资源简介

7.3
串联电路
教案
【学习目标】
1．
知道串联电路连接的特点；
2．
会连接串联电路，会画简单串联的电路图；
3.分析数据，归纳总结出串联电路中电流、电压、电阻的规律；
4.能够将串联电路中电流、电压、电阻的特点和欧姆定律结合起来解决相关的问题。
【要点梳理】
要点一、串联电路
1、
串联电路：把元件逐个顺次连接起来组成的电路。
2、串联电路的特点：
①连接特点：逐个顺次---首尾相连。
②电流路径：只有一个。
③开关控制特点：开关能同时控制所有的用电器，与开关的位置没有关系。
④用电器工作特点：各用电器互相影响，一个用电器坏了，其他用电器都不能工作。
要点诠释：用来装饰店堂、居室、烘托欢乐气氛的彩色小灯泡多数是串联。
要点二、探究串联电路中电流规律
1、提出问题：探究串联电路中各点的电流有什么关系？
2、猜想或假设：你认为串联电路中各点电流可能有怎样的关系？（要有猜想依据）
①不相等，经过用电器后，能量不断地在消耗，所以会减小；
②由于串联电路的电流只有一条通路，故A、B、C三点的电流大小相同。
3、设计实验
①实验器材：两节干电池、开关、几个规格不同的灯泡、电流表、若干导线。
②电路图：
③实验步骤：
a、断开开关，照图甲那样连好电路；
b、把电流表接在A点，经检查无误闭合开关，记下电流值IA；
c、把电流表先后改接在电路中的B处和C处，分别测出两处电流IB、IC，并将其记录在数据表格中；
d、更换两个规格不同的灯泡，重复步骤b和c，分别将IA、IB、IC记录在数据表格中。
e、重复步骤d再做至少1次实验。
④实验表格：
A点的电流IA
B点的电流IB
C点的电流IC
第一次测量
第二次测量
第三次测量
⑤实验结论：串联电路的电流规律IA=IB=IC
要点诠释：
1、分析测量结果可知，在忽略误差的情况下，无论灯泡的规格是否一样，通过它们的电流都是相等的，所以猜想②正确。
2、实验的方法是“归纳法”，实验过程中全部测量完一次后，再更换不同规格的灯泡重复测量3次以上，避免实验存在偶然性，使实验结论具有普遍性。
要点三、探究串联电路中电压的规律
1、提出问题：串联电路中各部分电路两端电压与总电压有什么关系呢？
2、猜想与假设：
　　①串联电路中各部分电路两端的电压相等；
　　②串联电路中各部分电路两端的电压之和等于总电压。
3、实验设计：
　实验器材：两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压表，一只开关，导线若干。
　实验步骤：
①分别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。
②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。
　　三次测量的电路图分别如图所示：
　　　　　　　　　　　
④进行实验与记录数据：按上述要求进行实验，实验记录如下表所示。
实验序号
A、B间电压U1/V
B、C间电压U2/V
A、C间电压U/V
1
1.4
1.6
3
2
1.5
1.5
3
3
1.8
1.2
3
⑤分析与论证：
　　
从实验过程和实验记录中可以看出，两灯泡的规格相同时，U1=U2；当两灯泡的规格不相同时，U1≠U2，但都满足U1+U2=U。
⑥得出结论：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U=U1+U2。
要点诠释：
实验探究过程中的注意事项
1、连接实验电路时，开关应断开；电压表应并联在被测电路中；
2、应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个连接起来；
3、连接好电路后，要先用开关试触，观察电压表的指针偏转情况，确认无误后，再闭合开关，观察示数；
4、读数时，要客观、精确，视线与刻度线垂直，读数完毕，断开开关，切断电源，整理好仪器；
5、电压表的量程选择得过小，会使指针偏转过大，损坏电表；选择得过大，会使指针偏转过小，测量不准确；一般来说，选择的量程，应使指针偏转到刻度盘的之间。
要点四、电阻的串联
　1、规律：串联电路中总电阻等于各串联导体的电阻之和
　　
　　根据欧姆定律
I=U/R得U=IR，对R1有U1=I1R1……①；对R2有U2=I2R2……②
　　设
R1，R2串联后总电阻为R，电压为U，电流为I，对R1，R2整体有U=IR……③
　　又因为
R1，R2串联，所以U=U1+U2……④，由①②③④可得IR=I1R1+I2R2。
　　因为
