《欧姆定律在串、并联电路中的应用(第一课时)》教案

《欧姆定律在串、并联电路中的应用(第一课时)》教案教学目标教学目标：知识目标:运用欧姆定律进行简单的串并联的计算。能力目标：通过试题分析、酒精检测、观看视频等活动侧重培养学生的审题能力、观察能力和表述能力；通过探究热敏电阻随温度变化的实验，使学生经历科学探究过程；通过阅读文本资料，培养学生的阅读能力。情感目标：通过热敏电阻报警装置的实验，让学生体会物理是有趣的、有用的。通过拒绝酒驾的宣传，培养学生做一个有担当、有责任的公民意识。教学重点：会用欧姆定律进行简单的串并联的计算。教学难点：分析变化电阻对电路影响的整个过程教学过程时间教学环节主要师生活动2分钟5分钟7分钟72分钟引入+复习用欧姆定律分析串联电路。用欧姆定律分析并联电路。变化电阻引起电路变化的应用课堂小结+布置作业【1，2（1）点PPT】同学们大家好，我是来自北京师范大学附属实验中学的李岩老师，请同学们准备好学习任务单，与李老师一起开始今天的学习。【2（2）】欧姆定律是电学的基本定律之一，应用非常广泛。实际电路虽然比较复杂，但是往往可以简化为串联电路或者并联电路。这节课我们就学习如何运用欧姆定律来解决串联和并联电路中的问题。【3（1）点PPT】我们先来复习欧姆定律的内容，其内容是：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。数学表达式为：I等于U比R，其中U表示电压,单位是伏特；R表示电阻,单位是欧姆；I表示电流，单位是安培【3（2）】下面我们先来学习如何运用欧姆定律解决串联电路中的问题。【4（1）点PPT】请同学们看例题1，如图所示，【点PPT】电阻R1为10Ω，【点PPT】电源两端电压为6V。开关S闭合后，求：当滑动变阻器R接入电路的电阻【点PPT】R2为20Ω时，通过电阻R1的电流I。【4（2）点PPT】解题前，我们还是要先画出等效电路图。由于滑动变阻器此时接入电路的电阻R2为20Ω，因此可以把它画成定值电阻，去掉电源和开关，把对应的电压值、电阻值和待求量电流的符号标在图上，这样题目中的已知量和待求量就一目了然。【点PPT】【5点PPT】下面，我们开始解题。根据串联电路中电流的规律可知：通过电阻R1的电流和通过电阻R2的电流相等，都等于I。【点PPT】又因为电阻R1两端的电压U1=IR1，R2两端的电压U2=IR2,，【点PPT】根据串联电路中电压的规律U等于U1+U2，【点PPT】所以U=IR1+IR2,=I（R1+R2）。【点PPT】公式变形后可得I等于U比上R1+R2，【点PPT】代入数据，【点PPT】可以算出电流I是0.2A。【点PPT】求出通过电阻R1的电流之后，请同学们尝试着求一求串联电路中的等效电阻是多大？【点PPT】【6（1）点PPT】要求电阻R1和R2串联的等效电阻，【点PPT】可根据欧姆定律的变形公式R=U/I，用电路两端的总电压比上总电流，【点PPT】前面我们已经求出总电流I=0.2A，因此，【点PPT】代入数据就可以求出电路中的等效电阻是30Ω。即用一个阻值为30Ω的电阻替代电阻R1和R2接入此电路，电路中的电流仍为0.2A。【6（2）点PPT】同时我们还发现：串联电路中的等效电阻大于各串联电阻。两个电阻串联的等效电阻等于串联电阻的阻值之和。【7（1）点PPT】为什么电阻串联后，其等效电阻会变大呢？【7（2）点PPT】请同学们回忆：影响导体电阻大小的因素有哪些？【停顿一下】【点PPT】导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的材料、长度和横截面积等因素有关。电阻串联，【点PPT】相当于增大了导体的长度，导体越长，电阻越大。