2020-2021学年高二上学期物理鲁科版（2019）必修第三册课件：4.3 科学测量：用多用电表测量电学量51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_____。
【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。
原理
电阻
【思考讨论】
根据多用电表的外形判断,多用电表的用途是什么?
提示:多用电表也称“万用表”,是一种集测量电压、电流和电阻等功能于一
体的仪器。
【实验原理与设计】
一、欧姆表
1.原理:
依据_________________制成的,它是由_______改装而成的。
2.内部构造:
由_____、_____和_________三部分组成。
3.测量原理:

闭合电路欧姆定律
电流表
表头
电源
可变电阻
当红、黑表笔接入被测电阻Rx时,通过表头的电流I=_____________。改变Rx,电
流I随着改变,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。
当不接电阻直接将两表笔连接在一起时,调节滑动变阻器使电流表达到满偏,此
时有Ig=_________,若外加电阻Rx=R+Rg+r时,电流为I= ,此时
电流表指针在刻度盘的中央,该电阻叫_________。
中值电阻
4.刻度的标定:

其中R叫调零电阻,R+Rg+r为欧姆表的内阻
由于电流和电阻的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度是
_______的。
刻度
标注方法
标注位置
“0”
红、黑表笔短接调节调零电阻使指针满偏被测电阻Rx=0
____________
“∞”
红、黑表笔不接触表头指针不偏转被测电阻Rx=∞
___________
中值电阻
Rx=r+R+Rg
____________
满偏电流Ig处
电流为零处
刻度盘正中央
不均匀
二、多用电表
1.用途:
共用一个表头,可分别测量_____、_____、_____等物理量。
2.最简单的多用电表原理图:
如图所示,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。

电压
电流
电阻
电流表
欧姆表
电压表
3.外形构造:如图所示,选择开关周围有不同的测量功能区域及_____,选择开关
旋到不同的位置,多用电表内对应的仪表电路被接通,就相当于对应的仪表,在
不使用时,应把选择开关旋转到____挡或_______________。
OFF
交流电压最高挡
量程
【实验步骤】
1.准备:
(1)观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程。
(2)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,则可用小螺丝刀调整机械调零旋钮使指针指零。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
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)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。
【思考·讨论】
(1)使用多用电表测量电压和电流时,电流是从哪个表笔流入多用电表的? (物理
观念)
提示:使用多用电表测量电压和电流时,电流是从红表笔流入黑表笔流出。红表
笔接触点的电势比黑表笔高。
(2)使用多用电表测量电压和电流时,如何选择挡位? (科学探究)
提示:使用多用电表测量电压和电流时,要注意选择合适的量程,尽量使指针超
过量程的一半。
3.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。
【 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。
【思考·讨论】
(1)使用多用电表能否直接测正在发光的小灯泡的电阻?
提示:使用欧姆挡测电阻时,多用电表内部有电源,若不断开电路,直接测量正在
发光的灯泡,电路中存在两个电源。
(2)若用多用电表测电阻时,发现指针偏角偏大,说明被测电阻是大电阻还是小
电阻?如何调整倍率?
提示:若用多用电表测电阻时,发现指针偏角偏大,说明电流偏大,被测电阻为小
电阻。应换更小的倍率。
【误差分析】
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。
类型一　教材原型实验
角度1 实验原理和实验操作
【典例1】如图所示为多用电表测电阻原理图,表头内阻为Rg,调零电阻为R0,电池的电动势为E,内阻为r,则下列说法中错误的是 (　　)
实验研析·创新学习

A.它是根据闭合电路欧姆定律制成的,并且由G表改装的
B.接表内电池负极的应是红表笔,测量时遵循“红进黑出”原则
C.电阻挡对应的刻度不均匀,且“∞”刻度一般在刻度盘的右端
D.每次换电阻倍率挡时,都需重新欧姆调零,调零后刻度盘中央刻度值是r+Rg+R0
【解析】选C。它是根据闭合电路欧姆定律制成的,并且由G表改装的,故A正
确。接表内电池负极的应是红表笔,测量时遵循“红进黑出”原则,故B正确。
欧姆表零刻度线在最右侧,最大刻度线在最左侧,故C错误。每次换电阻倍率挡
时,都需重新欧姆调零,调零后刻度盘中央刻度值是r+Rg+R0,故D正确。
【规律方法】多用电表欧姆挡的使用:
(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。
角度2 实验数据处理
【典例2】如图所示为多用电表的刻度盘,表针如图所示。

