11.4 串联电路和并联电路 教案-【新教材】人教版(2019)高中物理必修三

11.4串联电路和并联电路〖教材分析〗本节内容比较多，主要是通过“恒定电流电路内电荷分布是稳定的，同一时间内的流出、流出的电子的电荷量不变”分析得出串、并联电路的电流关系；利用电势差的概念，通过逻辑推导得出串、并联电路的电压关系；在此基础上通过欧姆定律，得出串、并联电路的电阻关系。

与初中相比，这一分析过程更加的深入本质，有助于学生提高理论分析能力。

〖教学目标与核心素养〗物理观念：理解串、并联电路的电流、电压、电阻的关系，会使用公式进行计算，会利用结论分析问题。

科学思维：根据实例，归纳电表改装的原理，利用该原理解决问题。

科学探究：运用恒定电流的概念理解串、并联电路中的电流、电压、电阻的关系。

科学态度与责任：通过实例分析、交流与讨论等学习活动，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。

〖教学重点与难点〗重点：熟练掌握串并联电路的特点；电阻的串并联的计算。

难点：表头G改装成大量程电压表和电流表的原理，并会计算分压电阻和分流电阻。

〖教学准备〗多媒体课件、表头G、电压表和电流表等。

〖教学过程〗一、新课引入初中我们学习串并联电路，都是说两个灯泡串并联之后的电流电压的与原来电流电压的关系。

现在如果把两个电阻R1、R2串联或并联后看成一个电阻，你认为这个电阻跟R1、R2应该是怎样的关系?在初中，我们曾研究过中、并联电路中电流的规律和电压的规律，现在用高中物理知识作进一步分析。

在此基础上，讨论串、并联电路中各部分电阻的关系。

二、新课教学（一）串、并联电路中的电流串联电路中的电流有什么特点呢？初中我们做过实验串联电路中电流各处都相等。

从微观上可以这样解释，在恒定电流电路中各处电荷的分布是保持动态平衡，也就是说对于任何位置的电荷在相等的时间内流入和流出的电荷量必须相等。

所以在串联的整条电路中，相同时间内通过0、1、2、3各点的电荷量必然相等。

因此串联电路中的电流处处相等。

即I0=I1=I2=I3在并联电路中，如图在这0点，由于电荷的分布是保持动态平衡。

同一时间内从干路流到0点的电荷量，必须等于进入各支路电荷量之和，不然电路就不是动态平衡。

因此并联电路的总电流等于各支路电流之和。

即I0=I1+I2+I3（二）串、并联电路中的电压电流关系清楚了那电压之间有什么关系呢？电压就是各点的电势差，图上0点的电势φ0比1点的电势的φ1高U1，同样点1比点2电势高U2，同样点2比点3电势高U3，连起来就是点0比点3电势高U1+U2+U3，这就是串联电路中的电压关系了。

所以串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和即U=U1+U2+U3在并联电路当中电阻左端各点是等电势的，电阻右端各点也是等电势的。

所以并联电路中各支路两端的电压相等。

U=U1=U2=U3（三）串、并联电路中的电阻①串联电路:两个电阻R 1、R 2串联起来接到电路里，作为一个整体，它相当于一个电阻R 。

这个电阻的大小与原来两个电阻的大小有什么关系? 使用欧姆定律I U R =来推导。

总电阻等于总电压除以总电流。

总电压等于各部分电压之和：U=U 1+U 2， 等式两边同除以电流I ：I U I U I U 21+= 电流处处相等I 1 = I 2 = I ：2211I U I U I U += 所以11I U 就是第一个导体的电压除以第一个导体的电流，也就是第一个导体的电阻。

类似的22I U 就是第二个导体的电阻。

即R 总=R 1+R 2 如果有n 个电阻串联，那就在后面加上即可。

于是串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。

即R 总=R 1+R 2+...+R n从这个关系可以看出随着串联电阻的增多，电路的总电阻也随着增大。

并联电路的电阻又有什么特点呢？②并联电路我们从电流关系开始推导：总电流等于各支路的电流之和：I=I 1+I 2电流可以写成电压与电阻的比值，两边同除以电压U ：UI U I U I 21+= 并联电路电压相等U=U 1=U 2：2211U I U I U I += 利用欧姆定律IU R =得：21R 1R 1R 1+=。

