人教版 (新課標)選修39 實驗：練習(xí)使用多用電表學(xué)案設(shè)計

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9　實驗：練習(xí)使用多用電表學(xué) 習(xí) 目 標知 識 脈 絡(luò)1.通過對歐姆表的討論，了解歐姆表的結(jié)構(gòu)和刻度特點，理解歐姆表測電阻的原理(重點)．2．了解多用電表的基本結(jié)構(gòu)，通過實驗操作學(xué)會使用多用電表測電壓、電流和電阻．3．掌握多用電表測二極管的正、反向電阻，測電壓及電流的方法，會用來探索簡單黑箱中的電學(xué)元件及連接方式(難點). 歐 姆 表1．原理依據(jù)閉合電路的歐姆定律制成，它是由電流表改裝而成的．2．內(nèi)部構(gòu)造由表頭、電源和可變電阻三部分組成．3．測量原理如圖2-8-1所示，當(dāng)紅、黑表筆接入被測電阻Rx時，通過表頭的電流I＝.改變Rx，電流I隨著改變，每個Rx值都對應(yīng)一個電流值，在刻度盤上直接標出與I值對應(yīng)的Rx值，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值．當(dāng)不接電阻直接將兩表筆連接在一起時，調(diào)節(jié)滑動變阻器使電流表達到滿偏，此時有Ig＝，若外加電阻Rx＝R＋Rg＋r時，電流為I＝＝Ig，此時電流表指針在刻度盤的中央，該電阻叫中值電阻．圖2-8-11．歐姆表指針偏角越大，表明被測電阻越大．(×)2．歐姆表紅表筆接表內(nèi)電源的正極．(×)3．歐姆表測電阻時，指針偏角偏大，應(yīng)換大倍率檔．(×)被測電阻值越大，流過電流表表頭的電流越小，電流的大小與被測電阻的阻值成反比，這種說法對嗎？為什么？【提示】　電流I＝，Rx越大，電流越小，但二者不是反比關(guān)系．甲　　　　　　　　　　乙　　　　　　　　　丙圖2-8-2如圖2-8-2所示，甲、乙、丙分別為歐姆表紅黑表筆短接、紅黑表筆斷開、被測電阻為Rx所對應(yīng)的電路圖．探討1：圖甲中紅黑表筆短接時可認為被測電阻為零，那么電阻的零刻度應(yīng)與電流表刻度盤上哪個刻度線相對應(yīng)？【提示】　滿偏電流Ig.探討2：圖乙中紅黑表筆斷開時，可認為被測電阻為無窮大，那么電阻的“∞”刻度應(yīng)與電流表刻度盤上哪個刻度線相對應(yīng)？【提示】　“0”刻度線．探討3：若指針在Ig處，則被測電阻的阻值Rx為多大？【提示】　Ig＝　Ig＝可解得：Rx＝2(r＋R＋Rg)． 1．原理如圖2-8-3所示甲　　　　　　　乙　　　　　　　丙圖2-8-32．刻度標注刻度標注方法標注位置“0 Ω”紅、黑表筆相接，調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使指針滿偏，被測電阻Rx＝0滿偏電流Ig處“∞”紅、黑表筆不接觸，表頭指針不偏轉(zhuǎn)，被測電阻Rx＝∞電流為零處中值電阻Rx＝r＋R＋Rg刻度盤正中央“Rx”紅、黑表筆接Rx，Ix＝，Rx與Ix一一對應(yīng)與Rx對應(yīng)電流Ix處3.歐姆表的使用步驟(1)機械調(diào)零：歐姆表使用前一定要觀察指針是否指在左端電阻∞處，若有偏差，應(yīng)用小螺絲刀輕旋調(diào)零螺絲．(2)選擋：一般歐姆表都有多個擋位，測量時要進行合理選擋，使讀數(shù)在中值刻度附近，若指針偏轉(zhuǎn)角度較小，說明待測電阻阻值較大，應(yīng)選較大倍率的擋位，否則換倍率較小的擋位．(3)電阻調(diào)零：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在右端電阻零刻度處．(4)測量：將待測電阻與別的元件斷開，將紅、黑表筆接在被測電阻兩端進行測量．注意：不要用手接觸表筆的金屬桿部分．(5)讀數(shù)：將刻度盤上的讀數(shù)乘以選擇開關(guān)所指的倍率即可得到被測電阻的阻值．(6)若要換擋測量新的電阻，需重復(fù)以上(2)～(5)步．