人教版九年级物理上册教案：17.4 欧姆定律在串(7页).doc

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1、-人教版九年级物理上册教案：17.4 欧姆定律在串1.理解欧姆定律,并能利用欧姆定律进行简单的计算.2.能根据串联电路中电压及电流的规律,利用欧姆定律得到串联电路中电阻的规律.1.根据实验现象体会等效电阻的含义.2.了解等效电阻的研究方法.通过师生的双边教学活动,激发学生努力学习的积极性和勇于为科学献身的热情.【重点】理解欧姆定律及其应用.【难点】欧姆定律在计算中的灵活运用.【教师准备】实物投影仪、电路示教板、多媒体课件等.【学生准备】电源、定值电阻两个、小灯泡两个、开关、导线等.导入一:问题导入问题1:欧姆定律的内容是什么?回答1:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.问

2、题2:欧姆定律的字母公式是什么?回答2:I=.问题3:欧姆定律公式中对单位的要求有哪些?回答3:U的单位是伏特(V),R的单位是欧姆(),I的单位是安培(A).问题4:将一个100 电阻连到0.2 kV的电路中,此电阻中通过的电流是多少?回答4:I=2 A.过渡语欧姆定律在串、并联电路中该如何使用?今天这节课我们就来学习这方面的内容.导入二:研究方法导入研究方法分析:研究平面镜成像时,用玻璃板代替平面镜,这种“等效替代”的思想,在电学中同样存在.如果一个电阻的效果和几个电阻在同一电路中的效果相同,可以认为这个电阻是几个电阻的等效电阻.这里的“等效”可以理解为在同一个电路中,电源电压相同,电阻对

3、电流的阻碍作用相同,电路中的电流大小相同.问题:比如我们需要一个10 的电阻,而我们手头上的电阻只有5 的或20 的,那该怎么办呢?过渡语这种“等效替代”的方法在研究串、并联电路中电阻之间的关系时有什么样的作用?这节课我们就来学习有关欧姆定律在串、并联电路中的应用的知识.一、串、并联电路中电阻的特点思路一1.对于串联电路来说:电压规律:U=U1+U2;电流规律:I=I1=I2;欧姆定律:I=.欧姆定律I=适用于单个的用电器和由几个用电器组成的一段电路,所以对R1来说:I1=;对R2来说:I2=,将以上三式变形后得U1=I1R1,U2=I2R2,U=IR,根据串联电路的电压规律得:U=U1+U2

4、,则IR=I1R1+I2R2.由于串联电路电流相等,即I=I1=I2,所以R=R1+R2.即串联电路的总电阻等于各串联电阻之和.2.对于并联电路来说:并联电路的电流规律:I=I1+I2;电压规律:U=U1=U2;欧姆定律:I=.对于R1来说:I1=;对R2来说:I2=.根据I=I1+I2,则,由于电压相等,所以.即并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和.【拓展延伸】把几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度,其总电阻一定比每一个导体的电阻大.由R总=R1+R2+Rn可推出,n个阻值均为R的电阻串联,其总电阻为R总=nR.把几个导体并联起来,相当于增加了导体的横截面积,其总电阻一定比每一个

5、导体的电阻小.思路二串、并联电路电阻的关系(1)串联电路:师:在图甲和图乙中,如果电源电压相同,电流表示数相同,可以认为R是R1和R2串联后的等效电阻,也称总电阻.那么,总电阻与R1和R2有什么关系呢?学生推导:在图甲中,因为R1和R2串联,因此通过它们的电流相同,设R1两端电压为U1,R2两端电压为U2,则有U=U1+U2,即U=IR1+IR2.图乙中有:U=IR.综合以上推导有:R=R1+R2,因此可以得到串联电路总电阻和分电阻的关系:R=R1+R2.推论:串联电路的总电阻比任何一个分电阻都大.(2)并联电路:师:并联电路中同样也可以得到R与R1,R2的关系,请同学们尝试自己推导出来.学生

6、推导:在图甲中,因为R1和R2并联,因此它们两端的电压相同,设R1两端电压为U1,R2两端电压为U2,则有U1=U2.电流规律:I=I1+I2,即I=.图乙中有:I=.综合以上推导有:,因此可以得到并联电路总电阻和分电阻的关系:.即并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和.推论:并联电路的总电阻比任何一个分电阻都小.【拓展延伸】几个导体并联起来,相当于增加了导体的横截面积,总电阻变小,并且比任何一个分电阻都小.设有N个电阻并联,电阻分别为R1,R2,R3,RN,总电阻为R,则有+.设这N个电阻当中,电阻最小的为R1,则+,得到,进而RR1.所以总电阻小于最小那个电阻,即并联电路的总电阻R比

