师:同学们好,我们一起来学习今天的内容——探究串并联电路中的电压。在开始新课之前,先回顾一下上节课的知识点。同学们可以按下暂停键,思考这些问题的答案。
首先看第一题,电压表应该跟被测用电器并联。
第二题,电流要从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出。
第三题,被测电压不能超过电压表的量程。在预先不知道被测电压大约值的情况下,如果判定被测电压不会超过15V,可以先用试触法。要是测得的电压不超过3V,为提高准确性,应改为0 - 3V的量程测量。
第四题,电压表能直接接在电源两极上。
下面请同学们观看两个实验视频,在相同规格的灯泡和同一电源的情况下,看看小灯泡的发光情况有什么不同。
这是一个串联电路,当我闭合开关后,请大家观察此时两个灯泡的亮度。
这是一个并联电路,还是用刚才那两个灯泡做实验,闭合开关后,大家再观察灯泡的亮度。
大家看出串联时灯泡很暗,并联时灯泡很亮。为什么在相同规格的灯泡和同一电源情况下,小灯泡的发光情况不同呢?这说明此时小灯泡两端的电压是不同的。造成这种现象的原因是串并联电路中电压的规律不同。那么具体有什么不同呢?本节课我们通过设计实验来探究串并联电路中电压的规律。
首先,我们把灯泡L1、L2串联在电路中,L1两端的电压U1,L2两端的电压U2与电源两端的总电压U总之间有什么关系呢?同学们可以思考一下。我想同学们可能有以下两种猜想:第一种,U总 = U1 + U2,即两端的总电压等于L1、L2两端的电压之和;第二种,U总 = U1 = U2,即两端的总电压与L1、L2两端的电压相等。到底哪种猜想正确呢?实验是检验真理的唯一标准,下面我们通过设计实验来探究串联电路中电压的规律。
首先要明确实验器材:电池组、开关、小灯泡、电压表、导线。解决了实验器材问题后,请同学们思考如何设计这个实验。我们可以用电压表分别测出L1两端的电压、L2两端电压以及L1、L2两端的总电压。明确了测量对象后,接下来请同学们在学习任务单上画出你所设计的实验数据记录表。这是老师设计的实验数据记录表,你们设计的是什么样的呢?确定好实验数据记录表后,请同学们对照电路图连接电路。在连接过程中,大家猜想一下需要注意哪些事项。
对照电路图连接实物,连接过程中开关应断开。
电压表使用前应调零。
电流从电压表正接线柱流入,从负接线柱流出。
选择合适的量程。
准备好以上工作后,接下来进行实验。
首先根据实验电路图连接实物,连接电路时开关应处于断开状态。闭合开关,小灯泡发光。接下来我们分别测量两个灯泡L1和L2以及电源的电压。将电压表并联在L1两端,连接电压表时要选择合适的量程。本次实验我们选择0 - 3V。检查电路,确认无误后闭合开关,小灯泡发光,读取电压表示数并记录下来。实验测得L1的电压U1 = 1.2V。测完L1的电压后,将电压表并联在L2两端,检查电路,确认无误后闭合开关,小灯泡发光,读取电压表示数并记录下来。实验测得L2的电压U2 = 1.8V,断开开关。最后将电压表并联在电源两端,检查电路,确认无误后闭合开关,读取电压表示数并记录下来。实验测得电源两端的电压U = 3V。我们猜想电源电压等于小灯泡L1、L2两端的电压之和。为了验证猜想,我们更换不同规格的小灯泡进行实验。
接下来我们将L1和L2更换成不同规格的小灯泡。将电压表并联在L1两端,检查电路,确认无误后闭合开关,读取电压表示数并记录下来。实验测得U1 = 1.2V。测量L2的电压,实验测得U2 = 1.6V。测量电源电压,实验测得电源电压U = 2.9V,并记录在表格中。
观察本次实验数据,可以发现在串联电路中,L1的电压U1与L2的电压U2相加,约等于电源电压U。通过观察以上两组实验数据,我们发现无论怎么更换小灯泡规格,L1的电压U1与L2的电压U2相加,都会等于电源电压U。由于电源本身带有内阻,所以实验存在误差。由实验可知,我们得出串联电路的电压规律:在串联电路中,电源两端的电压等于各用电器两端电压之和。实验结束后,要记得断开电源,并整理好有关实验用品。
我们对实验数据进行分析,得到串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和,即U总 = U1 + U2。此实验中我们用了三组数据得出结论,这样做的目的是什么呢?是为了避免实验结论的偶然性,使实验结论具有普遍性。那还有什么其他方法可以避免实验结论的偶然性呢?我们可以采用不同电压的电源多次实验。
探究了串联电路中电压的规律,接下来我们一起探究并联电路中电压的规律。在前面的学习中,我们已经知道在串联电路中,电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。那么在并联电路中,L1两端的电压U1,L2两端的电压U2与两灯泡的总电压U总有什么关系呢?请同学们思考一下。我想同学们可能有以下两种猜想:第一种,U总 = U1 + U2,即两端的总电压等于L1、L2两端的电压之和;第二种,U总 = U1 = U2,即各支路两端的电压U1、U2可能相等,且可能等于并联电路两端的总电压U总。同学们的猜想多种多样,实验是检验真理的唯一标准,让我们通过实验来验证同学们猜想的正确性。请同学们类比刚才讲述的串联电路中电压的规律,在学习任务单上完成并联电路电压规律的实验设计。
同学们,你们是怎么设计的呢?下面通过实验来探究并联电路中电压的规律。
根据画好的电路图,用导线将两个小灯泡、电池、开关连接成一个并联电路。注意连接电路时开关应处于断开状态。连接完成后,闭合开关,观察发生的现象,两个小灯泡同时亮了,小灯泡发光说明它们两端存在电压。那么两个小灯泡两端的电压以及电源两端的电压有什么关系呢?
本次实验我们通过以下环节进行:
根据实验目的明确所要测量的电压值并连接实物。
测量各支路和电源两端的电压,并将数值记录在表格中。
更换不同规格的小灯泡和电源,重复实验并将数值记录在表格中。
分析数据得出结论。
在实验中,我们需要用到以下实验器材:三节干电池、开关、四个不同规格的小灯泡、电压表、导线。
