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实验:探究串、并联电路中电流的规律(新课标必做实验)
| 实验器材 | 电源、开关、导线、规格不同的灯泡、电流表 |
| --- | --- |
| 电路连接注意事项 | (1)在连接电路时,开关必须;(2)电流表与被测电路,电流正进负出;(3)连接电路前,需对电流表进行;(4)电流表要选择合适的测量范围(试触) |
| 实验数据 | 记录电路中不同位置的电流 |
| 实验分析 | (1)电流表指针异常偏转的原因:①闭合
关前指针不指零,说明电流表需要;②指针偏转幅度过小,说明测量范围选择;③指针偏转超出最大刻度,说明测量范围选择;④指针反向偏转,说明. (2)换用不同规格的灯泡多次测量的目的: |
| 实验结论 | 串联电路中电流处处相等,并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和 |
【例】某小组进行“探究串、并联电路的电流规律”实验.
(1)在连接电路时,开关应该处于状态,电流表应联在被测电路中.
(2)做“探究串联电路中电流的规律”实验,图甲是他们设计的电路图,实验时闭合开关,发现两个小灯泡的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动.故障的原因可能是(选填字母代号).
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良 C.某个小灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(3)排除故障后,实验小组继续完成实验,小红认为实验过程中需要多次拆、装电流表很不方便,请你提出一个改进措施:.
(4)做“探究并联电路中电流的规律”实验,图乙是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流.图
是他们连接的实验电路,某次测量数据如
所示.小红认为从这组实验数据中就可以得出结论:①并联电路干路电流等于各支路电流之和;②各支路电流相等.小明则认为实验存在偶然性,下一步操作应该是.
(5)实验中小张同学发现图甲中灯泡$\mathrm{L}_1$比$\mathrm{L}_2$亮,于是小张认为“串联电路中电流每流经一个用电器,电流就会弱一些”.请你不添加任何器材,想办法证明小张同学的观点是错误的.操作方法:.
(6)小海利用原有的实验器材,添加一个开关,又设计了一个电路.利用这个电路,不用更换电流表的位置,就可直接测出图乙中A、B、C三处的电流,同样可得出三处电流的关系.请在图丁中的虚线框中画出电路图.
| 实验器材 | 电源、开关、导线、规格不同的灯泡、电流表 |
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| 电路连接注意事项 | (1)在连接电路时,开关必须;(2)电流表与被测电路,电流正进负出;(3)连接电路前,需对电流表进行;(4)电流表要选择合适的测量范围(试触) |
| 实验数据 | 记录电路中不同位置的电流 |
| 实验分析 | (1)电流表指针异常偏转的原因:①闭合
关前指针不指零,说明电流表需要;②指针偏转幅度过小,说明测量范围选择;③指针偏转超出最大刻度,说明测量范围选择;④指针反向偏转,说明. (2)换用不同规格的灯泡多次测量的目的: || 实验结论 | 串联电路中电流处处相等,并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和 |
【例】某小组进行“探究串、并联电路的电流规律”实验.
(1)在连接电路时,开关应该处于状态,电流表应联在被测电路中.
(2)做“探究串联电路中电流的规律”实验,图甲是他们设计的电路图,实验时闭合开关,发现两个小灯泡的亮度不稳定,电流表的指针也来回摆动.故障的原因可能是(选填字母代号).
A.某段导线断开 B.某接线柱处接触不良 C.某个小灯泡被短路 D.电流表被烧坏
(3)排除故障后,实验小组继续完成实验,小红认为实验过程中需要多次拆、装电流表很不方便,请你提出一个改进措施:.
(4)做“探究并联电路中电流的规律”实验,图乙是他们设计的电路图,实验时需要测量A、B、C三处的电流.图
是他们连接的实验电路,某次测量数据如所示.小红认为从这组实验数据中就可以得出结论:①并联电路干路电流等于各支路电流之和;②各支路电流相等.小明则认为实验存在偶然性,下一步操作应该是.(5)实验中小张同学发现图甲中灯泡$\mathrm{L}_1$比$\mathrm{L}_2$亮,于是小张认为“串联电路中电流每流经一个用电器,电流就会弱一些”.请你不添加任何器材,想办法证明小张同学的观点是错误的.操作方法:.
