高中物理人教版选修3-1 第二章 第9节实验：练习使用多用电表学案 Word版含解析
文档属性
| 名称 | 高中物理人教版选修3-1 第二章 第9节实验：练习使用多用电表学案 Word版含解析 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 427.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-01-02 10:04:24 | ||
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文档简介
第9节 实验：练习使用多用电表
1．学会用多用电表测量电压、电流、定值电阻。
2．学会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此判断二极管的正、负极。
3．学会用多用电表探测简单黑箱中的电学元件。
一、实验原理
1．测电压(直流)
选择直流电压挡合适的量程，将电表与被测电路并联，读数即所测的电压。
2．测电流(直流)
选择直流电流挡合适的量程，将被测电路导线卸开一端，把多用表串联在电路中，读数即所测电流。
3．测量定值电阻
(1)将被测电阻元件从电路中断开，选择合适的欧姆挡接在电阻两端，即可测出阻值。
(2)利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大，应使指针落在刻度盘的中间区域。
4．二极管的特点及其电阻测量
(1)特点：如图所示，它由半导体材料制成，有两个电极：正极和负极，电流从正极流入时电阻较小，从负极流入时电阻较大，即二极管具有单向导电性。
(2)电阻测量：正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正、负极或区分它的好坏。
二、实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。
三、实验步骤
1．观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。知道红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，所以电流必须从黑表笔流出，从红表笔流入，故红表笔接正接线柱，黑表笔接负接线柱。
2．测电压、电流
(1)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。
(2)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。
(3)将多用电表选择开关置于直流电压挡，将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高(填“高”或“低”)，如图甲所示，测量小灯泡两端的电压。
(4)将多用电表选择开关置于直流电流挡，将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中，注意电流应该从红表笔流入电表。如图乙所示，测量通过小灯泡的电流。
3．测电阻
(1)机械调零：使用前若指针没有停在左端“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，调整欧姆调零旋钮，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，指针示数乘以挡位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。
4．研究二极管的单向导电性
(1)测正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的正向电阻。
(2)测反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的反向电阻。
5．测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡。
课堂任务 测量过程·获取数据
仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
活动1：实验前要注意什么？
提示：一定要观察指针是否指向电流的零刻度，若有偏差，应调整机械零点。
活动2：测电压、电流时，表笔的接法要注意什么？量程选择有什么要求？
提示：测电压时，红表笔接触点的电势要比黑表笔高；测电流时，电流应该从红表笔流入，从黑表笔流出。要合理选择电流、电压挡的量程，使指针不能偏转太小，也不能超过量程。
活动3：测电阻时，电阻能连接在原电路中吗？
提示：不能，因为被测电阻要和多用电表内部的电源组成闭合电路，所以测电阻时必须把待测电阻隔离。
活动4：测电阻时挡位选择有什么要求？更换挡位后，是否可以直接测电阻？
提示：指针偏转过大或过小，误差都比较大，应使指针落在刻度盘的中间区域。更换挡位后，电表内部电源改变，所以需要重新欧姆调零使电流满偏，然后才能测量电阻。
活动5：测量完毕，整理好器材是否就可以了？
提示：实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。长期不用，应将多用电表中的电池取出。
电池用旧后，电动势会变小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。
活动6：测电压、电流和电阻时，读取数据时要注意什么？是否需要估读？如何估读？
提示：(1)电压、电流的读数要看清所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少。
电压和电流刻度均匀，所以需要估读，规则如下：如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。
(2)测电阻时，要看清选择的挡位倍率，表盘示数应乘以相应的倍率。
欧姆表的表盘刻度不均，一般不估读。
课堂任务 误差分析·实验创新
1．测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。
2．由于欧姆表刻度不均匀，左密右疏，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，尽可能使指针指向表盘的中值附近。
3．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。
4．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。
一、电路故障的分析与检测
1．判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。可分以下三种情况作出判断：
(1)如果电压表读数为零，说明可能在和电压表并联的路段之外有断路，或该并联路段完全短路。
(2)如果电压表有示数，说明在和电压表并联的电路之外无断路，且该并联路段内正常或不完全短路。
(3)如果电压表示数等于电源电动势，说明可能和电压表并联的电路间有断路，而该并联路段之外的电路无断路。
