课件17张PPT。第3节 科学测量:
用多用电表测量电学量 【实验目的】
(1)通过分析多用电表的电路图,掌握多用电表的_____。
(2)知道多用电表使用的注意事项,会用多用电表测量
电压、电流和_____。原理电阻【实验器材】
多用电表、不同阻值的电阻、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关、导线等。【构造及实验原理】
一、欧姆表
1.内部构造:_____、电源和可变电阻三部分组成。
2.制作原理:依据_________________制成,由_______
改装而成。表头闭合电路欧姆定律电流表3.测量原理:如图所示,当红、黑表笔间接入被测电阻
Rx时,通过表头的电流I＝____________。改变Rx,电流
I随之改变,每个Rx值都对应一个电流值,在刻度盘上直
接标出与I值对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出
被测电阻的阻值。4.内阻:将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器使电
流表达到满偏电流Ig,根据闭合电路的欧姆定律,
Ig=__________,故欧姆表内电阻R内= = ______ 。r+Rg+R二、多用电表
1.用途:共用一个_____,可分别测量电压、电流和电阻
等物理量。表头2.最简单的多用电表原理图:如图甲所示,当单刀多掷
开关接通1时,可作为_______使用,接通2时,可作为
_______使用,接通3时,可作为_______使用。电流表欧姆表电压表3.外形构造:如图乙所示,表的上半部分为表盘,下半部
分是选择开关,开关周围标有测量功能区域及量程。使
用前应该调整“_____________”,使其指针指到___刻
度。不使用的时候应该把选择开关旋转到____位置。指针定位螺丝零OFF三、实验原理
1.指针式多用电表:
(1)如图所示,表的上半部分为表盘,下半部分为选择开关,周围标有测量功能的区域及量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡,多用电表内的电流表电路就被接通;选择开关旋转到电压挡或欧姆挡,表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通。(2)测量功能区域电压挡和电流挡对应的数值表示电压表或电流表的量程,电阻挡对应的数值表示倍率。读数时,要读取跟功能选择开关挡位相对应的刻度值。2.测电压:
(1)选择直流电压挡合适的量程,并将选择开关旋至相应位置。
(2)将多用电表并联在待测电阻两端,注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点的电势高。
(3)根据表盘上的直流电压标度读出电压值,读数时注意最小刻度所表示的电压值。3.测电流:
(1)选择直流电流挡合适的量程。
(2)将被测电路导线卸开一端,把多用电表串联在电路中。
(3)读数时,要认清刻度盘上的最小刻度。4.测电阻:
(1)要将选择开关扳到欧姆挡上,此时红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极。选好量程后,先调零,然后测量。测量完毕,应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡。
(2)用多用电表测电压、测电流及测电阻时,电流都是从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表。温馨提示：
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关键能力·素养形成
一、实验步骤
1.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)如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测量小灯泡两端的电压。
(4)如图乙所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。
2.测电阻:
(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,表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。
(5)实验完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
【思考·讨论】
(1)用多用电表测电阻时需要欧姆调零吗?改用不同倍率的欧姆挡再来测电阻还需重新调零吗? (物理观念)
提示:需要。测量电阻之前应该先把两表笔直接接触,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0”。改用不同倍率的欧姆挡后必须重复这项操作。
(2)用多用电表测电阻时两手能接触表笔的金属部分吗? (科学思维)
提示:不能。测量电阻时两手不能接触表笔的金属部分,否则就把人的电阻并联在电路中。
二、数据收集与分析
1.测电阻时,电阻值等于表针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。
2.如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001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。
多用电表测量电压、电流、电阻的要领
1.测量直流电流时,应先把待测电路断开,然后把多用电表串联在待测电路中测量。
2.在进行测量之前,必须先将选择开关旋至待测量的物理量所在挡位的位置。
3.测量电阻时应注意欧姆调零和倍率选择。
1.电池长时间使用后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时换电池。
2.欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差。
3.由于欧姆表刻度的非线性,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,使指针指中值附近。
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。
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实验研析·素养迁移
类型一 多用电表的读数
【典例1】某多用电表表盘的示意图如图所示,在正确操作的情况下:
(1)若选择开关的位置如a所示,则测量的物理量是____________,测量结果为____________。?
