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1、串联电路只有一条电流路径;
2、串联电路中各电路元件相互影响,不能独立工作;
3、串联电路中,一个开关可以控制整个电路。
1、并联电路中,电流有两条或两条以上电流路径;
2、并联电路的各支路互不影响,能够独立工作;
串联电路的定义:把用电器逐个顺次连接起来的方式(如图1).特点:(1)电流只有一条路径.(2)只需一个开关,开关位置不影响控制效果.(3)用电器同时工作,同时不工作(互相影响).(4)电路中任意一处断开,所有用电器都不工作.
并联电路的定义:把用电器并列连接起来的方式(如图2).特点:(1)电流有两条(或多条)路径.(2)用电器可以独立工作,互不影响.(3)干路开关控制整个电路,支路开关只控制对应支路.
识别电路是解决电路问题的基础,如何有效识别串、并联电路呢?
一、定义法
串联:逐个顺次、首尾相接.如图3,L1的右端与L2的左端顺次相连.
并联:并列、首首相接、尾尾相连.如图4,L1的左端与L2的左端相连,L1的右端与L2的右端相连.
二、电流法(也叫直通法)
即把电流类比成水流,从电源正极流回负极,如果电流只有一条路径即为串联,如果电流有两条或多条路径即为并联.(若为并联,必须找到分流点和会流点)
如图5A,若闭合开关,电流从电源正极流出先后通过L2、L1再回到负极,电流只有一条路径,故L1、L2串联.
如图5B,若闭合开关,电流从电源正极流出,流到M点后分为两路,分别通过L1、L2,于N点会合后,流回负极.故L1、L2并联.图5C与图5B类似.
图5D中间部分十字相交不打点表示不相连,因此电流仍是电流从电源正极流出,流到M点后分为两路,分别通过L1、L2,于N点会合后,流回负极.故L1、L2仍是并联.
三、短路法
用导线连接在其中一个用电器的两端(为避免电源短路,应采取试触的方法),即将其短路,如果其他用电器仍能工作,即为串联电路;如果其他用电器都不能工作,即为并联电路.这种方法在实际电路中应用较多.
四、拆除法
将其中一个用电器拆除,如果其他用电器都不能工作,即为串联电路.如果其他用电器都仍能工作,即为并联电路.这种方法也往往用在实际电路中.
五、节点法
同一根导线上,各点相同,可认为是同一点,如图6,导线AC的两端A点、C点可以看成同一点,同理,导线BD的两端B点、D点可以看成同一点.这样可以想像把C点向左拉与A点重合,把B点向右拉与D点重合,即可等效成如图7所示的电路,显然三只灯泡并联.
六、识别电路时对电表如何处理
如果电路中连有电表该如何处理?因电流表的电阻为零,可把电流表“当导线”处理;因电压表的电阻无穷大,可把电压表“当断路”处理,即对电压表“视而不见”.
如图8,把两只电流表当导线,其等效电路图如图9所示,再用“电流法”(直通法)判断,可知L1、L2并联.
串联电路和并联电路的识别是中学生学习电学的基础,是中学电学教学的重点,也是一个难点。识别串并联电路,不能只从电路的形状上判断,还要根据电路的基本特点判断,对于较复杂的电路,更要根据电路的特征、开关的控制作用、用电器的工作状态等进行识别。根据多年物理电学教学经验,总结出如下几种有效的串并联电路识别方法。
一、串并联电路识别方法
(1)定义法:如电路中电路元件(用电器)"首首相接,尾尾相接"并列地连在电路中("首"即为电流流入用电器的那一端,"尾"即为电流流出用电器的那一端),此电路就是并联电路。
(2)电流路径法:电流路径法是识别串、并联电路最常用的方法。所谓"电流路径法"就是在识别电路时,让电流从电源正极出发经过各用电器回到电源负极,途中不分流,电流始终是一条路径,这些用电器的连接方式就是串联;如果电流在某处分为几条支路,每条支路上都有用电器,电流在电路中有分有合,则这些用电器之间的连接方式就是并联。
如图1所示,电流从正极流出,经过开关、L1、L2回到电源的负极,电流只有一条路径,所以是串联电路。图2中,电流从正极流出,在A点分为两个支路,一个支路经过L1到B点,另一支路经过L2到B点汇合,所以是并联电路。
(3)拆除法:拆除法是识别较难电路的一种重要方法。它的原理就是串联电路中各用电器互相影响,并联电路中各用电器互不影响。大家知道,在串联电路中,拆除任何一个用电器,其他用电器中就没有电流通过;在并联电路中,拆除任何一个用电器,其他用电器中仍有电流通过。所谓"拆除法",就是基于这两个特点,逐个拆除电路中的用电器,根据电路中其他用电器中有无电流通过来识别电路的方法。这种方法思路简单,易学易懂。
如图3所示:要判断灯L1、L2、L3的连接方式,对初学者来说较难,可以用拆除法来判断。逐一拆除电路中的灯泡,若剩余的灯泡仍构成通路,则电路为并联电路;若剩余的灯泡开路,则电路为串联电路。