7、任何一个分电阻都小.二、欧姆定律在串、并联电路中的应用师:请同学们自主学习教材P8384,例题1和例题2,不懂的地方互相之间讨论交流.串联电路中:U=U1+U2IR=IR1+IR2R=R1+R2并联电路中:I=I1+I21.如图所示的四个电路中,电源及各灯泡规格均相同.当开关闭合时,电流表示数最大的是()A.只有甲B.只有乙C.甲和丙D.甲和丁解析:由电路图可知,甲、丁两电路中,灯泡并联,总电阻为,电流表测干路电流,I=;乙图中,两灯泡串联,电流表测干路电流,I乙=;丙图中两灯泡并联,电流表测其中一条支路的电流,I丙=.甲、丁电路中电流表示数最大,乙电路中电流表示数最小.故选D.2.电阻R1和

8、R2串联时的总电阻是20 ,并联时的总电阻()A.一定是5 B.一定是大于5 或等于5 C.一定是小于5 或等于5 D.一定是小于5 解析:根据串联电阻规律:串联的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大,由于两电阻串联的总电阻等于20 ,因此分电阻中较小电阻的最大值为10 ,所以它们并联后的总电阻一定小于或等于5 .故选C.3.阻值分别为5 和10 的两个定值电阻串联后的总电阻是,若通过5 电阻的电流为0.4 A,则通过10 电阻的电流为A,10 电阻两端的电压是V.解析:两个定值电阻串联后的总电阻:R=R1+R2=5 +10 =15 ;在串联电路中电流相等,所以通过10 电阻的电流也为0.4 A.

9、10 电阻两端的电压是U2=IR2=0.4 A10 =4 V.【答案】150.444.如图所示,电源电压不变,R1=6 ,R2=4 .(1)当开关S1闭合,S2,S3断开时,电流表的示数为0.6 A,电路总电阻是,电源电压为V.(2)当开关S1,S2和S3都闭合时,电流表示数为1.5 A,此时通过L的电流是A.解析:(1)当开关S1闭合,S2,S3断开时,R1与R2串联,电路中的总电阻:R=R1+R2=6 +4 =10 ;则电源电压:U总=I总R=0.6 A10 =6 V.(2)当开关S1,S2和S3都闭合时,R2短路,R1与L组成并联电路;I1=1 A;通过L的电流为IL=I-I1=1.5

10、A-1 A=0.5 A.【答案】(1)106(2)0.5串联电路中:R=R1+R2并联电路中:课后作业【基础巩固】1.一个滑动变阻器标有“50 1.5 A”的字样,当它与一个阻值为30 的电阻串联接入电路时,整个电路总电阻的变化范围为()A.3080 B.080 C.050 D.030 2.两个完全相同的电阻,它们串联后的总电阻是并联后总电阻的()A.B.2倍C.4倍D.3.两电阻的阻值分别为30 和90 ,将它们串联后,其总电阻为;将它们并联后,其总电阻为.4.小华同学通过实验探究并联电路中电阻的特点,研究过程如图(a)、(b)和(c)所示.请仔细观察图中电路的连接及电流表的指针偏转情况,然

11、后归纳得出初步结论.(1)比较图中的(a)和(b)两图及相关条件可知:;(2)比较图中的(b)和(c)两图及相关条件可知:.【能力提升】5.现有一个电压为3 V的电源和三个相同的电阻,连接在黑匣子内,其外部有4个接线柱与黑匣子中的电路相连接,用电压表分别测试任意两个接线柱间的电压,其读数分别为:UAB=3 V,UAC=UAD=2 V,UCB=UDB=1 V,则黑匣子(虚线框)内电路连接正确的是()6.有两只电阻R1,R2,它们串联后的总电阻为R串,并联后的总电阻为R并.若R串=nR并,则n值的大小可能为()A.n=1B.n=2C.n=3D.n=47.一段粗细均匀的电阻丝电阻值为16 ,将它围成

12、一个封闭的圆圈,如图所示,则A,B两点间的电阻为.若在A,B两端接一电压6 V的电源,则C,D间的电压为V.【拓展探究】8.小明是一个无线电爱好者,在一次修理电视机时,发现有一只阻值为30 的电阻需要更换,而现在只有10 ,20 ,40 ,60 ,120 几种规格的电阻若干,请你帮小明想两种解决办法.办法一:;办法二:.【答案与解析】1.A解析:滑动变阻器上标有“50 1.5 A”,表示这个滑动变阻器的电阻变化范围是050 ;与一个阻值为30 的电阻串联,整个电路总电阻的变化范围为3080 .故选A.2.C解析:两个阻值相同的电阻串联时,总电阻R1=2R;并联时,总电阻R2=,即R1=4R2.