(7)測量完畢，應(yīng)將表筆從插孔中拔出，并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓的最高擋，長期不用時，應(yīng)將歐姆表中的電池取出．1.如圖2-8-4所示為歐姆表的原理圖，表頭內(nèi)阻為Rg，調(diào)零電阻為R，電池的電動勢為E，內(nèi)阻為r，則下列說法中錯誤的是(　　)圖2-8-4A．它是根據(jù)閉合電路歐姆定律制成的B．接表內(nèi)電池負極的應(yīng)是紅表筆C．電阻的“∞”刻度一般在刻度盤的右端D．調(diào)零后刻度盤的中心刻度值是r＋Rg＋R【解析】　歐姆表的表頭是一個電流表，當(dāng)被測電阻接入電路，回路閉合，表頭就有示數(shù)，由歐姆定律可知，表頭示數(shù)隨被測電阻阻值的改變而改變．電流應(yīng)從紅筆流入歐姆表，從黑筆流出，多用表作歐姆表使用時，電源在表內(nèi)，流入的電流至電源負極，故紅筆應(yīng)當(dāng)接電池負極；當(dāng)兩表筆短接時，被測電阻為零，電路電流最大，指針指最右端，當(dāng)兩表筆斷開，相當(dāng)于被測電阻∞，此時電路電流為零，指針不偏轉(zhuǎn)，指最左端；調(diào)零后，回路電流為I＝，指針指中心刻度時，回路電流為I/2，此時被測電阻阻值為Rx，則有＝，解得Rx＝r＋Rg＋R，就是中心刻度值．【答案】　C2．(多選)調(diào)零后，用“×10”擋測量一個電阻的阻值，發(fā)現(xiàn)表針偏轉(zhuǎn)角度極小，正確的判斷和做法是(　　)A．這個電阻值很小B．這個電阻值很大C．為了把電阻測得更準一些，應(yīng)換用“×1”擋，重新調(diào)零后再測量D．為了把電阻測得更準一些，應(yīng)換用“×100”擋，重新調(diào)零后再測量【解析】　用歐姆擋測電阻時，指針指中值附近測量最準確，指針不偏轉(zhuǎn)時，對應(yīng)電流為零，電阻為無窮大，指針偏轉(zhuǎn)太小，即指示電阻太大，應(yīng)換用更高倍率的擋，即換“×100”擋重新調(diào)零測量，故A、C錯誤，B、D正確．【答案】　BD?1?測量時指針的偏角指的是偏轉(zhuǎn)到的位置和測量前的位置的夾角，所以偏角大，電阻小，偏角小，電阻大.??2?選擋時若無法估計待測電阻大小，是應(yīng)將選擇開關(guān)旋到“×1”擋，歐姆調(diào)零后，將紅、黑表筆分別接到電阻兩端，若指針偏角太小，則逐漸增大量程，直到指針指到中值電阻附近為止.多 用 電 表 及 其 應(yīng) 用1．最簡單的多用電表原理圖如圖2-8-5所示，當(dāng)單刀多擲開關(guān)接通1時，可作為電流表使用，接通2時，可作為歐姆表使用，接通3時，可作為電壓表使用．圖2-8-52．外形構(gòu)造如圖2-8-6所示，選擇開關(guān)周圍有不同的測量功能區(qū)域及量程，選擇開關(guān)旋到不同的位置，多用電表內(nèi)對應(yīng)的儀表電路被接通，就相當(dāng)于對應(yīng)的儀表．在不使用時，應(yīng)把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF擋或交流電壓最高擋．圖2-8-63．應(yīng)用(1)測電壓①選擇直流電壓檔合適的量程，并將選擇開關(guān)旋至相應(yīng)位置．②將多用電表并聯(lián)在待測電阻兩端，注意紅表筆接觸點的電勢應(yīng)比黑表筆高．③根據(jù)表盤上的直流電壓標度讀出電壓值，讀數(shù)時注意最小刻度所表達的電壓值．(2)測電流①選擇直流電流檔合適的量程．②將被測電路導(dǎo)線拆開一端，把多用電表串聯(lián)在電路中．③讀數(shù)時，要認清刻度盤上的最小刻度．注意：電流應(yīng)從紅表筆流入多用電表．(3)測電阻①要將選擇開關(guān)扳到歐姆檔上，此時紅表筆連接表內(nèi)電源的負極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極．選好倍率后，先歐姆調(diào)零，然后測量．