当拆除L1时,电路图如图4所示,
可见当S闭合时,L2和L3仍是通路;当拆除L2时,电路图如图5所示,可见当S闭合时,L1和L3仍是通路;当拆除L3时,电路图如图6所示,可见当S闭合时,L1,L2仍是通路。因此L1、L2、L3是并联的。据此画出等效电路图如图7所示。
(4)节点法:所谓"节点法"就是在识别不规范电路过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器等,导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。
如图8所示的电路,用"节点法"知,A、B、C其实是同一点,这点接在电源正极上,D、E、F其实也是同一点,这点接在电源的负极上,也就是灯L1、L2、L3连接在公共点A、F之间,这三盏灯是并联的,简化后的电路如图9所示。
二、方法运用
在具体的串并联电路识别中,可用多种方法进行识别,以图10电路为例,分别介绍以上方法的运用。
分析:在图甲中,电流从正极到A点后,分成两路,一条路过C点,再经过电灯L1到达B点,另一条路过D点,再经过电灯L2到达B点,在B点两路电流汇合回到电源的负极,所以它们是并联关系。在图乙中,电流从正极顺次经过L1、S、L2,流回电源的负极,所以图乙是串联电路。在图丙中,当拆除L1时,电路如图9所示,可见当S闭合时,L2、L3仍是通路;当拆除L2时,电路如图10所示,可见当S闭合时,L1、L3仍是通路;当拆除L3时,电路如图11所示,可见当S闭合时,L1、L2仍是通路,所以图丙是并联电路。
(一)知识与技能
1.知道串联、并联电路的特点.
2.会连接串联、并联电路,会画简单的串联、并联电路图.
3.知道生活、生产中采用简单的串联或并联电路的实例.
(二)过程与方法
1.在动手实验过程中,分析归纳串、并联电路的特点,培养学生团结合作的意识.
2.引导学生列举生活生产中简单串、并联电路的实例,培养学生思考和分析问题的能力.
(三)情感态度与价值观
激发学生认识串、并联电路的兴趣,积极总结串、并联电路的特点及识别方法,联系生活生产中串、并联电路的实例,体会科学知识在实际生产生活中的应用及其价值.
二、[教学重点]
通过观察和实验,探究串、并联电路的特点.
三、[教学难点]
1.并联电路的连接.
2.分析比较、归纳概括的思维过程.
四、[教学用具]
电路示教版、多媒体课件等.
五、[教学过程]
(一)引入课题
师:上课,同学们,首先,让我们一起来欣赏几幅美丽的城市夜景图,(多媒体播放天安门、鸟巢、东方明珠夜景图).
师:夜晚,天安门广场灯火辉煌;北京奥运会主会场鸟巢,在奇妙的灯光下五彩斑澜;上海的东方明珠在霓虹灯照耀下,妖娆灿烂,看到这些美丽的画面,同学们想过一个问题没有?这些灯是怎样连接的呢?要回答这个问题,我们先来共同学习第五章第三节串联和并联.
(板书课题:串联和并联,)
[评析:通过欣赏天安门等美丽的夜景,提出问题,为学习串联和并联设置了悬念,有效地激发了学生的学习兴趣.]
(二)新课教学
1.导出串联和并联电路
(出示示教板:一只小灯泡。两节干电池,若干导线、一只开关.)
师:请一个同学连接电路,让灯泡发光.
师:要使两只灯泡都发光,有哪几种连接方法?请同学们设计出电路图,并画在纸片上.(学生设计并画电路图.)
(搜集8位学生设计的电路图纸片,视屏展示.)
师:是不是说有8种或者有更多种连接方法?
师生:只有两种连接方法.分别叫做串联电路和并联电路.
[评析:在连接一只灯泡的基础上,要求学生连接两只灯泡,通过分析全班学生设计的电路图,分析、归纳得出,只有两种连接方式,逻辑严密.]
2.分析串联电路和并联电路的特点
师:请大家分析两种连接方式,各有什么特点?(根据学生设计的电路图分析)
师生;串联电路的特点:用电器首尾顺次相连,电流路径只有一条,并联电路的特点:用电器并列连接,电流的路径有多条.
3.训练
师:(多媒体展示6幅电路图)请大家识别这些电路属于什么连接方式.
[评析:总结出串联和并联电路的特点,紧接着进行电路识别练习,巩固训练及时.]
4.实验探究A:两种电路中用电器的工作情况.
师:请大家用实验验证,两种电路中一个用电器坏了,会不会影响另一个用电器?
(学生分组实验)
师生:串联电路中各用电器相互影响,并联电路中,各用电器互不影响.
5.实验探究B:两种电路中开关的作用.
师:在两种电路中,开关的位置不同,控制作用是否相同?
(学生分组实验)
师生:串联电路中,开关的位置不同,控制作用相同,并联电路中,干路上的开关控制所有用电器,支路上的开关只控制它所在支路上的用电器.
[评析:通过实验,研究两种电路中用电器是否相互影响,开关的控制作用与位置有无关系等,探究细致,全面,进一步加深了学生对两种电路基本特征的认识.]
