2018_2019学年高中物理第3章从电表电路到集成电路3.1学习使用多用电表学案沪科版选修3_1

3.1　学习使用多用电表
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道多用电表的构造及其使用方法，培养学生探索、发现、勇于创新的精神．(重点)
2．掌握用多用电表测量小灯泡的电压、电流和电阻的方法．(重点)
3．学会用多用电表测量二极管的正、反方向电阻，知道二极管的极性的判断方法．(难点)
[自 主 预 习·探 新 知]
[知识梳理]
一、认识多用电表
1．多用电表由一个小量程的电流表(俗称表头)和电路元件组成．
2．面板的上半部为表盘，分别标有电压、电流和电阻的刻度线，用于读取有关电学量的测量值．
3．面板中央的定位螺丝为机械调零旋钮．用于调节指针的“0”位．
图3-1-1
4．面板下半部中间的旋钮是功能选择开关，周围标有各种测量功能及量程．其中“”表示直流电压挡，“”表示交流电压挡，“mA”表示直流电流挡，“Ω”表示电阻挡．面板上边有一个电阻挡的调零旋钮．
5．面板的下方有两个标有“＋”“－”号的插孔，用于插红、黑测试表笔．
二、使用多用电表
1．机械调零
使用多用电表前，应检查指针是否停在刻度线左端的“0”位置．如果没有停在“0”位置，要用螺丝刀轻轻转动机械调零旋钮，使指针指零．再将红、黑测试表笔分别插入“＋”“－”插孔．
2．电压、电流、电阻的测量
利用多用电表测量电压、电流和电阻时，要根据所需测量的电学量，将功能选择开关旋转到相应的测量挡位和量程上．测量结束后，要将功能选择开关旋转到交流电压挡的最大量程处或“off”处，以保护多用电表．
3．判断二极管的极性
(1)晶体二极管，是用半导体材料制成的电子元件．二极管有两根引线，一根叫正极，一根叫负极．
(2)二极管具有单向导电性．当给二极管加上一定的正向电压时，它的电阻值很小；当给二极管加上反向电压时，它的电阻值变得很大．
(3)二极管的符号：.
[基础自测]
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”．)
(1)多用电表的表头是一个小量程的电流表．(√)
(2)面板中央的定位螺丝可以用来电阻调零．(×)
(3)使用多用电表时应使电流从红表笔流入，黑表笔流出．(√)
(4)使用多用电表测量直流电压、电流时，不需要机械调零．(×)
(5)多用电表电阻挡换挡后要重新调零．(√)
(6)晶体二极管当电流从正极流出时电阻很小．(×)
【提示】　
(2)×　定位螺丝是用来机械调零的．
(4)×　测量电压、电流、电阻前都需要机械调零．
(6)×　电流从二极管正极流入时晶体二极管的电阻很小．
2．图3-1-2为一正在测量中的多用电表表盘．
图3-1-2
(1)如果是用×10 Ω挡测量电阻，则读数为______Ω.
(2)如果是用直流10 mA挡测量电流，则读数为______mA.
(3)如果是用直流5 V挡测量电压，则读数为________V.
【答案】　(1)60 Ω　(2)7.6 mA　(3)3.80 V
[合 作 探 究·攻 重 难]
电压、电流和电阻的测量
1．直流电压和直流电流的测量
(1)将多用电表选择开关置于直流电压挡，并选择好量程，按如图3-1-3甲所示电路，测小电珠两端的电压．
(2)将选择开关置于直流电流挡，并选择合适量程，按如图3-1-3乙所示电路，测量通过小电珠的电流．
甲　　　　　　　　　　乙
图3-1-3
2．电阻的测量
(1)选挡：选择欧姆挡量程时，应尽可能使指针指在中央刻度的位置附近．把选择开关旋到欧姆挡上，并根据估测电阻的大小，把选择开关旋到相应的挡位．
(2)调零：把两根表笔接触，调整欧姆挡的调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零刻度上．(注意：电阻挡的零刻度在刻度盘的右端)
(3)测量(读数)：把两只表笔分别与待测电阻的两端相接，进行测量，表针示数乘以量程倍率数，即为待测电阻的阻值．
　如图3-1-4所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：
图3-1-4
(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“×1 k”)．
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA.
(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V.