所以，在串联电路中，电阻越串越大。串联电路中等效电阻与各个串联电阻有这样的关系，那么在并联电路中，我们会有什么发现呢？【点PPT】【8（1）点PPT】请同学们看例2，如图所示，电阻R1、R2并联接入电路中。已知：R1=10Ω，R2=40Ω，电源两端电压为12V。开关S闭合后，求：通过电阻R1的电流I1和电路的总电流I。【8（2）点PPT】请同学们先根据题意画出等效电路图。【点PPT】仍然去掉电源和开关，【点PPT】把对应的电压值、【点PPT】电阻值【点PPT】和待求量电流的符号【点PPT】标在图上。【9（1）点PPT】下面，我们开始解题。根据并联电路中电压的特点U=U1=U2=12V，再由欧姆定律可得通过电阻R1的支路电流I1=U1比R1=12V比10Ω=1.2A，通过电阻R2的支路电流【点PPT】I2=U2比R2=12V比40Ω=0.3A，所以总电流I=I1+I2=1.2A+0.3A=1.5A。【9（2）点PPT】那么，这个并联电路中的等效电阻又是多大呢？【10（1）点PPT】要求电阻R1和R2并联的等效电阻，【点PPT】可根据欧姆定律的变形公式R=U/I，用电路两端的总电压比上总电流，【点PPT】代入数据就可以求出电路中的等效电阻是8Ω。即用一个阻值为8Ω的电阻替代电阻R1和R2接入此电路，电路中的总电流仍为1.5A。【10（2）点PPT】同时我们还发现：并联电路中的等效电阻小于各并联电阻。【点PPT】【11点PPT】为什么电阻并联后，其等效电阻小于各并联电阻呢？经过前面对串联电路的分析，老师相信同学们此时一定会有正确的想法。对，电阻并联起来，【点PPT】相当于增大了导体的横截面积，导体的横截面积越大，电阻就越小。我们的判断正确吗？现在就来验证一下。【点PPT】【12点PPT】我们在刚才的电路中再并联一个电阻R3，它的阻值是40，看看会发生什么变化？我们来求三个电阻并联的等效电阻R’。根据并联电路中电压的特点，U3=U2又因为R3=R2，根据欧姆定律可知：I3=I2=0.3A，由此得出干路中的总电流为I’=I1+I2+I3=1.2A+0.3A+0.3A=1.8A，再利用欧姆定律的变形公式求出R’=U/I‘=12V/1.8A=6.7Ω。【点PPT】【13（1）点PPT】通过计算并比较R‘<R，证明我们前边的判断是正确的。【点PPT】在并联电路中，电阻越并越小。【13（2）点PPT】通过对前面问题的研究，我们发现，改变电路中电阻值，是改变电路状态的方法之一。这种方法，在生产生活中有很多应用。【14点PPT】随着科技的发展，人们发明了各种阻值可以改变的电阻，其中有对温度变化比较敏感的热敏电阻，有对气体浓度的变化比较敏感的气敏电阻，对光照强度变化比较敏感的光敏电阻等等。【点PPT】【15点PPT】比如：一些培养花卉的温室大棚都需要把温度控制在特定的范围内，温度太高或者太低都不利于植物的生长。【点PPT】为了达到这个要求,在设计整个控温系统的时候就采取了变化电路来控制，在这个电路中接入了一种对温度变化敏感的热敏电阻。【点PPT】【16点PPT】现在，我们来做个小实验，看看热敏电阻到底随着温度怎么变化？【播放视频】这是一块已经调零的欧姆表，它可以直接测量出导体电阻的大小。与电压表、电流表相反，欧姆表表盘上的刻度值从左向右是逐渐减小的。它有不同的档位，现在选择的是×100Ω的档位，老师已经把两根导线和表的正、负接线柱相连，我把热敏电阻与欧姆表连接，此时表盘上显示该热敏电阻的阻值约为10000Ω。现在，老师用台灯给热敏电阻加热。打开台灯，将热敏电阻靠近台灯，请同学们注意观察欧姆表指针的偏转情况。欧姆表指针向右偏转，说明热敏电阻的阻值随温度的升高而减小。【17点PPT】如何利用这个热敏电阻设计高温报警电路呢？