《第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用 第1课时》示范课教学设计【初中物理人教版九年级】

欧姆定律在串、并联电路中的应用教学设计教学目标1．能运用欧姆定律解决简单的串并联电路问题。2．通过计算，学会解答电学计算题的一般方法，培养学生逻辑思维能力，培养学生解答电学问题的良好习惯。教学重难点教学重点欧姆定律的内容及变形公式。教学难点电路分析，画等效电路图。教学用具多媒体课件等。相关资源图片等。教学过程课堂引入教师提问，同学们还记着欧姆定律吗？欧姆定律的公式是I=U/R，它的变形公式是R=U/I和U=IR。这样，我们如果知道同一个导体或同一段电路的两个物理量，就可以根据欧姆定律及变形公式求出第三个物理量了。教师提问：请同学们回忆串联电路的电压与电流的规律分别是什么？在串联电路中，串联电路的电流处处相等，电源电压等于各用电器两端电压之和。串联电路的电压规律U=U1+U2串联电路的电流规律I=I1=I2教师提问：请同学们回忆并联电路的电压与电流的规律分别是什么？并联电路各支路两端电压相等且等于电源电压，干路电流等于各支路电流之和。并联电路的电压规律U=U1=U2并联电路的电流规律I=I1+I2教师引发学生思考，那么，我们怎样应用欧姆定律解决串、并联电路的问题呢？新知讲解一、串联电路教师展示题目，我们先通过这个例题，来研究一下串联电路中欧姆定律的应用。例1如图所示，小灯泡的电阻为10Ω，滑动变阻器R1上标有“20Ω1A”，当滑片在B端时，电压表的示数为2V。求：电源电压是多少？滑片在A端时，电流表及电压表的示数各为多少？教师对题目分析，当我们遇到这种电路状态发生变化的情况时，一定要注意画图标量是关键，也就是我们要首先确定电路的状态，一个状态画出一个对应的电路图，并标上相应的物理量。对于这道题，我们看到一共有两个状态，一个状态是滑动变阻器的滑片滑到B端时，一个状态是滑动变阻器的滑片滑到A端时。（1）教师表述，我们先来分析当滑片滑到B端时的状态。当滑片滑到B端时，滑动变阻器R1接入电路阻值最大，即R1=20Ω，R1和灯串联，灯的电阻RL=10Ω。教师展示电路图，现在根据我们的分析，画出滑片在B端时的等效电路图，也就是R1和RL串联，并标上相应的物理量R1=20Ω，RL=10Ω，电压表测的是小灯泡两端的电压，UL=2V，此时电路中的电流我们标为I1，我们所求的电源电压标为U=？教师解析，画图标量后，我们首先要在同一个电路中，寻找同一研究对象的物理量，看哪个导体或哪段电路知道两个物理量，然后根据欧姆定律，列式求解出第三个物理量。我们观察到当滑片在B端时，知道关于灯的两个物理量，也就是灯两端的电压UL=2V，灯的电阻RL=10Ω，这样，根据欧姆定律就可以求出通过灯的电流I1，即又因为串联电路电流处处相等，现在我们就知道了关于R1的两个物理量，即R1=20Ω，I1=0.2A，根据欧姆定律的变形公式，可以求出R1的两端电压，即U1=I1R1=0.2A×20Ω=4V。我们要求的是电源电压，根据串联电路的总电压等于各用电器两端电压之和，现在我们知道了U1和UL，则电源电压为U=U1+UL=2V+4V=6V（2）教师表述，我们再来分析滑片在A端时的状态，当滑片滑到A端时，滑动变阻器接入电路的阻值为0，电路是只有一个小灯泡的简单电路。RL=10Ω不变。教师展示电路图，我们画出此时的等效电路图，并标上对应的物理量，也就是RL=10Ω，电源电压不变，因此，电源电压U=6V就可以作为已知量并标在这个状态图上了，此时电路中的电流我们标为I2。电压表测的依然是小灯泡两端的电压。教师解析，当滑片在A端时，电路中只有灯，电源电压都加在了灯两端，而电压表测的就是灯两端的电压，所以UL=U=6V。这样，在这个电路中，我们就知道了关于RL的两个物理量，即电压和电阻两个物理量，根据欧姆定律就可以求出此时通过灯的电流了，也就是二、并联电路教师展示题目，我们再用一个例题，来研究一下并联电路中欧姆定律的应用。例2如图所示，滑动变阻器的最大阻值R2=20Ω，当滑片在中点C时，电流表A1的示数为0.6A，电压表的示数为12V。求：（1）R1的阻值和电流表A的示数；（2）当滑片滑到B端时，电流表A、A1的示数。教师对题目分析，这个题我们仍然要注意画图标量是关键，也就是我们要首先确定电路的状态，一个状态画出一个对应的电路图，并标上相应的物理量。