2．若用电流表判断，则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程，否则会损坏电流表。
3．利用欧姆挡检测时要谨慎，必须确认无电压的情况下使用，而且要将待测元件与电路断开。
二、解决电学黑箱问题
1．“电学黑箱”的种类
一般有四种：
(1)纯电阻黑箱；
(2)纯电源黑箱；
(3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱；
(4)含电容器、二极管的黑箱。
2．常见元件的特性及测量现象
3．用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路
根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式。
课堂任务 典例探究·提升能力
例 为确定某电子元件的电气特性，做如下测量。
(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡(填“×10”或“×1 k”)，并________后再进行测量，多用电表的示数如图所示，测量结果为________ Ω。
(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图所示。添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。
本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到______________挡(填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)。
[规范解答] (1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×10”倍率的电阻挡，并欧姆调零后再进行测量，多用电表的示数如题图所示，测量结果为70 Ω。
(2)要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路。本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。
[完美答案] (1)×10 欧姆调零 70 (2)电路如图所示 直流电压10 V
根据闭合电路的欧姆定律可知，用多用电表测电阻时，指针偏转角度大，说明电流大，所测电阻相对于欧姆表内阻太小，为了减小误差，应使欧姆表内阻与所测电阻差不多大，从而使指针指在中间附近，所以要换用小挡位。反之，若指针偏转角度太小，则应换大挡位。此外，要注意改换挡位后要先进行欧姆调零。
如图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：
(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。
答案 (1)900 ×1 k (2)31.5 158 (3)6.3
解析 (1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为9，倍率为“×100”，读数为900 Ω；测2.0×104 Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡。
(2)选50 mA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，指针对应的读数为31.5 mA；选择量程为250 mA的直流电流挡，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，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，指针对应的读数为6.3 V。
1．学会用多用电表测量电压、电流、定值电阻。
2．学会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此判断二极管的正、负极。
3．学会用多用电表探测简单黑箱中的电学元件。
一、实验原理
1．测电压(直流)
选择直流电压挡合适的量程，将电表与被测电路并联，读数即所测的电压。
2．测电流(直流)
选择直流电流挡合适的量程，将被测电路导线卸开一端，把多用表串联在电路中，读数即所测电流。
3．测量定值电阻
(1)将被测电阻元件从电路中断开，选择合适的欧姆挡接在电阻两端，即可测出阻值。
(2)利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大，应使指针落在刻度盘的中间区域。
4．二极管的特点及其电阻测量
(1)特点：如图所示，它由半导体材料制成，有两个电极：正极和负极，电流从正极流入时电阻较小，从负极流入时电阻较大，即二极管具有单向导电性。
(2)电阻测量：正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正、负极或区分它的好坏。
二、实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。
三、实验步骤
1．观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。知道红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，所以电流必须从黑表笔流出，从红表笔流入，故红表笔接正接线柱，黑表笔接负接线柱。
2．测电压、电流
(1)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。
(2)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。
(3)将多用电表选择开关置于直流电压挡，将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高(填“高”或“低”)，如图甲所示，测量小灯泡两端的电压。
(4)将多用电表选择开关置于直流电流挡，将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中，注意电流应该从红表笔流入电表。如图乙所示，测量通过小灯泡的电流。
3．测电阻
(1)机械调零：使用前若指针没有停在左端“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，调整欧姆调零旋钮，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，指针示数乘以挡位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。
4．研究二极管的单向导电性
(1)测正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的正向电阻。
(2)测反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的反向电阻。