【18点PPT】每个人的设计方案可能会不同，老师也设计了一种，请看红色方框中的电路，其实这就是一个热敏电阻和蜂鸣器的串联电路。下面我们就一起来实验。【19(1)点PPT】播放视频【19(2)点PPT】把类似这样的一个装置安装在温室大棚中，我们就会很及时调节温室大棚的温度到合适的范围。【20点PPT】其实你仔细观察会发现，刚才的高温报警电路就是一个由电阻值的变化，引发状态改变的电路。我们用滑动变阻器替代阻值可变的热敏电阻，用定值电阻替代蜂鸣器。进一步研究这一类电路的变化特点。【21点PPT】同学们看这个电路，电阻R1和R2串联在电源两端。思考：电源两端电压恒定不变，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，电路中的电流I、电阻R1两端的电压U1、电阻R2两端的电压U2如何变化？【22（1）点PPT】滑片P向左移，R2连入电路的阻值变小，而定值电阻R1不变，整体上相当于减小了导体的长度，所以电路中的等效电阻R变小了，根据欧姆定律I=U/R，因为电源两端电压U不变，R变小，所以电路中的电流I变大。接着再来分析电阻R1两端的电压，根据U1=IR1，I变大，R1不变，所以U1变大，最后根据串联电路电压关系，U不变，U1变大，则U2减小。【22（2）点PPT】回顾刚才分析的过程，我们是从变化电路的局部着眼，紧接着分析了总电阻、总电流，即从局部到整体进行剖析，之后又回到局部进行分析。在对变化电路进行分析时，我们往往采用从局部到整体再到局部的分析方式。【点PPT】【23点PPT】有的同学有质疑了，为什么不先判断滑动变阻器两端的电压的变化呢？【点PPT】【24（1）点PPT】我们试一试直接分析U2的变化，之前判断R2变小，I变大，根据U2=IR2，一个变大的数乘以一个变小的数，我们无法确定U2的变化情况。所以我们必须先判断定值电阻两端电压的变化，再判断可变电阻两端电压的变化。【24（2）点PPT】通过上述分析，我们发现当串联电路中的一个电阻改变时，电路中的电流及另一个电阻两端的电压都会随之改变，很多实际电路都利用了串联电路这一特点。【点PPT】【25点PPT】比如：交通民警在检查司机是否酒后驾车时所使用的酒精检测仪就是利用串联电路的这一特点工作的。【点PPT】【26点PPT】老师这里也有一个酒精检测仪。【27（1）点PPT】下面，就由老师来给同学们演示一下酒精检测仪是如何工作的。【点PPT】第一次对着检测口直接吹气，检测仪显示0，表明驾驶员没有喝酒。第二次通过一个酒精棉签再吹，此时显示133，这表明驾驶员百毫升血液中含有133mg酒精。【27（2）点PPT】按照我国交通法规定，若驾驶员血液酒精含量大于或者等于80毫克，属于醉酒驾驶，驾驶员将面临刑事处罚。【点PPT】【28点PPT】这么一个小小的仪器能在很短的时间内就可以完成酒精检测，是不是很神奇。其实，它的工作原理就是如图所示的串联电路，电路中装有一种对酒精气体浓度变化比较敏感的电阻，我们把它叫做气敏电阻。【点PPT】【29点PPT】这个气敏电阻的阻值随酒精气体浓度的变化情况如图所示，横轴表示酒精气体浓度，纵轴表示气敏电阻的阻值，从图中可以看出，其阻值随酒精气体浓度的增大而减小。【点PPT】【30点PPT】请同学们试着分析一下：当一个醉酒的驾驶员对着酒精测试仪吹气时会发生什么现象？【点PPT】此时，酒精气体浓度变大，气敏电阻R2的阻值变小，电阻R1和R2串联的等效电阻R变小，根据欧姆定律I=U/R，U不变，R变小，所以电路中的电流变大，则相应的电流表的示数就会变大，达到一定的警戒值，报警。【31点PPT】酒精检测仪能够帮助交通民警更快地检测出酒驾人员，但我们更希望所有的驾驶员能够自觉的遵守规定，也希望同学们能提醒会开车的爸爸、妈妈及朋友们，拒绝酒驾，守候幸福！