对于这道题，我们看到一共有两个状态，一个状态是滑动变阻器的滑片在中点C时，一个状态是滑动变阻器的滑片滑到B端时。（1）教师表述，我们先来分析当滑片在中点C时的状态。当滑片在中点C时，此时滑动变阻器R2接入电路阻值为最大阻值的一半，即RC=10Ω，此时的电路是R1和RC并联，R1的阻值为待求量。教师展示电路图，现在根据我们的分析，画出滑片在中点C时的等效电路图，并标上相应的物理量RC=10Ω，R1阻值是待求量，标为R1=？；电流表A1与R1串联，测的是R1的电流，A1的示数为0.6A，我们记为I1=0.6A，我们把通过R2的电流称为I2，我们要求的电流表A的示数，测的是干路电流，我们标为I=？电压表测的是电源电压，我们标上U=12V。教师解析，画图标量后，我们首先要在这个电路中，寻找同一研究对象的物理量，看哪个导体或哪段电路已知两个物理量，然后根据欧姆定律和并联电路的特点列式求解出第三个物理量。现在我们进行分析：这个等效电路图是并联电路，且知道电源电压。因为并联电路各支路两端电压相等且等于电源电压，所以，我们就相当于知道了R1和RL两端的电压，均为12V。我们又知道了通过R1的电流I1=0.6A，这样，我们可以根据欧姆定律的变形公式R=U/I，求出R1的电阻，。对于RC，我们除了知道电压U=12V，还知道RC=10Ω，这样，根据欧姆定律就可以求出通过RC的电流I2，。又因为并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以：I=I1+I2=0.6A+1.2A=1.8A。（2）教师表述，接下来分析滑片滑到B端的情况，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，即RB=20Ω，电路是R1和RB并联。R1是定值电阻，R1=20Ω。教师展示电路图，我们画出等效电路图，并标上对应的物理量，电流表A1测的是通过R1的电流，我们标为I1′，我们把通过RB的电流称为I2′，我们要求的电流表A的示数，测的是干路电流，我们标为I′=？电源电压不变，仍为12V。教师解析，现在我们再来分析一下这个状态图，电源电压已知，同时还知道每个支路的电阻，而且我们注意到R1这个支路，R1两端的电压没变，电阻也没变，所以通过R1的电流也就不变，即I1′=I1=0.6A。再看关于R2这段导体，知道了电压和电阻，根据欧姆定律可以求出通过它的电流，即。又因为并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以，I′=I1′+I2′=0.6A+0.6A=1.2A。典型例题1．两只灯泡分别标有“5Ω，0.6A”和“10Ω，1A”的字样，如果把它们串联起来使用，则电路中两端允许施加的电压不能超过（）A．13V B．9V C．15V D．10V解析：当把它们串联起来时，由题可知，电路中的电流只能取0.6A。串联后的总电阻R＝R1+R2＝5Ω+10Ω＝15Ω则串联电路的总电压U＝I1R＝0.6A×15Ω＝9V故B正确。A、C、D不合题意。答案：B。2．如图所示，R1＝3Ω，R2＝15Ω，Uab＝3.6V并保持不变，当S断开时，电压表示数是____________V，电流表示数是_____________A，当S闭合后，电压表示数为_____________V，电流表示数是________________A。解析：由电路图可知，当开关S断开时，R1与R2串联，电流表测电路中的电流。电流表的示数I=UR1此时电压表测R1的电压，则电压表的示数U1＝IR1＝0.2A×3Ω＝0.6V当开关S闭合时，R2被短路，电路为R1的简单电路，电压表测电源的电压，则电压表的示数U＝Uab＝3.6V。此时电流表也被短路，则电流表示数是0A。答案：0.6；0.2；3.6；0。3．两电阻串联如图。R1＝5欧，电流表示数0.1A电源电压为3伏不变，求R1两端电压及R2的电阻？解析：由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律求出R1两端电压，根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压，再根据欧姆定律求出R2的电阻。解答：由电路图可知，R1与R2串联，电流表测电路中的电流。由I=UR可得，RU1＝IR1＝