6.分析比较串联电路和并联电路的特点师:讨论、分析、比较两种电路的特点,填写下列表格.(学生讨论,填表)(多媒体展示表格)
[评析:比较鉴别,有利于学生全面透彻地认识和区别两种电路.]
(三)知识应用
1.分析路灯的连接方式
师:街道上的路灯是怎样连接的?你判断的依据是什么?
生:并联,一盏路灯坏了,其余的灯照常发光,用电器互不影响,所以是并联.
师:那为什么所有的路灯晚上会同时发光,早上又同时熄灭呢?
生:因为开关装在并联电路的干路上.
2.分析节日小彩灯的连接方式
师:(示教版展示一串小彩灯,接通电源,闭合开关,让它们发光,)这些小彩灯是怎样连接的?怎样检验?依据是什么?
生:取下一只小彩灯,如果其余的灯亮,是并联;如果其余的灯不亮,则是串联,看用电器是否相互影响.
[评析:应用举例典型,分析判断中,引导学生紧扣翠联电路和并联电路的基本特征,有利于突出重点,落买教学目标.]
3.分析天安门前电灯连接方式
师:学习了串联电路和并联电路的知识,我们再来问答开课时提出的问题.
生:天安门广场上的灯,总体来说,是并联,因为一只灯坏了,其余的灯仍然会发光,但有些局部的灯可能是串联,如,勾画天安门城楼轮廓的小彩灯.
[评析:用所学知识回答课首提问,首尾照应,结构完整.]
(四)小结
师:同学们,今天,我们学习了串联和并联,这是两种最基本的电路,它们的应用非常广泛,今后,我们还要对它们进行更加深入的探究.
表2填0.15安和15欧。根据:在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。
2.进行新课
(1)欧姆定律
由实验我们已知道了在电阻一定时,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比,在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。把以上实验结果综合起来得出结论,即欧姆定律。
板书:〈第二节欧姆定律
1.内容: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。〉
欧姆定律是德国物理学家欧姆在19世纪初期(1827年)经过大量实验得出的一条关于电路的重要定律。
欧姆定律的公式:如果用U表示加在导体两端的电压,R表示这段导体的电阻,I表示这段导体中的电流,那么,欧姆定律可以写成如下公式:
I=U/R。
公式中I、U、R的单位分别是安、伏和欧。
公式的物理意义:当导体的电阻R一定时,导体两端的电压增加几倍,通过这段导体的电流就增加几倍。这反映导体的电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比例关系(I∝U)。当电压一定时,导体的电阻增加到原来的几倍,则导体中的电流就减小为原来的几分之一。反映了电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比例的关系(I∝U/R)。公式I=U/R完整地表达了欧姆定律的内容。
板书:<2.公式:I=U/R
I-电流(安)U-电压(伏)R-电阻(欧)>
有关欧姆定律的几点说明:
①欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。
②对于一段电路,只要知道I、U和R三个物理量中的两个,就可以应用欧姆定律求出另一个。
③使用公式进行计算时,各物理量要用所要求的单位。
(2)应用欧姆定律计算有关电流、电压和电阻的简单问题。
例题1:课本中的例题1。(使用投影片)
学生读题,根据题意教师板演,画好电路图(如课本中的图8-2)。说明某导体两端所加电压的图示法。在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号。
解题过程要求写好已知、求、解和答。解题过程写出根据公式,然后代入数值,要有单位,最后得出结果。
板书:〈例题1:
已知:R=807欧,U=220伏。
求:I。
解:根据欧姆定律
I=U/R=220伏/807欧=0.27安。
答:通过这盏电灯的电流约为0.27安。〉
例题2:课本中例题2。(使用投影片)
板书:〈例题2〉
要求学生在笔记本上按例题1的要求解答。由一位同学到黑板上进行板演。
学生板演完毕,组织全体学生讨论、分析正误。教师小结。
①电路图及解题过程是否符合规范要求。
②答题叙述要完整。本题答:要使小灯泡正常发光,在它两端应加2.8伏的电压。
③解释U=IR的意义:导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流跟导体电阻的乘积。不能认为"电压跟电流成正比,跟电阻成反比。"因为这样表述颠倒了因果关系也不符合物理事实。
例题3:课本中的例题3。(使用投影片)
板书:〈例题3〉
解题方法同例题2。学生板演完毕,组织学生讨论、分析正误。教师小结。
①解释R=U/I的物理意义:对同一段导体来说,由于导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,所以i的比值是一定的。对于不同的导体,其比值一般不同。U和I的比值反映了导体电阻的大小。导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于材料、长度和横截面积,还跟温度有关。不能认为R=U/I表示导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比。由于电阻是导体本身的一种性质,所以某导体两端的电压是零时,导体中的电流也等于零,而这个导体的电阻值是不变的。
②通过例题3的解答,介绍用伏安法测电阻的原理和方法。
板书:(书写于例题3解后)
〈用电压表和电流表测电阻的方法叫做伏安法。〉
3.小结
(1)简述欧姆定律的内容、公式及公式中各物理量的单位。
什么叫伏安法测电阻?原理是什么?