【点PPT】【32点PPT】这节课我们学习欧姆定律在串、并联电路中的应用，总结出这样的规律：串联电路中，电阻越串越大，并联电路中，电阻越并越小。如果我们用欧姆定律分析计算题时，我们首先要先画等效电路图，而在定性分析时一般会遵从从局部到整体再到局部的思路，最后我们就把这些电流和电压的变化就变成了各种提示为我们生活提供便利。【33点PPT】今天的作业：基础性作业：完成“学生资源”中的课后练习。【34点PPT】拓展性作业：如图所示为酒精检测仪的原理电路图。如果把图中的电流表改为电压表，电压表应该如何连入电路？连接在哪里？完成电路改进后，请简述改进后的酒精检测仪的工作过程。【点PPT】今天我们就学习到这里，同学们，再见！知能演练提升能力提升1.关于串、并联电路,下列说法正确的是()A.串联电路电流处处相等B.串联电路总电阻的倒数等于各电阻倒数之和C.并联电路各支路电流总相等D.并联电路的总电阻等于各支路电阻之和2.下列几组电阻并联后,等效阻值最小的一组是()A.30Ω和15Ω B.20Ω和25ΩC.10Ω和35Ω D.5Ω和40Ω3.如图所示,电路中R1的阻值为6Ω。闭合开关S,电流表A1的示数为1.2A,电流表A2的示数为0.3A,则R2的阻值是()A.18Ω B.24ΩC.6Ω D.3Ω4.在如图所示的电路中,两只电流表的规格相同,电流表有两个量程(0~0.6A以及0~3A)。闭合开关S,电阻R1与R2均有电流流过,两只电流表的指针偏转角度相同,则R1与R2的比值为()A.1∶5 B.5∶1C.1∶4 D.4∶15.右图为表示阻值不同的两个电阻的电流随电压变化的I-U图线,下列说法错误的是()A.R1>R2B.R1、R2并联后的总电阻的I-U图线在区域ⅠC.R1、R2串联后的总电阻的I-U图线在区域ⅢD.电阻不变时,电流与电压成正比6.如图所示,电源电压为12V,滑动变阻器R的最大阻值是50Ω,电阻R1的阻值为10Ω。当变阻器的滑片P从a端滑向b端时,电流表示数的变化范围是()A.0.24~0.2A B.0.2~0.24AC.0.2~1.2A D.1.2~0.2A7.如图所示的电路中,电源电压保持不变,先闭合开关S1,电流表、电压表的示数分别为I1、U1,再闭合开关S2、S3,电流表的示数分别为I2、U2,则()A.I1>I2U1>U2 B.I1<I2U1>U2C.I1<I2U1<U2 D.I1>I2U1<U28.一只小灯泡正常工作的电压为8V,正常发光时通过它的电流为0.4A,现将该小灯泡接在12V的电源上,为使其正常发光,还应联一个Ω的电阻。

9.如图所示,当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,两表读数之比U甲∶U乙=4∶1,则R1∶R2=;开关S断开,将甲、乙两表换为电流表,通过两电表的电流之比I甲∶I乙=。

10.电路元件A和B中的电流与两端电压的关系如图所示,由图可知,A的电阻是Ω。若将A、B并联后接在电压为2V的电源两端,干路中的电流是A。

★11.如图甲所示,电阻R1的阻值为20Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω2A”的字样,当滑动变阻器的滑片P移至a端时,闭合开关S,电流表的示数为0.3A。(1)求电源电压U。(2)若将一只电压表并联接入该电路A和B、B和C或A和C中的某一部分电路两端,调节滑动变阻器R2的滑片P,使电压表的指针指在图乙所示的位置,请指出电压表所有可能连接的位置,并求出滑动变阻器R2对应的电阻值。探究创新★12.如图甲所示,某工厂要研发一种新型材料,要求对该材料所承受的撞击力进行测试。