思路点拨：①用多用电表测电阻，读数时从表盘上读出示数再乘以倍率．
②用多用电表测电流和电压，读数时要先确定最小刻度，并且读数时要进行估读．
【解析】　(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值约为14，倍率为“×100”，读数为1.4×103 Ω.测2.0×104 Ω电阻，要选用×1 k挡．
(2)选50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为31.5 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA；测量的精确度为5 mA，应估读到1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为158 mA.
(3)选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V(此时应为估读)，指针对应的读数为6.2 V.
【答案】　(1)1.4×103　×1 k　(2)31.5　158　(3)6.2
使用多用电表测电阻的步骤
(1)机械调零：使用前若表针没有停在左端“0”位置，要用螺丝刀转动指针定位螺丝，使指针指零．
(2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位．
(3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处．
(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．
(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)．
(6)实验完毕，应将选择开关置于“off”挡或交流电压最高挡．
[针对训练]
1．若多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100.用×10挡测量某电阻Rx时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，为了较准确地进行测量，则应：
①将选择开关置于________；
②将红、黑表笔短接进行________；
③将待测电阻Rx接在________进行测量．
若按照以上①②③步骤正确操作后，表盘的示数如图3-1-5所示，则该电阻的阻值是________Ω.
图3-1-5
【解析】　表头指针偏转角度过小，说明选择挡位太小，因此应换用较高的挡位，即选用×100挡；换成×100挡后应重新进行欧姆挡调零；最后将红、黑表笔接触待测电阻Rx两端进行测量．图中所显示的待测电阻阻值为2 200 Ω.
【答案】　×100挡　欧姆挡调零　红、黑表笔之间　2 200
2．如图3-1-6所示为一已进行机械调零可供使用的多用电表，S为选择开关，Q为电阻挡调零旋钮．现要用它检测两个电阻的阻值(图中未画电阻)，已知阻值分别为R1＝20 Ω，R2＝470 kΩ，下面提出了在测量过程中一系列可能的操作，请你选出能准确地测定各阻值和符合多用电表安全使用规则的各项操作，并且将它们按合理顺序填写在后面的横线上．
图3-1-6
A．旋动S使其尖端对准电阻挡×1 k
B．旋动S使其尖端对准电阻挡×100
C．旋动S使其尖端对准电阻挡×10
D．旋动S使其尖端对准电阻挡×1
E．旋动S使其尖端对准交流电压挡500
F．将两表笔分别接到R1的两端，读出R1的阻值，随后立即断开
G．将两表笔分别接到R2的两端，读出R2的阻值，随后立即断开
H．两表笔短接，调节Q使表针对准电阻挡刻度盘上的0，随后立即断开
所选操作及其顺序为(用字母代号填写)：________(操作步骤可以重复选用)
【解析】　用多用电表测量电阻时，量程的选择以指针指中央附近时读数最准确，由表盘中值示数约15可知，测R1＝20 Ω的电阻时，只能选“×1”挡；测R2＝470 kΩ时，应选择“×1 k”挡，并且在每次选定量程后，都必须将两表笔短接，进行欧姆调零，所以题目中所给操作H需重复选用．在测量过程中对R1与R2测量的先后没有什么限制，但测量完毕后，功能选择开关必须旋离电阻挡，拨到交流电压最高挡或“off”挡，所以合理的操作及顺序为AHGDHFE或DHFAHGE.
【答案】　AHGDHFE(或DHFAHGE)
判断二极管的正、负极
1．二极管的单向导电性：二极管(如图3-1-7所示)是一种半导体元件，它的特点是电流从正极流入时电阻比较小，而从负极流入时电阻比较大．
图3-1-7
2．根据二极管的单向导电性，可以用多用电表判断它的正负极．
(1)用多用电表的电阻挡，量程拨到“×100”或“×1 k”的位置上，将红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，然后两表笔短接进行电阻挡调零后分别接二极管的两极，稳定后读取示数乘上倍率求出电阻R1；再将两表笔反过来连接二极管的两极，同理结合读数求出电阻R2.