(6)小海利用原有的实验器材,添加一个开关,又设计了一个电路.利用这个电路,不用更换电流表的位置,就可直接测出图乙中A、B、C三处的电流,同样可得出三处电流的关系.请在图丁中的虚线框中画出电路图.
答案
解：
电路连接注意事项
(1) 断开
(2) 串联
(3) 调零（校零）
实验分析
(1) ① 调零（校零）
② 过大
③ 过小
④ 电流表正负接线柱接反了
(2) 避免实验偶然性，得出具有普遍性的实验结论
例题解答
(1) 断开；串
(2) B
(3) 在电路的A、B、C三个位置分别串联接入电流表，同时测量三处的电流
(4) 换用不同规格的小灯泡，多次进行实验，获取多组数据总结普遍规律
(5) 对调灯泡L₁和L₂的位置，闭合开关后观察到仍然是L₁比L₂亮，即可证明小张的观点错误
(6) 电路图绘制：电流表串联在干路，灯泡L₁所在支路串联一个开关S₁，灯泡L₂所在支路串联一个开关S₂，干路保留原总开关S。仅闭合S、S₁时电流表测A处L₁支路电流，仅闭合S、S₂时电流表测B处L₂支路电流，S、S₁、S₂全部闭合时电流表测C处干路电流，无需移动电流表即可完成三处电流测量。
（对应丁框内电路图结构：电源正极出发依次经过总开关S后分为两支，一支经S₁、L₁回到电源负极，另一支经S₂、L₂、电流表回到电源负极。）
电路连接注意事项
(1) 断开
(2) 串联
(3) 调零（校零）
实验分析
(1) ① 调零（校零）
② 过大
③ 过小
④ 电流表正负接线柱接反了
(2) 避免实验偶然性，得出具有普遍性的实验结论
例题解答
(1) 断开；串
(2) B
(3) 在电路的A、B、C三个位置分别串联接入电流表，同时测量三处的电流
(4) 换用不同规格的小灯泡，多次进行实验，获取多组数据总结普遍规律
(5) 对调灯泡L₁和L₂的位置，闭合开关后观察到仍然是L₁比L₂亮，即可证明小张的观点错误
(6) 电路图绘制：电流表串联在干路，灯泡L₁所在支路串联一个开关S₁，灯泡L₂所在支路串联一个开关S₂，干路保留原总开关S。仅闭合S、S₁时电流表测A处L₁支路电流，仅闭合S、S₂时电流表测B处L₂支路电流，S、S₁、S₂全部闭合时电流表测C处干路电流，无需移动电流表即可完成三处电流测量。
（对应丁框内电路图结构：电源正极出发依次经过总开关S后分为两支，一支经S₁、L₁回到电源负极，另一支经S₂、L₂、电流表回到电源负极。）
解析
【分析】
本题围绕新课标必做实验“探究串、并联电路中电流的规律”展开，涵盖电路连接操作、电流表使用、故障分析、实验改进、结论普遍性验证、错误观点反驳及电路设计等内容。解题时需先牢记电流表的使用规则（串联、正进负出、调零、试触），结合串并联电路电流特点分析故障原因，明确多次实验的目的，针对实验不便提出改进方案，验证错误观点时利用串联电路电流处处相等的特性，最后根据测量需求设计电路，确保直接测出三处电流。
【解析】
1. 电路连接注意事项：
(1) 连接电路时，开关必须断开，防止短路损坏器材；
(2) 电流表内阻极小，需串联在被测电路中才能准确测量电流；
(3) 连接前需对电流表调零，保证测量初始值准确；
2. 实验分析：
(1) 电流表指针异常偏转：①闭合开关前不指零，说明电流表需调零；②偏转幅度过小，是测量量程选择过大；③超出最大刻度，是测量量程选择过小；④反向偏转，是电流表正负接线柱接反；
(2) 换用不同规格灯泡多次实验，目的是避免实验偶然性，得出普遍适用的实验结论；
3. 例题解答：
(1) 连接电路时开关应处于断开状态，电流表需串联在被测电路中；
(2) 电流表示数来回摆动，故障为接线柱接触不良（选B）；
(3) 改进措施：在A、B、C三个位置分别串联电流表，同时测量三处电流；
(4) 仅一组数据得出结论存在偶然性，需换用不同规格小灯泡多次实验，获取多组数据总结普遍规律；
(5) 验证小张观点：对调L₁和L₂的位置，闭合开关后仍L₁更亮，说明串联电路电流处处相等，观点错误；