(2)讨论:通过课本中本节的"想想议议",使学生知道:
①电流表的电阻很小(有的只有零点几欧),因此实验中绝对不允许直接把电流表按到电源的两极上。否则,通过电流表的电流过大,有烧毁电流表的危险。
②电压表的电阻很大(约几千欧),把电压表直接连在电源的两极上测电压时,由于通过电压表的电流很小,一般不会烧毁电压表。
4.布置作业
课本本节后的练习1、4。
(四)说明:通过例题,要领会培养学生在审题基础上画好电路图,按规范化要求解题。
第四节电阻的串联
(一)教学目的
1.通过实验和推导使学生理解串联电路的等效电阻和计算公式。
2.复习巩固串联电路电流和电压的特点。
3.会利用串联电路特点的知识,解答和计算简单的电路问题。
(二)教具
学生实验:每组配备干电池三节,电流表、电压表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻(2欧、4欧、5欧各一只)三个,导线若干。
(三)教学过程
1.引入新课
(1)阅读本节课文前的问号中提出的问题,由此引出本节学习的内容。
板书:〈第四节电阻的串联〉
(2)问:什么叫串联电路?画出两个定值电阻串联的电路图。(同学回答略,板演电路图参见课本图8-7)
(3)问:串联电路电流的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结,在板演电路图上标出I1、I2和I。
板书:〈1.串联电路中各处的电流相等。I1=I2=I。〉
(4)问:串联电路的总电压(U)与分电压(U1、U2)的关系是什么?举例说明。
学生回答,教师小结,在板演电路图上标出U1、U2和U。
板书:〈2.串联电路两端的电压等于各部分电路两端电压之和。U=U1+U2。〉
(5)几个已知阻值的电阻串联后,总电阻和各电阻之间有什么关系?这是本节课学习的主要内容。
2.进行新课
(1)实验:测R1和R2(R3)串联的总电阻。
问:实验的方法和原理是什么?
答:用伏安法测电阻。只要用电压表测出R1和R2串联电阻两端的总电压放用电流表测出通过串联电阻的电流,就可以根据欧姆定律逄出R1和R2串联后的总电阻。
要求学生设计一个测两个定值电阻(R1=2欧、R2=4欧)串联总电阻的实验电路。如课本图8-5所示。
进行实验:
①按伏安法测电阻的要求进行实验。
②测出R1(2欧)和R2(4欧)串联后的总电阻R。
③将R1和R3串联,测出串联后的总电阻R′。将实验结果填在课文中的结论处。
讨论实验数据,得出:R=R1+R2,R′=R1+R3。实验表明:串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和。
(2)理论推导串联电路总电阻计算公式。
上述实验结论也可以利用欧姆定律和串联电路的特点,从理论上推导得出。
结合R1、R2的串联电路图(课本图8-6)讲解。
板书:〈设:串联电阻的阻值为R1、R2,串联后的总电阻为R。
由于U=U1+U2,
因此IR=I1R1+I2R2,
因为串联电路中各处电流相等,I=I1=I2
所以R=R1+R2。〉
请学生叙述R=R1+R2的物理意义。
解答本节课文前问号中提出的问题。
指出: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导体的电阻都大,总电阻也叫串联电路的等效电阻。
板书:〈3.串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和。R=R1+R2。〉
口头练习:
①把20欧的电阻R1和15欧的电阻R2串联起来,串联后的总电阻R是多大?(答:35欧)
②两只电阻串联后的总电阻是1千欧,已知其中一只电阻阻值是700欧,另一只电阻是多少欧?(答:300欧。)
(3)练习
例题1:
出示课本中的例题1投影幻灯片(或小黑板)。学生读题并根据题意画出电路图(如课本图8-7)。标出已知量的符号和数值以及未知量的符号。请一名学生板演,教师讲评。
讨论解题思路,鼓励学生积极回答。
小结:注意审题,弄清已知和所求。明确电路特点,利用欧姆定律和串联电路的特点求解。本题R1、R2串联,所以I=I1=I2。因U1、U2不知,故不能求出I1或I2。但串联电路的总电压知道,总电阻R可由R1+R2求出,根据欧姆定律I=U/R可求出电流I。
板书:〈例题1:
已知:U=6伏,R1=5欧,R2=15欧。
求:I。
解:R1和R2串联,
R=R1+R2=5欧+15欧=20欧。
电路中电流:I=U/R=6伏/20欧≈0.3安。
答:这个串联电路中的电流是0.3安。〉
例题2:
出示课本中例题2的投影片,学生读题,画电路图(要求同例题1)。
讨论解题思路,鼓励学生积极参与。
①问:此题中要使小灯泡正常发光,串联一个适当电阻的意义是什么?
答:小灯泡正常发光的电压是2.5伏,如果将其直接连到6伏的电源上,小灯泡中电流过大,灯丝将被烧毁。给小灯泡串联一个适当电阻R2,由于串联电路的总电压等于各部分电路电压之和,即U=U1+U2。串联的电阻R2可分去一部分电压。R2阻值只要选取合适,就可使小灯泡两端的电压为2.5伏,正常发光。
②串联的电阻R2,其阻值如何计算?
