是表头和分流电阻流过的电流之和，电压表也一样。 拓展：若将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A，需要并联多大阻值的电阻？ 改装后的表盘需要做怎样的改变？ 二、探究电压表和电流表的工作原理，并改装电压表电流表 IR R=? G Rg Ig I 思考：怎么获得一个双量程的电流表？ 二、探究电压表和电流表的工作原理，并改装电压表电流表 接A、B 接A、C 二、探究电压表和电流表的工作原理，并改装电压表电流表 有一块小量程电流表，满偏电流为50 μA，内阻为800 Ω。现要将它改装成0~1 mA、0~10 mA的两量程电流表，某同学除了参考电路图甲外，还设计了如图乙所示电路。 (1)(4分)若采用图甲的电路，则R1、R2是多少？(保留小数点后1位) (2)(5分)若采用图乙的电路，则R1、R2是多少？(保留小数点后1位) 解析　(1)对甲电路，量程为10 mA时，有Ig(Rg+R2)=(I-Ig)R1，量程为1 mA时，有IgRg=(I'-Ig)(R1+R2)，解得R1≈4.2 Ω，R2≈37.9 Ω。 (2)对乙电路，量程为10 mA时，有IgRg=(I-Ig)R1，量程为1 mA时，有IgRg=(I'-Ig)R2，解得R1≈4.0 Ω，R2≈42.1 Ω。 三、探究电流表的内外接法及误差分析 实验器材：电源电压约为3V；电流表0-0.6A量程，内阻约为0.125Ω，电压表量程0-3v量程，内阻约为3kΩ，待测镍铬合金丝，一个开关和导线若干 思考4： 怎么测量金属丝的电阻？ 电流表如何接入电路？ 用串并联电路的知识分析误差产生的原因 由R=测电阻 三、探究电流表的内外接法及误差分析 电压表示数： 电流表示数： 测量大电阻，即Rx>>RA情况下，使用内接法误差较小。 = （1+ ） 电流表内接法 误差来源于电流表的分压 “大内大” 三、探究电流表的内外接法及误差分析 电压表示数： 电流表示数： 电流表外接法 测量小电阻，即Rx<<RV情况下，使用外接法误差较小。 误差来源于电压表的分流 “小外小” 三、探究电流表的内外接法及误差分析 方法二　公式计算法 当<即Rx>时，用电流表内接法， 当>即Rx<时，用电流表外接法， 当Rx=时，两种接法效果相同。 方法三　试触法 适用于Rx、RV、RA的阻值关系不能确定的情况，如图所示，把电压表的接线端分别接a、b两点，观察两电表的示数变化：若电流表的示数变化明显，即>，说明电压表的分流对电路影响大，表明Rx较大，应选用电流表内接法。反之，应选用电流表外接法。 三、探究电流表的内外接法及误差分析 如图所示，甲、乙为伏安法测量电阻时的两种不同接法。所用的电压表内阻约为5 000 Ω，电流表内阻约为0.5 Ω。现有一阻值约为500 Ω的待测电阻Rx，采用不同电路比较(　 　) A.用图甲电路进行测量，测量误差小 B.用图乙电路进行测量，测量误差小 C.若用图甲电路进行测量，测量值比真实值偏大 D.若用图乙电路进行测量，测量值比真实值偏大 解析　由= Ω=50 Ω<Rx=500 Ω，可知待测电阻Rx的阻值较大，采用电流表的内接法，测量误差小，故A错误，B正确；若用题图甲电路进行测量，电流表的示数大于通过Rx的实际电流，测量值偏小；若用题图乙电路进行测量，电压表的示数大于Rx两端实际电压，测量值偏大，故C错误，D正确。 B、D 四、滑动变阻器的两种接法 测量未知电阻时，需取同一电阻的多组电压和电流值。此时可接入滑动变阻器，能起到直接改变测量电阻的电流或电压大小的作用，达到测多组数据的实验效果。 那么，滑动变阻器该如何接入电路呢？ 四、滑动变阻器的两种接法 输入端 输出端 a、b之间是总电压 A、B之间是分电压 滑动变阻器与测量电阻串联 滑动变阻器接入电路的特点 采用“一上一下”的接法 闭合开关前 滑片位置 如图所示应在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大 R两端的电压范围 U~U 优点 电路连接简单，耗电少 限流式接法适合测量阻值较小的电阻(比滑动变阻器的总电阻小2-10倍)。