13、故选C.3.120 22.5 解析:串联总电阻等于各分电阻之和,因此两电阻串联时,总电阻:R串=R1+R2=30 +90 =120 ;并联电路总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,两电阻并联时,R并=22.5 .4.(1)当电阻并联后,总电阻变小(2)两个电阻可以由一个电阻来等效替代解析:(1)比较图(b)和图(a),给R1并联了电阻R2,电路中总电流变大,说明电阻并联后变小,从而得出结论;(2)图(c)和图(b)比较,电流表示数相同,说明R3与R1和R2并联后阻碍电流效果相同,从而得出结论.5.C解析:因为UAB=3 V,所以AB应该连在电源两端.当三个电阻串联时,因为三个电阻相同,电源电压为

14、3 V,所以每个电阻分担的电压相同,大小都为1 V.又因为UAC=2 V,所以AC和AD之间应该连有2个电阻.又因为UCB=UBD=1 V,所以CB和DB之间应该连有1个电阻,故C正确.故选C.6.D解析:串联电阻R串=R1+R2,由并联电路特点可知:,即R并=,已知R串=nR并,所以R1+R2=n,(R1+R2)2=nR1R2,则可得出n=4,故D正确.故选D.7.32解析:阻值为16 的电阻丝弯成一圆环,其四分之一电阻值为4 ,四分之三的电阻为12 ,两段电阻丝并联后的总阻值,根据R并=可得R并=3 ;由题意可知,AB,ADCB并联,所以AB,ADCB两端的电压均为6 V;由于AD,CD,

15、CB串联,则CD间的电压等于6 V=2 V.8.将一只10 和一只20 的电阻串联将一只40 和一只120 的电阻并联解析:办法一:将一只10 电阻和一只20 的电阻串联,R串=10 +20 =30 ;办法二:将一只40 电阻和一只120 的电阻并联,R并=30 ;方法三:两只20 电阻并联,再和一只20 的电阻串联,R总=R并+20 =20 +20 =30 .教材没有展示串并联电路的电阻规律,从表面看起来学生少学习一个知识点,降低了学生的学习难度.但实际上在学生解题过程中,少了一种思路和方法,限制了学生的思维,同时也为高中课程的衔接埋下了不利的种子.所以在教学中,还应当补充串、并联电路的电阻

16、规律.在引入电阻规律的时候,可以先用实验器材演示,让学生有生动的体验和直观的感受,然后再通过理论推导出实验结论.对于串、并联电路电阻规律的推导是教学中的一个难点,因为要用到串并联电压、电流的综合知识,学生对公式的理解有难度,计算也有难度.因此,并联电路的公式可以先不做硬性要求.不管用何种方法,只要能正确解题,步骤完整,思路清晰,能学会,就可以.1.如何理解“串联分压与并联分流”问题:分压原理:在串联电路中,根据各处电流相等以及欧姆定律可知:I1=I2,即,变形得,这就是分压原理,即在串联电路中,电压的分配与电阻成正比.分流原理:在并联电路中,由于并联电路电压相等,即U1=U2,则I1R1=I2

17、R2,变形得,这就是分流原理,即在并联电路中,电流的分配与电阻成反比.2.连接在电路中的滑动变阻器,能够起到多种作用.(1)在“探究导体中的电流与导体两端电压的关系”时,滑动变阻器的作用是改变导体两端的电压;(2)在“探究导体中的电流与导体电阻的关系”时,滑动变阻器的作用是保持导体两端电压不变.(3)在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中,要求用伏安法测出小灯泡亮度由不亮到灯丝暗红、微弱发光以至正常发光时的电流与电压.这里整个过程的多次测量都依赖于调节电路中的滑动变阻器.通过改变滑动变阻器在电路中的电阻,使通过小灯泡的电流和电压相应发生改变,从而改变小灯泡的亮度.(4)在用伏安法测量定值电阻实验中,

18、用滑动变阻器来实现多次测量,以达到多次测量求平均值而减小误差的目的.如图所示,电源电压U=6 V,电阻R1=4 ,R2=6 ,闭合开关S.求: (1)电路总电阻多大.(2)电路中电流多大.(3)电阻R2两端的电压多大.解:已知R1=4 ,R2=6 ,U=6 V.(1)电路总电阻:R=R1+R2=4 +6 =10 .(2)电路中电流:I=0.6 A.(3)电阻R2两端的电压:U2=IR2=0.6 A6 =3.6 V.在如图所示电路中,R1=10 ,R2=20 ,闭合开关后,电流表的示数为0.3 A.(1)电阻R1两端的电压是多少?(2)通过R2的电流是多少?解:已知R1=10 ,R2=20 ,I=0.3 A.(1)电阻R1两端的电压:U=IR1=0.3 A10 =3 V.(2)因为R1与R2并联,所以它们两端电压相等,所以通过R2的电流是I2=0.15 A.【拓展延伸】串并联电路中电流、电阻、电压的特点.1.串联电路:电流:I=I1=I2;电阻:R=R1+R2;电压:U=U1+U2.2.并联电路:电流:I=I1+I2;电阻:;电压:U=U1=U2.-第 7 页第4节欧姆定律在串、并联电路中的应用