(1)若选用的倍率为“×100”,则所测电阻的阻值为　　　 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)若选用的量程为50 mA的电流挡,则所测电流为　　　 mA;若选用的量程为250 mA的电流挡,则所测电流为　　　 mA。?
(3)若选用的量程为10 V的电压挡,则所测电压为　　　 V。?
【解析】(1)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻,由图示可知,电阻阻值
为:15×100 Ω=1 500 Ω;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“×1 k”。
(2)选用量程为50 mA的电流挡测量电流,由图示表盘可知,其分度值为1 mA,示
数为30.8 mA。选用量程为250 mA的电流挡测量电流时,最小分度为5 mA;则所
测电流为154 mA;
(3)选用量程为10 V的电压挡测量电压,由图示表盘可知,其分度值为0.2 V,示
数为6.1 V。
答案:(1)1 500　×1 k　(2)30.8　154　(3)6.1
【规律方法】多用电表的读数注意事项:
(1)用欧姆表测电阻:指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数;要选择合适的挡位,使指针指在中央刻度线附近。
(2)用多用电表测电压电流:先确定量程,再由表盘确定其分度值,然后再读出其示数。
类型二　创新型实验
【典例3】使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直
流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联,两个表笔分别位于此串联电
路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电
表,量程为60 mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至×1 Ω
挡,调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:
(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a为　　　　(选填“红”或“黑”)色。?
(2)若适当调节电阻箱后,多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙(a)、(b)、(c)所示,则多用电表的读数为　　　 Ω。电流表的读数为　　　　 mA,电阻箱的读数为　　　　 Ω。?
(3)计算得到多用电表内电池的电动势为　　　　 V。(保留3位有效数字)?
【解析】(1)多用电表在使用时必须使电流从红表笔(正接线柱)流进,黑表笔
(负接线柱)流出,串联的电流表也必须使电流从正接线柱流进,负接线柱流出,
所以可以判断电流是从a表笔流出的,故a为黑表笔。
(2)多用电表用×1 Ω挡,由图示可知,其示数为14.0×1 Ω=14.0 Ω;电流表
的量程是60 mA,由图示可知,其分度值为1 mA,示数为53.0 mA;电阻箱的读数
为:(0×100+0×10+4×1+6×0.1) Ω=4.6 Ω。
(3)当表头短接时电路电流最大为表头的满偏电流Ig= ,将Rg取为r+rg+R
为多用电表的内阻,当待测电阻等于Rg时,这时表头半偏,表针指在欧姆表盘的
中值上,所以Rg又称为中值电阻。当选择×1 Ω挡测量时中值电阻直接在欧姆表盘上读数为15 Ω,在(2)中多用电表外的电阻为多用电表的读数14.0 Ω,干路电流是53.0 mA,则电源电动势是E=I(R内+R外)=0.053×(15+14) V=1.537 V≈1.54 V。
答案:(1)黑　(2)14.0　53.0　4.6　(3)1.54
【创新评价】
创新角度
创新措施
欧姆表与电压表串联组成闭合电路
测定欧姆表电源的电动势和内电阻
欧姆表与电流表串联组成闭合电路
测定欧姆表电源的电动势和内电阻
【创新探究】
(1)当欧姆表与电压表串联形成闭合电路,电压表示数和欧姆表示数分别表示
什么?
提示:当欧姆表与电压表串联形成闭合电路,电压表示数为电压表所分电压,欧
姆表示数为电压表的内阻。
(2)当欧姆表与电流表串联形成闭合电路,电流表示数和欧姆表示数分别表示
什么?
提示:当欧姆表与电流表串联形成闭合电路,电流表示数为闭合电路干路电流,
欧姆表示数为电流表的内阻。
1.用关于多用电表表面上的刻度线,下列说法中不正确的是(　　)
A.直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的,可以共用一个刻度盘
B.电阻刻度是不均匀的
C.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应
D.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线不对应
【解析】选D。多用表中,直流电流和电压刻度是均匀的,但电阻刻度不均
匀,A、B选项正确;电阻零刻度对应Ig。电阻∞刻度线对应I=0,故C选项正确。
故选D。
课堂检测·素养达标
【加固训练】
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.如图所示,为J0411多用电表示意图。其中A、B、C为三个可调节的部件。某
同学在实验室中用它测量一阻值约为1～3 kΩ的电阻。他测量的操作步骤如
下:

