高中物理4 串联电路和并联电路教学设计及反思

这是一份高中物理4 串联电路和并联电路教学设计及反思，共5页。

eq \(\s\up7(),\s\d5(整体设计))


教学目标


(一)知识与技能


1．了解串联和并联电路的连接方式，掌握串、并联电路的电流和电压特点。


2．掌握电阻的串、并联的计算。


3．知道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。


4．了解电流表(表头)的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压。


5．理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值。


(二)过程与方法


知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。通过分压电阻和分流电阻阻值的计算，培养学生应用所学物理知识解决实际问题的能力。


(三)情感、态度与价值观


通过本节课的教学活动，要培养学生的应用意识，引导学生关心实际问题，立志于把所学物理知识应用到实际中去。


教学重点


熟练掌握串、并联电路的特点；电阻的串、并联的计算。


教学难点


表头G改装成大量程电压表V和电流表A的原理，并会计算分压电阻和分流电阻。


教学方法


自学指导、讲授法


教学用具


投影片、多媒体辅助教学设备


eq \(\s\up7(),\s\d5(教学过程))


(一)引入新课


教师：在初中我们已经学过有关串联和并联的知识，这节课我们要深入研究串、并联电路中各部分的电流、电压及电阻的关系。


(二)进行新课


1．串联电路和并联电路的电流


教师：(投影)教材图2.4－1和图2.4－2(如图所示)





图2.4－1 串联电路





图2.4－2 并联电路








引导学生推导出串联电路和并联电路的电流规律。


学生阅读教材，进行推导：


(1)在恒定电流的电路中各处电荷的分布是稳定的，因此，在相等时间内，通过串联电路各部分的电荷量必须相等，故有串联电路各处的电流相等。即I0＝I1＝I2＝I3。


(2)在并联电路中，要保持电路各处电荷量分布稳定不变，相同时间内流过干路0点的电荷量必须等于各支路1、2、3各点的电荷量之和。因此，串联电路的总电流等于各支路电流之和。即I0＝I1＋I2＋I3。


2．串联电路和并联电路的电压


教师：在图2.41中，用φ0、φ1、φ2、φ3分别表示电路中0、1、2、3各点的电势，用U01、U12、U23、U03分别表示0与1、1与2、2与3、0与3的电势差。引导学生推导出串联电路和并联电路的电压规律。


学生阅读教材，进行推导：


(1)串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和。即


U01＋U12＋U23＝U03


(2)并联电路的总电压与各支路电压相等。用U1、U2、U3代表图2.4－2中三个电阻两端的电压，即


U1＝U2＝U3＝U


3．电阻的串联和并联


教师活动：(投影)教材图2.4－3和图2.4－4(如图所示)





图2.4－3 电阻串联后作为一个整体，它相当于一个电阻





图2.4－4 电阻并联后作为一个整体，它相当于一个电阻


引导学生推导出串联电路和并联电路的电阻规律。


学生阅读教材，进行推导：


(1)串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。即


R＝R1＋R2


对于多个电阻的串联


R＝R1＋R2＋……


(2)并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。即


eq \f(1,R)＝eq \f(1,R1)＋eq \f(1,R2)


对于多个电阻的串联


eq \f(1,R)＝eq \f(1,R1)＋eq \f(1,R2)＋……


思考与讨论：(1)n个相同的电阻R0并联，总电阻等于多少？


(2)若干不同的电阻并联，总电阻与其中最小的电阻的大小关系如何？


4．电压表和电流表


教师：请问：利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大？


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。


(投影)利用多媒体介绍表头的满偏电流Ig、内阻Rg和满偏电压Ug。


(1)满偏电流Ig


表头的线圈允许通过的最大电流很小，一般不超过几十微安到几毫安，这个电流值叫表头的满偏电流，用Ig表示。


满偏电流Ig：表头指针偏转到最大刻度时的电流。


[说明]如果通过表头的电流超过满偏电流Ig，不但指针指不出示数，表头还可能被烧坏。


(2)表头的内阻Rg


表头的线圈电阻一般为几欧到几百欧，这个电阻值叫做表头的内阻，用Rg表示。


内阻Rg：表头线圈的电阻叫做表头的内阻。


[说明]每个表头都有它的满偏电流Ig和内阻Rg，Rg和Ig是表头的两个重要参数。


教师：同学们能不能根据Ig、Rg概括出什么叫做满偏电压？


学生：表头通过满偏电流时，加在它两端的电压，这个电压值叫满偏电压，用Ug表示。


教师：满偏电流Ig、内阻Rg、满偏电压Ug三者之间有什么关系？


学生：据部分电路欧姆定律可知：Ug＝IgRg


小结：表头G的满偏电压Ug和满偏电流Ig一般都比较小，测量较大的电压和较大的电流时，需要把小量程的表头G加以改装。


(投影)例1 电流表改装成电压表


例1〔见前面教学设计(一)例1〕


例2〔见前面教学设计(一)例2〕


(三)课堂总结、点评


教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。


学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来，比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。