(2)若选择开关的位置如b所示,则测量的物理量是____________,测量结果为____________。?
(3)若选择开关的位置如c所示,则测量的物理量是____________,测量结果为____________。?
(4)若选择开关的位置如c所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么应选择__________挡测电阻。?
【解析】(1)若选择开关的位置如a所示,则测量的是直流电压,量程为2.5 V,测量结果为1.25 V。
(2)若选择开关的位置如b所示,则测量的是直流电流,量程为100 mA,测量结果为50 mA。
(3)若选择开关的位置如c所示,则测量的是电阻,倍率为“×100”,测量结果为17×100 Ω=1.7 kΩ。
(4)若选择开关的位置如c所示,指针的偏转角很小,说明所测量的电阻的阻值很大,应该选择更大倍率的挡位,即“×1 k”挡。
答案:(1)直流电压 1.25 V
(2)直流电流 50 mA
(3)电阻 1.7 kΩ
(4)×1 k
类型二 多用电表的使用
【典例2】在练习使用多用表的实验中,
(1)某同学连接的电路如图所示。
①若旋转选择开关,使尖端对准直流电流挡,此时测得的是通过__________的电流;?
②若断开电路中的开关,旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡,此时测得的是__________的电阻;?
③若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合开关,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时测得的是__________两端的电压。?
(2)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,下列说法正确的是 ( )
A.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
B.测量时发现指针偏离中央刻度过大,则必须减小倍率,重新调零后再进行测量
C.选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值小于25 Ω
D.欧姆表内的电池使用时间太长,虽然完成调零,但测量值将略偏大
【解题探究】
(1)当开关S断开时,多用电表测量的是电阻。
(2)当开关S闭合时,多用电表测量的是电压或电流。
【解析】(1)多用电表与R1串联,则选择直流电流挡时,测得的是通过R1的电流;若断开电路中的开关,多用电表使用欧姆挡,则R1和R2串联接在多用电表两端,此时测得的是R1和R2串联的电阻;若多用电表选用直流电压挡,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,则多用电表与R2并联,此时测得的是R2(或电源)两端的电压。
(2)双手捏住两表笔金属杆,相当于给待测电阻又并联了一个电阻,测量值将偏小,A错误;测量时发现指针偏离中央刻度过大,要看指针偏角情况,若偏角太大,说明待测电阻较小,应减小倍率,重新调零后再进行测量,若偏角太小,说明待测电阻较大,应增大倍率,重新调零后再进行测量,B错误;选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值小于250 Ω,C错误;欧姆表内的电池使用时间太长,则电动势E减小,完成调零过程则有Ig=,测量电阻Rx时,根据闭合电路欧姆定律有I==,由此可知,当E减小时,I减小,指针偏角减小,所以测量值将偏大,D正确。
答案:(1)①R1 ②R1和R2串联 ③R2(或电源) (2)D
【易错提醒】多用电表的欧姆挡使用“五注意”
(1)选择适当的量程,选挡时若无法估计待测电阻的阻值,应将选择开关先旋到“×1”挡,欧姆调零后,将红黑表笔分别接到电阻两端,若指针偏角较小,再逐渐增大量程,直到指针指在中值电阻附近为止。
(2)每改变一次量程,要重新进行欧姆调零,使用同一量程测量不同的电阻时,无需重新调零。
(3)测量时待测电阻要跟其他元件、电源断开。
(4)要尽量利用欧姆表刻度盘的中央部分,估读示数时要考虑刻度不均匀。
(5)多用电表用完后,选择开关要旋到交流电压的最高挡或“OFF”挡。
类型三 实验创新
【典例3】如图所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,请设计方案使用多用电表对其进行探测。
1.实验创新思路:
(1)改进考查多用电表的使用方法。
(2)改进实验装置。
2.实验步骤:
(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图中多用电表的A螺丝。
(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应短暂接b,同时观察指针偏转情况。
(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。
3.误差分析:
(1)多用电表读数的偶然误差。
(2)未考虑电压表电阻不是无穷大造成的系统误差。