教师引导,学生叙述,分步板书(参见课本例题2的解)。
本题另解:
板书:〈R1和R2串联,由于:I1=I2,
所以根据欧姆定律得:U1/R1=U2/R2,
整理为U1/U2=R1/R2。〉
3.小结
串联电路中电流、电压和电阻的特点。
4.布置作业
本节后的练习:1、2、3。
(四)说明
1.本节测串联电路总电阻的实验,由于学生已学习了伏安法测电阻的知识,一般掌握较好,故实验前有关要求的叙述可从简。但在实验中教师要加强巡回指导。
2.从实验测出串联电阻的总电阻和运用欧姆定律推导出的结果一致。在此应强调实践和理论的统一。在推导串联电阻总电阻公式时,应注意培养学生的分析、推理能力。
3.解答简单的串联电路计算问题时要着重在解题思路及良好的解题习惯的培养上下功夫。
第五节电阻的并联
(一)教学目的
1.使学生知道几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小。
2.复习巩固并联电路电流、电压的特点。
3.会利用并联电路的特点,解答和计算简单的电路问题。
(二)教具
每组配备干电池二节,电压表、电流表、滑动变阻器和开关各一只,定值电阻2只(5欧和10欧各一只),导线若干条。
(三)教学过程
1.复习
问:请你说出串联电路电流、电压和电阻的特点。(答略)
问:请解答课本本章习题中的第1题。
答:从课本第七章第一节末所列的数据表可以知道,在长短、粗细相等条件下,镍铬合金线的电阻比铜导线的电阻大;根据串联电路的特点可知,通过铜导线和镍铬合金中的电流一样大;根据欧姆定律得U=IR,可得出镍铬合金导线两端的电压大于铜导线两端的电压。
问:请解本章习题中的第6题。(请一名学生板演,其他学生自做,然后教师讲评。在讲评中要引导学生在审题的基础上画好电路图,按规范化要求求解。)
2.引入新课
(1)请学生阅读本节课文前问号中所提出的问题,由此提出本节学习的内容。
板书:〈第五节电阻的并联〉
(2)问:并联电路中电流的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结。
板书:〈1.并联电路的总电流等于各支路中电流之和。即:I=I1+I2。〉
(4)问:并联电路电压的特点是什么?举例说明。
学生回答,教师小结。
板书:〈2.并联电路中各支路两端的电压相等。〉
(5)几个已知阻值的电阻并联后的总电阻跟各个电阻之间有什么关系呢?这就是本节将学习的知识。
3.进行新课
(1)实验:
明确如何测R1=5欧和R2=10欧并联后的总电阻,然后用伏安法测出R1、R2并联后的总电阻R,并将这个阻值与R1、R2进行比较。
学生实验,教师指导。实验完毕,整理好仪器。
报告实验结果,讨论实验结论:实验表明,几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。
板书:〈3.几个电阻并联后的总电阻比其中任何一个电阻都小。〉
问:10欧和1欧的两个电阻并联的电阻小于多少欧?(答:小于1欧。)
(2)推导并联电路总电阻跟各并联电阻的定量关系。(以下内容教师边讲边板书)
板书:〈设:支路电阻分别是R1、R2;R1、R2并联的总电阻是R。
根据欧姆定律:I1=U1/R1,I2=U2/R2,I=U/R,
由于:I=I1+I2,
因此:U/R=U1/R1+U2/R2。
又因为并联电路各支路两端的电压相等,即:U=U1=U2,
可得:1/R=1/R1+1/R2。
表明:并联电路的总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。〉
练习:计算本节实验中的两个电阻(R1=5欧,R2=10欧)并联后的总电阻。
学生演练,一名学生板演,教师讲评,指出理论计算与实验结果一致。
几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小,这是因为把导体并联起来,相当于增加了导体横截面积。
(3)练习
例题1:请学生回答本节课文前问号中提出的问题。(回答略)
简介:当n个相同阻值的电阻并联时总电阻的计算式:R=R''''/n。例题1中:R′=10千欧,n=2,所以:R=10千欧/2=5千欧。
例题2.在图8-1所示电路中,电源的电压是36伏,灯泡L1的电阻是20欧,L2的电阻是60欧,求两个灯泡同时工作时,电路的总电阻和干路里的电流。(出示投影幻灯片或小黑板)
学生读题,讨论此题解法,教师板书:
认请此题中灯泡L1和L2是并联的。(解答电路问题,首先要认清电路的连接情况)。在电路图中标明已知量的符号和数值以及未知量的符号。解题要写出已知、求、解和答。
(过程略)
问:串联电路有分压作用,且U1/U2=R1/R2。在并联电路,全国公务员共同天地中,干路中电流在分流点分成两部分,电流的分配跟电阻的关系是什么?此题中,L1、L2中电流之比是多少?