測量完畢，應(yīng)把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF檔或交流電壓最高檔．②用多用電表測電壓、測電流及測電阻時，電流都是從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表．(4)二極管的特點及其電阻測量①特點：如圖2-8-7所示，它由半導(dǎo)體材料制成，有兩個電極．圖2-8-7②電阻測量：正向電阻較小，反向電阻較大，可用多用電表判斷它的正、負極或區(qū)分它的好壞，二極管具有單向?qū)щ?/span>性．1．多用電表所有刻度線都是均勻的．(×)2．使用多用電表時，無論用電壓擋、電流擋還是歐姆擋，都應(yīng)該使電流從紅表筆進入，從黑表筆流出．(√)3．使用多用電表時，無論用電壓擋、電流擋還是歐姆擋，都是紅表筆接高電勢處．(×)4．使用多用電表測電阻時，應(yīng)盡可能使指針在刻度盤的中間區(qū)域，這樣誤差比較?。?/span>(√)多用電表使用前，應(yīng)調(diào)整什么位置，其目的是什么？【提示】　用螺絲刀調(diào)節(jié)表盤中央的定位螺絲，使指針指在表盤刻度左端的零位置．甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　　　丙圖2-8-8如圖2-8-8所示，乙、丙電路中的電流表A與甲圖中的電流表相同．探討1：乙、丙電路對應(yīng)什么電表的電路圖？【提示】　乙為歐姆表的電路，丙為電壓表的電路．探討2：試將電路圖甲、乙、丙組合在一起，畫出對應(yīng)的多用電表的電路圖．【提示】　1．用多用電表判斷電路故障電路故障一般是短路或斷路，常見的情況有導(dǎo)線斷芯，燈泡斷絲，燈座短路，電阻器內(nèi)部斷路，或接頭處接觸不良等，檢查故障的方法有：(1)電壓表檢測如果電壓表讀數(shù)為零，說明電壓表上無電流通過，可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段內(nèi)有短路；如果電壓表有示數(shù)，說明電壓表上有電流通過，則在并聯(lián)電路之外無斷路或并聯(lián)路段內(nèi)無短路．(2)假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障在何處時，可將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運用電路知識進行正向推理，推理結(jié)果若與題述現(xiàn)象不符合，則故障不在該部分電路；若結(jié)果與題述現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路，這樣逐一排除，直到找到發(fā)生故障處為止．2．電學(xué)黑箱問題(1)“電學(xué)黑箱”的種類一般有四種：①純電阻黑箱；②純電源黑箱；③由電阻和電源組成的閉合電路黑箱；④含電容器、二極管的黑箱．(2)常見元件的特性及測量現(xiàn)象元件特性不分極性，正向、反向電阻大小相等單向?qū)щ娦裕?、反向電阻差值很?/span>直流電路中相當(dāng)于斷路，歐姆表測量時指針先偏轉(zhuǎn)，又回到“∞”刻度提供電壓，用電壓表測量，如果在兩測量點間電壓最大，說明兩點間有電源(3)用多用電表探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件的基本思路根據(jù)以上思路判斷出黑箱內(nèi)有哪些電學(xué)元件后，再根據(jù)各接點間測量的數(shù)據(jù)進行邏輯推理，最后確定出元件的位置和連接方式．3．