【创新评价】
创新角度
创新方案
实验器材的创新
实验器材由已知变为未知。
实验原理的创新
接点间不再是一个元件,且元件连接方式复杂多样。
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课堂检测·素养达标
1.欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的,有关欧姆表的使用和连接,下列叙述正确的是 ( )
A.测电阻前要使红、黑表笔相接,调节调零电阻,使表头的指针指最左端
B.红表笔与表内电池正极相连接,黑表笔与表内电池负极相连接
C.红表笔与表内电池负极相连接,黑表笔与表内电池正极相连接
D.测电阻时,表针偏转角度越大,待测电阻值越大
【解析】选C。每次测量电阻之前都要进行电阻调零,使指针指向最右端电阻为零处,所以A错误。由欧姆表内部结构可知B错误,C正确。测电阻时,表针偏转角度越大,说明通过表头的电流越大,待测电阻值越小,故D错误。
【补偿训练】
关于欧姆表及其使用中的问题,下列说法正确的是 ( )
A.接表内电源负极的应是黑表笔
B.换挡后,都要重新调节调零电阻,使指针指向右边“0”刻度处
C.表盘上所标明的电阻阻值刻度是均匀的
D.表盘刻度最左边所表示的电阻阻值为零
【解析】选B。根据红进黑出原理可得电源正极接黑表笔,故A错误;每次换挡后都必须重新进行短接调零,故B正确;电流I=,电流与电阻不成反比,所以刻度盘上的刻度是不均匀的,左边密右边疏,故C错误;表盘刻度最左边表示电流为零,而电阻阻值则为无穷大,故D错误。
2.某同学用多用电表按如图所示电路进行了正确的测量。闭合开关S后,多用电表直接测出的是 ( )
A.灯泡L的电功率
B.灯泡L的电阻
C.通过灯泡L的电流
D.灯泡L两端的电压
【解析】选C。闭合开关后,多用电表是串联到电路中,是选择的电流挡,即测量的是干路电流,则C正确,A、B、D错误。
3.现有一多用电表,其欧姆挡的“0”刻度线与中值刻度线之间的刻度模糊,若用“×100”的欧姆挡,经调零后,规范测量某一待测电阻R,指针所指的位置与“0”刻度线和中值刻度线间的夹角相等,如图所示,则该待测电阻R=__________Ω。?
【解析】欧姆表调零时,Ig=,由图示欧姆表可知,中央刻度值为:15×100 Ω=
1 500 Ω,指针在中央刻度线时:Ig=,欧姆表指针所指的位置与“0”刻度线和中值刻度线间的夹角相等,则电流:I=Ig=,解得R=500 Ω。
答案:500
4.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的交流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为__________mA;当选用量程为250 mA的交流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为__________mA。?
(3)当选用量程为10 V的交流电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为__________V。?
【解析】(1)欧姆表读数:对应最上一行刻度值为15,倍率为“×100”,读数为1.5×103 Ω;测阻值约为2.0×104 Ω的电阻时应选“×1 k”的欧姆挡。
(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1/10估读),指针对应的读数为30.8 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1/5估读),指针对应的读数为154 mA。
(3)选择10 V交流电压挡,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1/2估读),指针对应的读数为6.1 V。
答案:(1)1.5×103 ×1 k
(2)30.8(30.7～30.9都正确) 154 (3)6.1
【总结提升】多用电表使用“五步”法
(1)选倍率,一般要选择比被测电阻的估计值低一个数量级的倍率,如估计值为200 Ω就应该选×10的倍率。
(2)进行欧姆调零。
(3)将红黑表笔接被测电阻两端进行测量。
(4)将指针示数乘以倍率,得测量值。
(5)测量结束后,将选择开关扳到OFF或交流电压最高挡。
特别注意:用欧姆挡测电阻时,如果指针偏转角度太小(即指针所指的欧姆刻度值太大),应该适当增大倍率重新调零后再测量;如果指针偏转角度太大(即指针所指的欧姆刻度值太小),应该适当减小倍率重新调零后再测量。
5.如图所示的电路,1、2、3、4、5、6为连接点的标号,在开关闭合后,发现小灯泡不亮,现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。
(1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,应当选用多用电表的__________挡,在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表__________挡。?