答:(略)
板书:〈在并联电路中,电流的分配跟电阻成反比,即:I1/I2=R2/R1。〉
4.小结
并联电跟中电流、电压、电阻的特点。
几个电阻并联起来,总电阻比任何一个电阻都小。
5.布置作业
课本本节末练习1、2;本章末习题9、10。
参看课本本章的"学到了什么?,根据知识结构图写出方框内的知识内容。
(四)说明
一、首先,在平时的教学中,帮助学生理解好以下几个基础知识点:
1、识别串、并联电路。
电路图是电学的重要内容。因为串并联电路的电流电压电阻电功率等的规律都不同,如果把电路图辨认错了,电路中的电流、电压、电阻等物理量的计算也随之而错,造成“全军覆没”的局面,所以分析电路是解题的基础。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接,不要求混联电路。区分串、并联电路是解电学综合题的又一个需要突破的难点。
识别串、并联的方法
⑴电流分路法:
此方法的要点是:从电源的正极出发,顺着电流的方向找,直到电源的负极为止。不管电路如何弯曲,只要是电流不分路,即电流从一个用电器流向另一个用电器,一直流下去,那么用电器就是串联接法,组成的就是串联电路。如果电路在某点出现分路,表明这个电路中既有干路,又有支路,那么电流通过支路上的用电器后将在另一点汇合,在回到电源的负极。当干路上没有用电器,而每条支路上只要一个用电器时,这些用电器就组成并联电路。
⑵拆除法:
串联电路只有一条电流路径,若其中一个用电器被拆开,其他用电器就无法工作;并联电路有多条电流路径若其中一个用电器被断开,其他用电器照常工作。
(3)电源正负极法:
对于用电流法不容易区分的电路图,用此法比较简单。要点是看每一个用电器的两端是否分别直接跟电源的正负极相连,如果是就是并联,而且电流方向总是从接“+”那端流到接“-”极这端。如下图1所示,闭合开关后,R1的左端直接跟电源的正极相接,而右端直接跟电源的负极相接,R2的左端直接跟电源的负极相接,右端直接跟电源的正极相接,
R3的左端有一条导线直接跟电源的正极相接,右端直接跟电源的负极相接,所以这个图的等效电路图可以画成图2.
2、理清“短路”概念。
在教材中,只给出了“整体短路”的概念,“导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路,叫短路。”而在电学综合题中常常会出现局部短路的问题,如果导线不经过其他用电器而将某个用电器(或某部分电路)首尾相连就形成局部短路。局部短路仅造成用电器不工作,并不损坏用电器,因此是允许的。因它富于变化成为电学问题中的一个难点。
局部短路概念抽象,学生难以理解。可用实验帮助学生突破此难点。
实验原理如图3,当开关S闭合前,两灯均亮(较暗);闭合后,L1不亮,而L2仍发光(较亮)。
为了帮助初中生理解,可将L1比作是电流需通过的“一座高山”而开关S的短路通道则比作是“山里的一条隧洞”。有了“隧道”,电流只会“走隧道”而不会去“爬高山”。
3、理清电表的内阻问题。
告诉学生电流表的内阻很小,可看成接近于零,相当于“导线”,如果跟用电器并联就会让用电器短路;电压表内阻很大,相当于开路。如果跟用电器串联,灯泡不亮但电压表示数接近于电源电压。(如图4所示:灯泡不亮,电流表没有示数,电压表示数接近于电源电压。)
4、理解滑动变阻器的工作原理,看清滑动变阻器接入电路的是哪部分,经常跟学生分析一些电路图,用阴影部分表示有电流通过的部分。
5、平常要求学生纯熟理解并记住串、并联电路的有关规律与公式。可以帮学生列表总结,如串并联电路的电流、电压、电阻、电功率、电功的规律,串联电路中电压、功率之比与电阻之比成正比,而并联电路中的电流、功率之比与电阻成反比。
6、利用欧姆定律分析串联电路的分压与并联电路的分流规律并举例使学生熟练掌握。
二、学会简化电路图。
利用去“电表”法和题目中开关的闭合条件简化电路图。把电流表去掉,用导线代替电流表,把电压表拆掉,相当于开路(也就是去掉电压表)。只保留用电器,再画出等效电路图,这时就很易分清是串联还是并联电路了。
【注意】学生容易混淆灯泡正常发光时与非正常发光的电流、电阻、功率混为一谈,还容易把算得灯泡的功率作为总功率。正常发光时的电阻计算要用正常时的功率、电压、电流计算,非正常发光时就要用非正常时对应的电压、电流计算了。
四、理清电路故障问题,常见“症状”可归为四类:
1、用电器不工作。诊断:
(1)若题中电路是串联电路,看其它用电器能否工作,如果所有用电器均不能工作。
论文关键词:电路初探,创新,教学