所以 并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。

如果有n 个电阻并联，那就在后面加上即可。

即n21R 1R 1R 1R 1+⋅⋅⋅++=思考1：在串、并联电路中如果增大其中一个电阻的阻值，R 总会如何变化？ 如图假设R 1在增大。

在串联电路中，由R 总=R 1+R 2+...+R n 可以看出R 总是在增大的。

在并联电路中，由n 21R 1R 1R 1R 1+⋅⋅⋅++=也可以得到R 总是在增大的。

如果是R 1在减少，那么R 总是在减少的，即不管电路连接方式如何，只要有一个电阻增大（减少），总电阻就增大（减少）。

思考2：如果在电路中增加一个支路电阻，R 总会如何变化呢？从公式上看，增加一个电阻串联的总阻值会增大。

并联电路中可以从公式上看，增加一个电阻，总R 1是变大的，那么R 总是在减少的。

即 越串越大，越并越小。

课堂练习例1：有三个电阻R 1=10Ω、R 2=20Ω、R 3=30Ω，连入电路后所能获得的总电阻最大值和最小值分别是多少呢？解题提示：根据越串越大，三个电阻都串联时最大。

R max =10Ω+20Ω+30Ω=60Ω。

根据越并越小，三个电阻都并联时最小，321R 1R 1R 1R 1++=min ，ΩΩΩ301201101R 1++=min ，解得Ω1160R =min 。

（四）电压表和电流表电路结构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。

从电路的角度看，表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律。

表头与其他电阻的不同在于，通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。

通过的电流越大，指针偏转就越大。

它有三个重要的参数。

①表头的电阻 R g 叫作电流表的内阻。

是指表头线圈的内阻一般只有几欧是很小的。

②指针偏转到最大刻度时的电流I g 叫作满偏电流。

也就是表头的电流量程，一般是几mA 左右。

③表头通过满偏电流时，加在它两端的电压 U g 叫作满偏电压： U g =I g R g 也就是表头的电压量程，大约零点几伏。

思考3：它们的量程如此的小，要想测量日常的电流电压该怎么办呢？ 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。

测量较大的电流时，则要并联一个电阻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。

课本例题有一个电流表G ，内阻R g =30Ω，满偏电流I g =1mA 。

要把把它改装为量程为0～0.6A 的电流表，要并联多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？解题提示：根据并联电路的特点解题。

原来表头电流：I g =0.001A ，化为统一的单位。

现在电流表电流：I=0.6A加在并联电阻的电流：I R =I-I g =0.6A-0.001A=0.599A 利用欧姆定律：Ω0505990030I R I I U R g g g g ...====，Ω050RR R R R g g .=+= 其它解法：此时电流表的电流是0.6A ，电压是U=U g =I g R g =0.001×30=0.03V （并联电路电压相等）Ω050A60V 030I U R g A ...=== Ω050A5990V 030I U R R ...===课堂练习例2：有两个量程的电压表，当使用A 、B 两个端点时，量程为0-10V ，当使用A 、C 两个端点时，量程为0-100V 。

已知电流表的内阻Rg 为500Ω，满偏电流I g 为1mA ，求电阻R 1、R 2的值。

解题提示：AB 之间把Rg 和R 1看成一个电阻，AB 满偏最大电压为10V ，满偏电流为1mA ，且处处相等。

由欧姆定律得：U AB =I g （R g +R 1）代入数据得：10=1×10-3（500+R 1）解得：R 1=9.5×103Ω同理：U AC =I g （R g +R 1+R 2）代入数据得：100=1×10-3（500+R 1+R 2）解得：R 2=9×104Ω〖板书设计〗11.4串联电路和并联电路1.串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。

即R 总=R 1+R 2+...+R n2.并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。

即n 21R 1R 1R 1R 1+⋅⋅⋅++=3.常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G （表头）改装而成的。

①内阻:电流表内阻R g②量程：满偏电流 I g （小量程电流表）③量程：满偏电压U g = I g R g （又是小量程电压表）4.表头串联一个电阻改装成电压表；并联一个电阻改装成电流表。

〖教学反思〗1.初中学过串并联电路的知识，学生容易产生轻视的思想，上课要注意引导。

学生对串并联电路既熟悉又陌生，对初中的知识点运用不灵活。

2.在以后的本节教学中，知识点可以直接让学生回顾，把时间留给规律的运用方面。

3.对于电表的改装以后要大胆的让学生去设计，去分析。