点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。


教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。


(四)实例探究


☆表头(G)改装成双量程电流表


例3如图所示，有一个表头G，满偏电流Ig＝500 mA，内阻Rg＝200 Ω，用它改装为有1 A和10 A两种量程的电流表，求R1、R2的阻值各为多大？





解析：当公共端与1 A端接入电路时，量程为I1＝1 A，当公共端与10 A端接入电路时，量程为I2＝10 A。


当公共端与1 A端接入被测电路时，电阻R1和R2串联，再与表头内阻Rg并联。由并联电路中的电流分配关系可得：R1＋R2＝eq \f(Ig,I1－Ig)Rg


代入Ig、I、Rg的数值得R1＋R2＝200 Ω①


当公共端与10 A端接入被测电路时，电阻R1与表头支路的电阻Rg＋R2并联。由并联电路的特点可知：


Ig(Rg＋R2)＝(I2－Ig)R1


代入Ig、I2、Rg的数值，可得


R2＋200 Ω＝19R1②


由①②解得


R1＝20 Ω，R2＝180 Ω。


[说明]对于I1＝1 A的量程，G是它的表头，对于I2＝10 A的量程，G与R2串联后相当于它的表头。


☆表头(G)改装成双量程电压表


例4如图所示，有一个表头G，满偏电流为Ig＝1 mA，内阻Rg＝100 Ω，用它改装为有5 V和50 V两种量程的电压表，求R1、R2的阻值各为多大？





答案：4.9 kΩ，49.9 kΩ


解析：当公共端与5 V端接入被测电路时，量程为U1＝5 V，当公共端与50 V端接入被测电路时，量程为U2＝50 V。


由串联电路的电压分配关系可知：


R1＝eq \f(U1,Ig)－Rg＝(eq \f(5,1×10－3)－100) Ω＝4 900 Ω＝4.9 kΩ


R2＝eq \f(U2,Ig)－Rg＝(eq \f(50,1×10－3)－100) Ω＝49 900 Ω＝49.9 kΩ。


eq \(\s\up7(),\s\d5(教学体会))


1．本节课要重点讲清楚电流表的两个特性参数满偏电流Ig和表头电阻Rg的含义，以及相对应的电流表两端承受的最大电压值Ug＝IgRg的意义。


2．讲述电表改装时，要抓住问题的症结所在，即表头内线圈允许通过的最大电流是有限制的(满偏电流Ig)，那么要测量较大的电压(或电流)怎么办？通过启发引导，学生能够提出电阻分压(或分流)，然后让学生讨论，推导出有关公式。教材结合具体例题，分别推出了分压电阻公式R＝URRg/Ug和分流电阻公式R＝IgRg/IR。


eq \(\s\up7(),\s\d5(备课资料))


电路化简


在高中物理稳恒电流教学中，化简电路是学生应当掌握的基本技能之一。由于电路千变万化，学生如果没有一个简明的思路，在化简复杂电路时，总感到困难，现在介绍几种简单的电路化简的方法。


一、化简原则


1．理想导线可任意长短


2．无电流支路可去掉


3．等电势点可合并


4．摘表：理想电压表可看成断路，理想电流表可看成短路，电流稳定后，电容器可看成断开


5．判断电阻串、并联关系，两个电阻并联后可看成一个整体


6．支路法：假想高低电势点，电流从高电势点流入，从低电势点流出，看经过哪些支路


二、化简方法


1．电流分支法


(1)将各节点用字母标上


(2)判定各支路元件的电流方向


(3)按电流流向，自左向右将各元件、节点、分支逐一画出


(4)将画出的等效图加工整理





A、D接电源时





A、B接电源时





2．等势点排列法


(1)将各节点用字母标上


(2)判定各节点电势的高低


(3)将各节点按电势高低自左向右依次排列，再将各节点之间的支路画出


(4)将画出的等效图加工整理