《电路初探》一章是整个电学知识的基础,在学生构建电学基本理论、基本技能和创新能力方面具有重要的作用。根据初中生的知识背景和学习心理特点,“苏科版”教材编排的电学内容是这样的:第十三章(本章)探究电路的基本结构及其特点;第十四章研究电路的“交通规则”——欧姆定律;第十五章探究电能与内能的相互转化关系。这几章的安排是从现象到规律,从定性到定量,层层递进,在探究过程的体验中逐步深化对电的认识和理解。
本章课程标准的要求为:从能量转化的角度认识电源和用电器的作用;会读、会画简单的电路图;能连接简单的串联电路和并联电路;能说出生活、生产中采用简单串联或并联电路的实例;会使用电流表和电压表。
这些内容既是学生学习电学的准备知识,又是生活中的必备知识,所以它在整个电学部分有着极其重要的地位。
从本章内容来看,大多数教师认为本章知识浅显不值得花过多时间,因而采取了快速且直接的教学方法,学生的学习兴趣难以提高。很多知识内容教学不够细致透彻,造成“夹生饭”,甚至有些学生在学习串、并联电路时就开始害怕学电学,教学效果较差。有些教师教到第十五章时很难讲,才发现是第十三章《电路初探》的基础没有打好。因此,很有必要探索该章的教学方法,通过各种教学方法和手段来培养学生的应用能力,提高教学质量,改善教学效果。
2 《电路初探》学情分析
通过一年的物理学习,学生已经具备了一定的实验探究能力和空间想象能力,形象思维和抽象思维都有了不同程度的发展,分析问题、解决问题的能力也更加进步。几乎每个学生对电源和用电器都有了较直观的认识。因而,第一次接触电路时,对电学感到既紧张又兴奋。但是,九年级的学生往往不爱发言,不主动表现自我,课堂气氛比八年级沉闷,需要教师调动他们的积极性。大多数学生不喜欢枯燥的理论分析和教条式的计算,但乐于参与动手实验、观察现象。他们喜欢探索自己熟悉的或与所学知识有关的生活现象、科学事件,这样才更能激发和培养他们的创造性。因而,教师在教学时要充分考虑九年级学生的学习特点。
3 《电路初探》教学方法探究
本章内容繁多,有电路图、实物图和实验操作,有各种基本电路元件和电表。因此,教学的难度较大。在教学方法上笔者进行了创新,效果较好,主要体现在以下几个方面。
3.1 补充课本素材,开阔学生的视野,激发学生的学习兴趣
本章第一节是《初识家庭电路》,教材首先介绍了电路组成的各个部分:电源、开关、用电器、导线,然后画手电筒的电路图,最后是实物连接手电筒电路。其实,这一节课本知识可挖掘的内容很多。比如:电源有干电池、蓄电池、电池组,电源符号,干电池的各种规格等;开关有闸刀开关、拉线开关、声光控开关、滑动开关、按钮开关、旋钮开关等;毕业论文导线有螃蟹夹、鳄鱼夹等;用电器除了小灯泡之外,实验室能提供的还有电铃和电动机。能拿来的实物尽量拿来让学生看,学生看到很新奇,都很感兴趣。除了介绍学生练习用的器材之外(与课本要求一致),还要介绍教师演示用的电路板;除了介绍电路元件的电路符号之外,还要介绍实物的简单画法。毕竟学生还是要自己画实物图。接下来画电路图和实物图时,用电器可以选择的就很多样,灯泡、电铃、电动机等就可以不重复地练习,这样就扩充了课本素材。通路、断路和短路要多举些例子,多画一些电路图和实物图,让学生多见识见识。电源短路的情况可以让学生观看视频,这样学生才能认识到电源短路的危害,自然就不会接错。
3.2 调整教材顺序,重组教材内容,打破传统框架
“苏科版”在教材上的安排是:第二节是电路连接的基本方式(串联和并联);第三节是电流和电流表;第四节是电压和电压表。学生往往在第二节就开始对串、并联电路感到难学和厌烦,从而影响了对电流表和电压表使用的学习。现在笔者调整为:第二节串联电路、短路和电流表;第三节并联电路和电压表;第四节串、并联电路的电流和电压特点;最后,学习断路和短路的电路故障分析。这样安排是因为电流表本来就是串联使用的,电压表本来就是并联使用的。将课本进行这样的调整,能更好地体现学生思维的步步深入,也有利于学生掌握知识、应用知识,对串、并联电路的认识也更深刻了。
3.3 结合串联电路,学习局部短路,联系生活实际
串联电路相比较而言要简单一些,但也不可大意,这是因为画串联电路能检验学生是否能把刚刚学到的元件符号正确画出。在学生画图中发现容易出现的问题是:画电路图时,电源的正负极标反,电铃的元件符号半圆没有封口。实物连接时容易出现的问题是:导线没有连接在接线柱上,电池组横放或竖放时正负极乱连,电铃、蓄电池分不清接线柱在哪,等等。因此,这并不是一件简单的事,基础打好了,后面的画图才能正确。此外,还可以利用串联电路让学生学习局部短路,让学生先观察局部短路的性质:用一根导线直接接在某灯泡两侧,结果出现该灯泡不亮,另一灯泡更亮。然后分析原因,指出电流具有“偷懒”的现象:导线无阻碍,电流(几乎)全部流过导线,灯上没有电流,灯被短路,灯不亮,但也不坏。