(2)在两次测量电阻差别明显的前提下，据红表笔与电表内部电源负极一端相连，黑表笔与电源正极一端相连知，电流从黑表笔流出，所以对测得电阻较小的那一次，与黑表笔相接的极为二极管的正极，与红表笔相接的极为二极管的负极．
　某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：
(1)检查多用电表的机械零点．
(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻测量挡适当的量程处．
(3)将红、黑表笔________，进行欧姆调零．
(4)测反向电阻时，将________表笔接二极管正极，将________表笔接二极管负极，读出电表示数．
(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘________(选填“左侧”“右侧”或“中央”)；否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)、(4)．
(6)测量完成后，将选择开关拨向________位置．
思路点拨：欧姆表刻度线分布不均匀，指针指向表盘中央附近时，测量结果最精确．
【解析】　首先要机械调零．在选择倍率后还要进行欧姆调零，而且每一次换量程都要再次欧姆调零．(3)将红黑表笔短接，进行欧姆调零．测量二极管的反向电阻时应将红表笔接二极管的正极，黑表笔接负极．欧姆表盘的刻度线分布不均匀，在中央的刻度线比较均匀，所以尽量让指针指向表盘的中央．测量完成后应将开关打到“off”挡或交流电压最高挡．
【答案】　(3)短接　(4)红　黑　(5)中央 (6)“off”挡或交流电压最高挡
[针对训练]
3．用多用电表的欧姆挡检测一个二极管，将多用电表的红表笔与二极管的a端连接，黑表笔与二极管的b端连接，测得二极管的电阻值为5 Ω，将多用电表的红表笔接二极管的b端，黑表笔接二极管的a端，测得其电阻值为900 Ω，实验说明二极管具有________；该二极管的正极是________端．
【解析】　用同一个多用表测量同一个二极管，两次电阻测量值差别较大，说明二极管具有单向导电性．在正向导通时，黑表笔所接的端为正极．
【答案】　单向导电性　b
4．实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容各一只，性能均正常，外形十分相似，现将多用电表选择开关拨到“×100 Ω”挡，分别测它们的正、反向电阻加以鉴别；测甲元件时，R正＝R反＝0.5 kΩ；测乙元件时，R正＝0.5 kΩ，R反＝100 kΩ；测丙元件时，指针开始偏转到0.5 kΩ.接着读数逐渐增加，最后接近∞，利用所学知识区分二极管、电阻、电容分别是哪一个？
【解析】　要能判断出是何种元件，首先必须掌握各种元件的特点．电阻元件无极性，正、反电阻大小相等，故甲元件为电阻．二极管具有单向导电性，正向电阻阻值很小，反向电阻阻值很大．但两个阻值都是较稳定的，故乙元件为二极管．刚接通电容器时，由于电容器充电，通过表头的电流较大，指针偏角大，对应电阻值比较小，但随着充电电量的增大，电路中的电流逐渐变小，指针偏角逐渐减小，对应电阻值越来越大，即丙元件为电容．
【答案】　甲是电阻，乙是二极管，丙是电容．
[当 堂 达 标·固 双 基]
1．用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图3-1-8所示．若多用电表的选择开关处于表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中．
图3-1-8
指针位置
选择开关所处挡位
读数
a
直流电流100 mA
______ mA
直流电压2.5 V
______ V
b
电阻×100
______ Ω
【解析】　首先在表盘上找到直流的刻度，直流的符号是“－”，表盘中间的那个刻度是直流的刻度，电流为100 mA量程，对应读数为23.0 mA；电压为2.5 V量程，对应读数为0.57 V；欧姆挡上对应读数3.2 Ω，再乘以倍率应为320 Ω.
【答案】　23.0　0.57　320
2．某同学测量一只未知阻值的电阻．他先用多用电表进行测量，按照正确的步骤操作后，测量的结果如图3-1-9所示．请你读出其阻值大小为__________Ω.为了使测量的结果更准确，该同学应将选择开关打到________(选填“×100”或“×1”)挡重新测量．
图3-1-9
【解析】　选用“×10”电阻挡测电阻时所测电阻阻值为100×10 Ω＝1 000 Ω，此时指针偏角太小，为了使测量的结果更准确，应将选择开关打到“×100”挡重新测量．
【答案】　1 000　×100
3．用多用电表欧姆挡(×100)测试三只晶体二极管，其结果依次如图3-1-10所示甲、乙、丙三个图，由图可知，图________中的二极管是好的，该二极管的正极是________端．
图3-1-10
【解析】　根据二极管加正向电压时，电阻值越小越好，但不能为零，否则二极管已被击穿，加反向电压时，电阻值越大越好，但不能无穷大，否则二极管引线断开．由图可知，图甲、丙二极管是坏的，图乙中二极管是好的，且左边图加的是反向电压，右边图加的是正向电压，由于红表笔插入的是“＋”测试孔，与内部电池负极相连，故二极管正极是a端．
【答案】　乙　a