5．测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡。
课堂任务 测量过程·获取数据
仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
活动1：实验前要注意什么？
提示：一定要观察指针是否指向电流的零刻度，若有偏差，应调整机械零点。
活动2：测电压、电流时，表笔的接法要注意什么？量程选择有什么要求？
提示：测电压时，红表笔接触点的电势要比黑表笔高；测电流时，电流应该从红表笔流入，从黑表笔流出。要合理选择电流、电压挡的量程，使指针不能偏转太小，也不能超过量程。
活动3：测电阻时，电阻能连接在原电路中吗？
提示：不能，因为被测电阻要和多用电表内部的电源组成闭合电路，所以测电阻时必须把待测电阻隔离。
活动4：测电阻时挡位选择有什么要求？更换挡位后，是否可以直接测电阻？
提示：指针偏转过大或过小，误差都比较大，应使指针落在刻度盘的中间区域。更换挡位后，电表内部电源改变，所以需要重新欧姆调零使电流满偏，然后才能测量电阻。
活动5：测量完毕，整理好器材是否就可以了？
提示：实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。长期不用，应将多用电表中的电池取出。
电池用旧后，电动势会变小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。
活动6：测电压、电流和电阻时，读取数据时要注意什么？是否需要估读？如何估读？
提示：(1)电压、电流的读数要看清所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少。
电压和电流刻度均匀，所以需要估读，规则如下：如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。
(2)测电阻时，要看清选择的挡位倍率，表盘示数应乘以相应的倍率。
欧姆表的表盘刻度不均，一般不估读。
课堂任务 误差分析·实验创新
1．测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。
2．由于欧姆表刻度不均匀，左密右疏，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，尽可能使指针指向表盘的中值附近。
3．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。
4．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。
一、电路故障的分析与检测
1．判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。可分以下三种情况作出判断：
(1)如果电压表读数为零，说明可能在和电压表并联的路段之外有断路，或该并联路段完全短路。
(2)如果电压表有示数，说明在和电压表并联的电路之外无断路，且该并联路段内正常或不完全短路。
(3)如果电压表示数等于电源电动势，说明可能和电压表并联的电路间有断路，而该并联路段之外的电路无断路。
2．若用电流表判断，则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程，否则会损坏电流表。
3．利用欧姆挡检测时要谨慎，必须确认无电压的情况下使用，而且要将待测元件与电路断开。
二、解决电学黑箱问题
1．“电学黑箱”的种类
一般有四种：
(1)纯电阻黑箱；
(2)纯电源黑箱；
(3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱；
(4)含电容器、二极管的黑箱。
2．常见元件的特性及测量现象
3．用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路
根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式。
课堂任务 典例探究·提升能力
例 为确定某电子元件的电气特性，做如下测量。
(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡(填“×10”或“×1 k”)，并________后再进行测量，多用电表的示数如图所示，测量结果为________ Ω。
(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图所示。添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。
本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到______________挡(填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)。
[规范解答] (1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×10”倍率的电阻挡，并欧姆调零后再进行测量，多用电表的示数如题图所示，测量结果为70 Ω。
(2)要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路。本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。
[完美答案] (1)×10 欧姆调零 70 (2)电路如图所示 直流电压10 V
根据闭合电路的欧姆定律可知，用多用电表测电阻时，指针偏转角度大，说明电流大，所测电阻相对于欧姆表内阻太小，为了减小误差，应使欧姆表内阻与所测电阻差不多大，从而使指针指在中间附近，所以要换用小挡位。反之，若指针偏转角度太小，则应换大挡位。此外，要注意改换挡位后要先进行欧姆调零。
如图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：
(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。
答案 (1)900 ×1 k (2)31.5 158 (3)6.3
解析 (1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为9，倍率为“×100”，读数为900 Ω；测2.0×104 Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡。
(2)选50 mA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，指针对应的读数为31.5 mA；选择量程为250 mA的直流电流挡，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，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，指针对应的读数为6.3 V。