I=I1=I2，所以R=R1+R2。
　　2、公式：R总=R1+R2+……+Rn
要点诠释：
　　1、把几个导体串联起来，相当于增加了导体的长度，所以总电阻比任何一个分电阻都大，比最大的还要大。
2、若n个串联的电阻阻值相同，均为r,则串联后的总电阻R=n·r。
　　3、串联电路具有分压作用，且：
由U=U1+U2可以看出，当两电阻串联时，各串联电阻两端的电压U1和U2都是从串联电路的总电压U中分得的。
由于、，又I1=I2，可得，即。
所以串联电路中各电阻两端的电压跟它们电阻的大小成正比，总电阻等于分压之和，而分电压则是根据电阻的大小按比例分配的，阻值越大（小）的电阻，它两端分的电压也越大（小）。例如，当电阻R1和R2串联时，若R1>R2，则U1>U2，如下图所示。
【典型例题】
类型一、基础知识
例题1．如图，当开关闭合时，测得通过A点的电流是0.4A，则通过B点的电流是
A，通过C点处的电流是
A。
举一反三：
【变式】如图，导体A、B的材料相同、长度相等，A比B的横截面积大，则A的电阻
B的电阻；若将它们串联在电路中，则通过A的电流
B的电流．（两空均填“大于”“小于”或“等于”）
例题2.如图（a）所示电路中，当闭合开关后，两只电压表的指针偏转均如图（b）所示，则电阻R1和R2两端的电压分别为（　　）
A．7.5V
1.5V
B．6V
1.5V
C．1.5V
7.5V
D．1.5V
6V
【答案】B
举一反三：
【变式】图
（a）所示电路，当闭合开关S后，两个电压表指针偏转均为图（b）所示，则电阻R1和R2两端的电压分别为（　　）
A．8V
2V
B．10V
2V
C．2V
8V
D．2V
10V
例题3.把R1=5Ω和R2=10Ω的两个电阻串联在电路中，它们的总电阻是
Ω，R1两端电压与R2两端电压之比是
。
【答案】15；1：2
举一反三：
【变式】如图所示，电阻R1、R2、R3的电阻值均为4Ω，A、B两点间的电压为6V并保持恒定，当开关S断开和闭合时，电路中的总电阻之比为
；流过电阻R1的电流之比为
。
【答案】3：2；2：3
【解析】开关断开时，R1、R2、R3串联，总电阻R=R1+R2+R3=4Ω+4Ω+4Ω=12Ω，电路中的电流；开关闭合时，R2被短路，R1、R3串联，总电阻R′=R1+R2=4Ω+4Ω=8Ω，电路中的电流；所以，因为串联电路中电流处处相等，所以开关S断开和闭合时流过电阻R1的电流之比为
。
类型二、综合应用
例题4.如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S．当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，电压表的示数U与电流表的示数I变化情况正确的是（　　）
A．U变大，I变小
B．U变小，I变大
C．U变大，I变大
D．U变小，I变小
【答案】D
【解析】由电路图可知，定值电阻R与滑动变阻器R0串联，电压表测R两端的电压，电流表测电路中的电流。当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，变阻器接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，
由I=可知，电路中的电流变小，即电流表的示数I变小，故BC不正确；由U=IR可知，R两端的电压变小，即电压表的示数U变小，故A不正确，D正确。
举一反三：
【变式】如图所示，电源电压不变，开关闭合后，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电压表V2的示数将
（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】变大
例题5.在如图所示的电路中，电源电压为18V，闭合开关S，电流表的示数位0.9A，断开开关S，电流表的示数为0.6A，求：
（1）
电阻R1和R2的阻值；
（2）
开关S闭合时电压表V的示数。
【答案与解析】当开关S闭合时，R2被短路，电路中只有R1，电压表测R1两端电压，其值等于电源电压U，等效电路图甲所示。当开关S断开时，R1与R2串联,电压表测R1两端电压U1，等效电路图如图乙所示。
(1)
根据欧姆定律可得：
(2)当开关S闭合时，
R2被短路，电路中只有R1，电压表测R1两端电压，其值等于电源电压U=18V
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