(多選)在如圖2-8-9所示的電路中，閉合開關(guān)S時，燈不亮，已經(jīng)確定是燈泡斷路或短路引起的，在不能拆開電路的情況下(開關(guān)可閉合，可斷開)，現(xiàn)用一個多用電表的直流電壓檔、直流電流檔和歐姆檔分別對故障電路作了如下檢查并作出判斷(如下表所示)：圖2-8-9次序操作步驟現(xiàn)象和結(jié)論1閉合開關(guān)，選直流電壓檔，紅、黑表筆分別接a、b指針偏轉(zhuǎn)，燈斷路；指針不偏轉(zhuǎn)，燈短路2閉合開關(guān)，選直流電流檔，紅、黑表筆分別接a、b指針偏轉(zhuǎn)，燈斷路；指針不偏轉(zhuǎn)，燈短路3閉合開關(guān)，選歐姆檔，紅、黑表筆分別接a、b指針不動，燈斷路；指針偏轉(zhuǎn)，燈短路4斷開開關(guān)，選歐姆檔，紅、黑表筆分別接a、b指針不動，燈斷路；指針偏轉(zhuǎn)最大，燈短路以上操作和判斷正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：34522032】A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4【解析】　選直流電壓檔時，紅、黑表筆分別接高、低電勢點，若指針偏轉(zhuǎn)，說明a、b兩點有電壓，其他地方完好而a、b之間有斷路；若指針不偏轉(zhuǎn)，說明a、b兩點電勢相等，a、b之間必短路，1正確．選直流電流檔時，由于電流表內(nèi)阻很小，當(dāng)燈屬于斷路故障時，電路中電流可能較大，因此可能燒壞電流表或電源等．故一般不選用電流檔進行故障檢測，2錯誤．選歐姆檔時，已啟用歐姆表內(nèi)電源，必須將外電路電源斷開，故3是錯誤的．而4顯然正確，故選項A、D正確．【答案】　AD4．某多用電表表盤的示意圖如圖2-8-10所示，在正確操作的情況下：圖2-8-10(1)若選擇開關(guān)的位置如a所示，則測量的物理量是________，測量結(jié)果為________．(2)若選擇開關(guān)的位置如b所示，則測量的物理量是________，測量結(jié)果為________．(3)若選擇開關(guān)的位置如c所示，則測量的物理理是________，測量結(jié)果為________．(4)若選擇開關(guān)的位置如c所示，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么應(yīng)選擇______________________擋測電阻．【解析】　(1)若選擇開關(guān)的位置如a所示，則測量的是直流電壓，量程為2.5 V，測量結(jié)果為1.25 V.(2)若選擇開關(guān)的位置如b所示，則測量的是直流電流，量程為100 mA，測量結(jié)果為50 mA.(3)若選擇開關(guān)的位置如c所示，則測量的是電阻，倍率為“×100”，測量結(jié)果為17×100 Ω＝1.7 kΩ.(4)若選擇開關(guān)的位置如c所示，指針的偏轉(zhuǎn)角很小，說明所測量的電阻的阻值很大，應(yīng)該選擇更大倍率的擋位，即“×1 k”擋．【答案】　(1)直流電壓　1.25 V(2)直流電流　50 mA　(3)電阻　1.7 kΩ　(4)×1 k?1?短路故障的判斷：將電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián).當(dāng)電壓表示數(shù)為零時，該并聯(lián)電路某部分被短路；當(dāng)電壓表示數(shù)不為零時，該并聯(lián)電路沒有被短路.?2?斷路故障的判斷：將電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表有示數(shù)，則該并聯(lián)電路某部分出現(xiàn)斷路.?3?歐姆擋是倍率擋，即讀出的示數(shù)再乘以擋上的倍率.電流、電壓擋是量程范圍擋.,在不知道待測電阻的阻值時，應(yīng)先從小倍率開始，熟記“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”?因為歐姆擋的刻度盤上越靠左讀數(shù)越大，且測量前指針指在左側(cè)“∞”處?.?4?歐姆表的讀數(shù)：待測電阻的阻值應(yīng)為表盤讀數(shù)乘以倍率.為了減小讀數(shù)誤差，指針應(yīng)指表盤～范圍內(nèi)的部分，即中央刻度附近.