由于R小，限流式接法中滑动变阻器分得的电压大，移动滑片调节范围大。 =2Ω =6V =4Ω =4V =6Ω =3V =2Ω，R=10Ω，=12V 四、滑动变阻器的两种接法 滑动变阻器一部分与测量电阻并联之后，再与滑动变阻器另一部分电阻串联 滑动变阻器接入电路的特点 采用“一上两下”的接法 闭合开关前滑片位置 如图所示应在最左端，即开始时R两端电压为零 R两端的电压范围 0~U 优点 R的电压调节范围大 分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。若R很大，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，移动滑片电压变化均匀，便于调节。 四、滑动变阻器的两种接法 归纳总结：以下几种情况必须采用分压式接法 ①要求电压表能从零开始读数，要求电压(电流)测量范围尽可能大； ②当待测电阻R≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时(限流式接法滑动变阻器几乎不起作用)； ③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。 注意：在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，能耗低。 练习与应用 如图所示的电路中，若a、b端为输入端，且输入电压保持不变，A、B为输出端，并把滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的中央，则下列说法正确的是(　　) A.当A、B间不接负载时，输出电压UAB=Uab B.当A、B间不接负载时，输出电压UAB=0 C.当A、B间不接负载时，输出电压UAB= D.当A、B间接上负载R时，电路总电阻大于滑动变阻器的最大阻值 解析　当A、B间空载时，滑动变阻器上、下两部分电阻串联，根据串联电路电压与电阻成正比，可知输出电压UAB=，故A、B错误，C正确；当A、B间接上负载R时，负载R与滑动变阻器下部分电阻并联，电阻减小，则电路总电阻小于滑动变阻器的最大阻值，故D错误。 C 练习与应用 甲、乙两电路图分别是滑动变阻器的两种连接方式。R是滑动变阻器，P是滑动变阻器的滑片，a、b是滑动变阻器的两端，Rx是待测电阻，下列说法正确的是( 　　) A.乙图电路中的滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式 B.在闭合开关前，甲、乙两图中滑片P都应置于b端 C.要求电压和电流调节范围比较大时，选择乙图电路连接 D.甲、乙两图中待测电阻Rx两端的电压都可以调到零 解析　题图乙电路中的滑动变阻器采用分压式接法，是“一上两下”的连接方式，故A错误；在闭合开关前，题图甲中滑动变阻器应该全部接入电路，滑片P应置于b端，题图乙中Rx两端的电压应该从零开始调节，滑片P也应置于b端，故B正确；题图乙中待测电阻Rx两端的电压和电流都可以从零开始调节，而题图甲中待测电阻Rx两端的电压和电流都无法调节到零，故题图乙中电压和电流调节范围较大，故C正确，D错误。 B、C 练习与应用 一灵敏电流计G的内阻Rg=1 Ω，满偏电流Ig=600 mA，现把它改装成如图所示的多量程电表。开关S1、S2都闭合时为电流表，量程为0~3 A；开关S1、S2都断开时为电压表，量程为0~3 V。 (1)定值电阻R1、R2的电阻值分别为多少？ (2)开关S1闭合、S2断开时为电流表还是电压表？量程是多少？ 解析　(1)由题意知灵敏电流计G的满偏电压为Ug=IgRg=0.6 V， 开关S1、S2都断开时为电压表，原理示意图如图甲所示 当达到满偏时有UR=U-Ug=2.4 V，所以R1==4 Ω， 开关S1、S2都闭合时为电流表，原理示意图如图乙所示 当达到满偏时有I2=I-Ig=2.4 A， 所以R2==0.25 Ω (2)开关S1闭合、S2断开时为电压表，原理示意图如图丙所示 当达到满偏时有U=Ug+IR1=12.6 V。 $