(6) 电路图设计：干路设总开关，两支路各设一个开关，电流表接在干路，结构为：电源正极→总开关→分两支，一支经开关S₁、L₁回负极，另一支经开关S₂、L₂、电流表回负极。
【答案】
电路连接注意事项：(1)断开；(2)串联；(3)调零（校零）；
实验分析：(1)①调零（校零）；②过大；③过小；④电流表正负接线柱接反了；(2)避免实验偶然性，得出具有普遍性的实验结论；
例题解答：(1)断开；串；(2)B；(3)在电路的A、B、C三个位置分别串联接入电流表，同时测量三处的电流；(4)换用不同规格的小灯泡，多次进行实验，获取多组数据总结普遍规律；(5)对调灯泡L₁和L₂的位置，闭合开关后观察到仍然是L₁比L₂亮，即可证明小张的观点错误；(6)电路图（结构：电源→总开关→分两支，一支S₁→L₁，另一支S₂→L₂→电流表→电源负极）。
【知识点】
串并联电路电流规律、电流表的使用、实验探究的基本方法
【点评】
本题为新课标必做实验的综合题，全面考查实验操作、故障分析、创新设计等核心实验能力，既巩固基础知识点，又培养学生科学探究与创新思维，符合物理学科核心素养要求。
【难度系数】
0.6
本题围绕新课标必做实验“探究串、并联电路中电流的规律”展开，涵盖电路连接操作、电流表使用、故障分析、实验改进、结论普遍性验证、错误观点反驳及电路设计等内容。解题时需先牢记电流表的使用规则（串联、正进负出、调零、试触），结合串并联电路电流特点分析故障原因，明确多次实验的目的，针对实验不便提出改进方案，验证错误观点时利用串联电路电流处处相等的特性，最后根据测量需求设计电路，确保直接测出三处电流。
【解析】
1. 电路连接注意事项：
(1) 连接电路时，开关必须断开，防止短路损坏器材；
(2) 电流表内阻极小，需串联在被测电路中才能准确测量电流；
(3) 连接前需对电流表调零，保证测量初始值准确；
2. 实验分析：
(1) 电流表指针异常偏转：①闭合开关前不指零，说明电流表需调零；②偏转幅度过小，是测量量程选择过大；③超出最大刻度，是测量量程选择过小；④反向偏转，是电流表正负接线柱接反；
(2) 换用不同规格灯泡多次实验，目的是避免实验偶然性，得出普遍适用的实验结论；
3. 例题解答：
(1) 连接电路时开关应处于断开状态，电流表需串联在被测电路中；
(2) 电流表示数来回摆动，故障为接线柱接触不良（选B）；
(3) 改进措施：在A、B、C三个位置分别串联电流表，同时测量三处电流；
(4) 仅一组数据得出结论存在偶然性，需换用不同规格小灯泡多次实验，获取多组数据总结普遍规律；
(5) 验证小张观点：对调L₁和L₂的位置，闭合开关后仍L₁更亮，说明串联电路电流处处相等，观点错误；
(6) 电路图设计：干路设总开关，两支路各设一个开关，电流表接在干路，结构为：电源正极→总开关→分两支，一支经开关S₁、L₁回负极，另一支经开关S₂、L₂、电流表回负极。
【答案】
电路连接注意事项：(1)断开；(2)串联；(3)调零（校零）；
实验分析：(1)①调零（校零）；②过大；③过小；④电流表正负接线柱接反了；(2)避免实验偶然性，得出具有普遍性的实验结论；
例题解答：(1)断开；串；(2)B；(3)在电路的A、B、C三个位置分别串联接入电流表，同时测量三处的电流；(4)换用不同规格的小灯泡，多次进行实验，获取多组数据总结普遍规律；(5)对调灯泡L₁和L₂的位置，闭合开关后观察到仍然是L₁比L₂亮，即可证明小张的观点错误；(6)电路图（结构：电源→总开关→分两支，一支S₁→L₁，另一支S₂→L₂→电流表→电源负极）。
【知识点】
串并联电路电流规律、电流表的使用、实验探究的基本方法
【点评】
本题为新课标必做实验的综合题，全面考查实验操作、故障分析、创新设计等核心实验能力，既巩固基础知识点，又培养学生科学探究与创新思维，符合物理学科核心素养要求。
【难度系数】
0.6