(1)调节可动部件　　　　,使电表指针指向　　　　　　。?
(2)调节可调部件,使它的尖端指向 　　　　　　　　位置。?
(3)将红、黑表笔分别插入正负插孔中,笔尖相互接触,调节可动部件　　　　,
使电表指针指向　　　　　　　　位置。?
(4)将两只表笔分别与待测电阻两端相接,进行测量读数。
(5)换测另一阻值为20～25 kΩ的电阻时,应调节B,使它的尖端指向“×1 k”
的位置。此时还必须重复步骤　　　　,才能进行测量,若电表读数如图所示,
则该待测电阻的阻值是　　　　。?
【解析】(2)选择合适的挡位:因电阻为1～3 kΩ,为使指针指在中央刻度附近,
选择×100 Ω即可。
(3)选挡后进行欧姆调零:将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,笔尖相互
接触,调节可调部件C,使电表指针指向表盘右边的欧姆挡零刻线位置。
(5)换测另一阻值为20～25 kΩ的电阻时,应调节B,使它的尖端指向“×1 k”
的位置,此时还必须重新进行欧姆调零,即重复步骤(3),图示读数为:22×103
Ω=22 kΩ。
答案:(1)A　左边零刻度处　(2)“×100” 的倍率挡　(3)C　右边电阻零刻
度处　(5)(3)　22 kΩ
【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。
4.把一量程为6 mA、内阻为100 Ω的电流表改装成欧姆表,线路如图所示,现
备有如下器材:A.电源E=3 V(内阻不计);B.变阻器0～100 Ω;C.变阻器0～
500 Ω;D.红表笔;E.黑表笔。
(1)变阻器选用　　　　。?
(2)红表笔接 　　　　端,黑表笔接　　　　端。?
(3)电流表2 mA刻度处换成电阻刻度,其电阻值应为　　　。?
【解析】(1)两表笔直接接触时,调节变阻器阻值使电流达到满偏Ig= ,
解得R0=400 Ω,故变阻器应选C;
(2)红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极,所以红表笔接N端,黑
表笔接M端;
(3)电流I=2 mA时,有I= ,解得Rx=1 000 Ω。
答案:(1)C　(2)N　M　(3)1 000 Ω
5.如图所示是某同学连接的实验实物图,闭合开关S后,发现A、B灯都不亮,他
采用下列两种方法检查故障:

(1)用多用电表的直流电压挡进行检查:
①那么选择开关应置于下列量程的　　　　挡。?
A.2.5 V　　　　B.10 V　　　　C.50 V　　　　D.250 V
②在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触　　　　(选填“a”或“b”)。?
③该同学测试结果如表所示,根据测试结果,可以判定故障是　　　　。(假设只有一处故障)?
A.灯A断路 B.灯B短路
C.cd段断路 D.df段断路
测试点
电压示数
a、b
有示数
c、b
有示数
c、d
无示数
d、f
有示数
(2)用欧姆挡检查:
①测试前,应将开关S　　　　(选填“断开”或“闭合”)。?
②测量结果如表所示,由此可以断定故障是 (　　)
A.灯A断路
B.灯B断路
C.灯A、B都断路
D.d、e间导线断路

【解析】(1)用多用电表的直流电压挡进行测量时,实质上是用电压表测量,而
电压表内阻很大,若并联在断路处(设有一处发生断路)时,电路接通,电压表示
数应为电源的电动势,并联在未断路处,示数为零。因此,用多用电表的直流电
压挡进行检查电路时,电压表的量程必须大于电源的电动势,为了示数明显,其
量程不宜过大。本题中电源的电动势为6 V,故选10 V量程即可。测试时红表
笔应接电势高的a点。根据测试结果,a、b间有示数,说明b→电源→a完好;c、
b间有示数,说明b→电源→a→c完好;c、d无示数,说明c→灯→d间完好或灯A
短路;d、f有示数,说明f→b→a→c→d完好,故应是df段断路。另外,若灯B短
路,则d、f间应无示数。
(2)用欧姆挡检查时,测试前应首先将开关S断开。根据表针偏转情况,接c、d时有示数,说明不是灯A断路;接e、f时有示数,说明也不是灯B断路;接d、e间时电阻无穷大,可以断定是d、e间导线断路。
答案:(1)①B　②a　③D　(2)①断开　②D