在测试时将材料样品(不计质量)平放在压力传感器上,闭合开关S,由静止自由释放重物,经撞击后样品材料仍完好无损。从重物开始下落到撞击样品的这个过程中,电流表的示数I随时间t变化的图像如图乙所示,压力传感器的电阻R随压力F变化的图像如图丙所示。电源的电压U=24V,定值电阻R0=10Ω。(1)在重物下落的过程中,压力传感器的电阻是多少?(2)在撞击过程中,样品受到的最大撞击力是多少?知能演练·提升1.A串联电路中电流只有一条路径,在串联电路中各处的电流均相等,选项A正确;电阻串联后相当于增加了导体的长度,总电阻等于各分电阻之和,选项B错误;并联电路中干路电流等于各支路电流之和,各支路电流不一定相等,电流与电阻成反比,选项C错误;电阻并联后相当于增加了导体的横截面积,总电阻小于任一个分电阻,总电阻的倒数等于每个分电阻倒数之和,选项D错误。2.D根据并联电路的等效电阻(总电阻)总是小于任何一个分电阻,5Ω和40Ω的电阻并联后的等效电阻一定小于5Ω,其他三项的等效电阻均大于5Ω,故选项D正确。3.A从题图可知,电路为并联电路,电流表A1测干路中的电流,电流表A2测R2支路的电流,根据并联电路电流规律可知,通过R1的电流为0.9A,根据欧姆定律可得电阻R1两端的电压为U=I1R1=0.9A×6Ω=5.4V,在并联电路中各支路两端的电压相等,所以电阻R2的阻值为R2=UI2=5.4V04.C题图中R1、R2并联,电流表A1测量干路电流I,A2测量R2中的电流I2,I应该大于I2,而两表指针偏转角度相同,说明A1的量程为0~3A,A2的量程为0~0.6A,其示数之比等于所选量程之比,即I∶I2=5∶1,因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以I1∶I2=4∶1,根据并联电路的分流关系,知R1∶R2=I2∶I1=1∶4。5.A从题图中可以看出,相同的电压下,通过R2的电流小,所以R1<R2,故选项A错误,符合题意;两个电阻并联后,总电阻比任何一个电阻都小,所以相同电压下,总电流比任何一个电阻中的电流都大,即在区域Ⅰ内,选项B正确,不符合题意;两个电阻串联后,总电阻等于两个电阻之和,所以相同电压下,总电流小于任何一个电阻中的电流,即在区域Ⅲ内,选项C正确,不符合题意;两条图线都是过原点的直线,说明在电阻一定时,电流与电压成正比,选项D正确,不符合题意。6.D当滑片在a端时,滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电流表的示数I1=UR1=12V10Ω=1.2A;当滑片在b端时,电路中总电阻R总=R1+R=10Ω+50Ω=60Ω,此时电流表的示数I2=7.C由电路图可知,只闭合开关S1时,电阻R2与R3串联,电流表测电路中的电流,电压表测电阻R3两端的电压,则电源电压U=UR2+U1,所以电压表示数U1<U,电流表示数为I1=UR2+R3;再闭合开关S2、S3,R2被短路,R1与R3并联,电压表测量电源电压,电流表测干路电流,此时电压表示数U2=U,电流表示数为I2=IR1+IR3=UR1+UR3;所以U1<U8.解析电源电压高于小灯泡正常工作的电压,应串联上一个电阻起分压作用。U=U-UL=12V-8V=4V,IL=0.4A,R=UIL=4V答案串109.解析当开关S闭合,甲、乙两表为电压表时,甲电压表测电源的电压,乙电压表测R2两端的电压,因串联电路中总电压等于各分电压之和,故两电阻两端的电压之比为U1U2=U甲-U乙U乙=4-11=31;因串联电路中各处的电流相等,所以通过电阻R1、R2的电流之比I1∶I2=1∶1,由I=UR可得,两电阻的阻值之比R1R2=U1答案3∶13∶410.解析由题图