实际生活中不会有人故意去短路,但有时不该挨在一起的导线挨上;若导线外皮破损,也会发生短路现象。这样解释学生就清楚了实验与实际的关系。最后,学习串联和短路的应用,笔者采用叙述加推理的方法,“某银行有一笔巨款,行长、副行长、会计各有一把钥匙,会计偷偷用钥匙打开保险柜的门,盗走了巨款……”学生赶紧着急地说:“不对,不对,应该3个人同时开锁。”由此,趁机让学生设计出3个开关的串联。“晚自习后,同学们纷纷走出教室,走廊里很暗,灯很及时地亮了,你能画出电路图吗?”这些联系生活实际的例子,使学生感到枯燥的电路图变成了十分有用的东西,因而很有兴趣地画图。学习局部短路的应用时,学生感到十分好奇,“短路竟然还有应用?”利用这种心理,教师给出了吹风机的电路和饮水机的电路,从而让学生体会到合理设计电路的必要性。以上的教学使串联知识内容丰富起来,让以前不重视串联电路的学生认真地学习,为第十五章的电功率知识打下了良好的基础。
3.4 借助实物演示,层层递进连线,学好并联电路
并联电路的连接往往是学生感到难的地方,原因是路径多,节点多,开关多。因此,重点是连接方法,但需要层层递进学习。利用实物展台演示,能起到很好的作用。
第一、展示并联电路,对比串联电路,得出并联电路的概念(图1)。
第二、学习并联电路的特点,分为以下几个步骤:
首先,观察并联电路有多条路径,引出干路和支路(图2)。
其次,学习一个开关在干路,支路各有一个灯的电路。通过实物演示连接方法——先串成一个电路再并联。连好后演示该开关的闭合和断开对灯亮灭的影响,得出干路开关控制整个电路,并与串联电路进行对比。同时,还要在黑板上画出电路图和实物简图,标出分支点A和汇合点B(图3)。
再次,学习改变分支点的位置,让这个开关接到其中一个支路上去。结合实物演示,得出支路开关控制所在支路。并指出这个电路连接存在安全隐患,即一个灯始终亮着(图4)。由此,学生很自然地想到要在干路和支路各加一个开关。此时,让学生自己画出电路图和实物图,让学生自己进行实物连接,很多学生都掌握了(图5)。
总之,采用以上的方法能充分调动学生的积极性,也降低了电路连接与分析的难度,基础打好了,后面几章学习起来就感到轻松了,何乐而不为呢?
参考文献:
设计电路
课时
第
周
第
3
课时
科学概念
1.如果电能从一点流到另一点,两点之间一定有导体连接,这两点之间就构成一个电的通路,否则就是断路,理解什么是短路。
2.串联电路和并联电路是两种用不同连接方法组成的电路。
教学目标
1.认识电路元件,会画电路图。
2.尝试用不同的方法设计电路,培养学生的创新意识和创新能力。
3.培养勇于挑战、设计电路并画图再看图连接。
4.乐于交流自己的观点和同伴交流自己的意见。
教学重
点
掌握串并联电路特点,会画简单电路图。
教学难
点
设计电路并让其工作
教学准备
两组电池(配电池盒)、三个小灯泡(带灯座)、开关、导线几根,实验记录单。
教学过程
动态修改部分
一、谈话引入:
生活中处处都有电路,找找身边的电路,说说他们为什么这么设计?
如果让你来当设计师,你觉得设计电路应该考虑那些因素?(节约、美观、方便和实用)
为了帮助大家更好的设计电路,我们一起来复习一下知识。
知识一:说说简单电路的相关知识。
知识二:画电路图的要求
二、比较两种不同的电路连接:
活动一:电池的两种不同连接方法
1、发给每组两节电池、两个电池盒、一个小灯泡、一个灯座和四根导线,要求学生用这些材料组装不同的电路,让小灯泡亮起来,看看有几种不同的方法。
2、启发思考:尝试画电路图再连接,在不同的两种方法中,你有什么发现。
3、学生汇报时在台上展示两种不同的链接,为什么一个亮一个不太亮。(串联和并联:一节电池的电压是1.5V,两节电池串联起来的电压是3V,所以小灯泡会特别亮。两节电池并联起来,电压还是1.5V,所以小灯泡不太亮。)对我们设计的帮助。
活动二:小灯泡的两种不同连接方法
1、发给学生两个小灯泡、两个小灯座、一节电池、一个电池盒和四根导线,要求学生用这些材料组装不同的电路,让小灯泡都亮起来。看看能有几种方法。
2、启发思考:在不同的连接方法中,你有什么发现?
3、学生汇报后,教师作适当讲解。掌握串并联电路的特点,对电路设计的重要作用。
(说明:“比较两种不同的电路连接”这一活动,在教学中还可以采用让学生直接用教师提供的材料,按照教科书上的电路连接方式连接电路,重点放在让学生观察两种连接方法有什么不同,观察小灯泡的亮度有什么不同上。这样做更有利于让学生发现并联电路和串联电路的本质不同。)
三、拓展活动:设计红绿灯
提供学生若干材料,以小组为单位自由设计电路,比一比谁的设计的美观、大方、节约和实用。
板书设计
电路设计
实用
节约
美观
方便
两种不同的电路连接
串联电路