(2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明__________可能有故障。?
(3)将小灯泡拆离电路,请补充完整用多用电表检测小灯泡是否有故障的具体步骤:
旋转选择旋钮,使指针指到欧姆挡。__________________________________
_________________________________________________________________
【解析】(1)在1、2两点接好的情况下,应当选用多用电表的电压挡,若选电流挡易造成表头烧坏、电源短路;若选欧姆挡则有可能造成短路、指针倒转。
在1、2同时断开的情况下,应选用欧姆挡,直接测量某段电路的电阻即可。
(2)电压表示数接近电动势,只有一种可能,即电压表与灯泡串联接入电路,电压表内阻极大,分得大部分电压,说明开关或连接点5、6两点断路。
(3)调到欧姆挡;将红黑表笔相接,进行欧姆挡调零;测量小灯泡的电阻,如果电阻无穷大,表明小灯泡有故障(灯丝断或灯座接触不良)。
答案:(1)电压 欧姆 (2)开关或连接点5、6
(3)将红、黑表笔相接,进行欧姆挡调零;测量小灯泡的电阻,如果电阻无穷大,表明小灯泡有故障。
【补偿训练】
1.用如图甲所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量。
(1)旋动部件__________,使指针对准电流的“0”刻线。?
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件________,使指针对准电阻的__________(选填“0刻线”或“∞刻线”)。?
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过大。为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按__________的顺序进行操作,再完成读数测量。?
A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
(5)在步骤(4)中,将两表笔分别与被测电阻两根引线相接,待稳定后,表盘指针如图乙所示,此被测电阻的阻值为__________Ω(保留两位有效数字)。?
【解析】(1)电表使用前要旋转机械调零旋钮S进行机械调零,使指针对准电流的0刻线。
(3)将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动欧姆调零旋钮T,使指针对准电阻的0刻线。
(4)欧姆表指针偏转角度过大,说明所选挡位太大,应换小挡进行测量,应将旋转开关K置于“×10”,然后进行欧姆调零,再测电阻,因此合理的实验步骤是B、D、C。
(5)由图乙所示可知,被测电阻阻值:
30×10 Ω=300 Ω=3.0×102 Ω。
答案:(1)S (3)T 0刻线 (4)B、D、C (5)3.0×102
2.如图为多用电表的示意图,其中S、K、T为三个可调节部件,现用此电表测量一阻值约为20～30 Ω的定值电阻,测量的某些操作步骤如下:
(1)调节可调节部件S,使电表指针停在________(选填“电流0刻度”或“欧姆0刻度”)位置。?
(2)调节可调节部件K,使它在尖端指向欧姆挡______(选填“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)位置。?
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调节部件______,使电表指针指向________位置(选填“电流0刻度”或“欧姆0刻度”)。?
(4)欧姆表调零后,用“×10”挡测量另一个阻值未知的电阻阻值,发现指针偏转角度很小,则下列说法和做法中正确的是 ( )
A.这个电阻的阻值很小
B.这个电阻的阻值很大
C.为测得更准确些,应当换用“×1”挡,并且重新调零后进行测量
D.为测得更准确些,应当换用“×100”挡,并且重新调零后进行测量
【解析】(1)部件S是机械调零,应使指针指在电流0刻度。(2)阻值约为20～
30 Ω的定值电阻与刻度盘中值电阻相近,选“×1”。(3)电阻调零选择T,使电表指针指向“欧姆0刻度”。(4)指针偏转角度很小,电流小,阻值大,应换用“×100”挡,并且重新调零后进行测量,故选B、D。
答案:(1)电流0刻度 (2)×1
(3)T 欧姆0刻度 (4)B、D
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