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多用电表

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选修3-1
第二章
2.8多用电表
一、教材分析
“多用电表”是人教版高中物理选修3-1第二章第八节的内容,它是电流表、电压表改装学完后,研究欧姆表的改装问题,又是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用,学生通过本节课的学习,既能巩固电学问题的分析思路,加深对闭合电路欧姆定律的理解,激发学生的学习兴趣,培养学生合作、探究、交流能力,具有很重要的实际意义。。
二、目标
1、知识目标
(1)知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的,了解电流表(表头)的原理,知道什么是电流表满偏电流和满偏电压;
(2)理解表头改装成常用电压表和电流表的原理,会用万用表测量电路元件上的电压、电流、电阻等电学量;
(3)会用多用表判断二极管的质量和极性等;
(4) 会用多用表查找电路故障。
2、过程与方法
(1)通过多用电表原理的分析过程,认识物理学分析、研究实际问题的方法;;
(2)经历学会使用多用电表的探究过程,认识科学探究的意义,认识物理实验在物理学发展过程中的作用。
3、情感态度与价值观
通过本节课的活动,要培养学生的应用意识,培养学生尊重客观事实、理论联系实际、实事求是的科学态度和人生观。引导学生关心实际问题,获得成功的喜悦,立志于把所学物理知识应用到实际中去。还要引导学生养成良好的生活习惯,爱护器材,节约能源。
三、教学重点难点
重点:(1)将表头G改装成大量程电压表和电流表的原理,理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义;(2)学会使用多用电表。
难点:(1)理解改装后电压表和电流表的量程的物理意义;(2)量程的选择。(3)欧姆表刻度的确定
四、学情分析
1.知识基础分析:
  ①掌握了闭合电路欧姆定律,并已熟练掌握了电路串并联的规律,会利用该定律列式求解相关问题。
  ②掌握了电流表改装成大量程电流表和电压表的原理和刻度方法。
  2.学习能力分析:
  ①学生的观察、分析能力不断提高,能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。
  ②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。
五、教学方法
1.实验法:使用多用表
2.学案导学:见后面的学案。
3.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习
六、课前准备
1.学生的学习准备:预习实验,初步把握多用表的原理和测量方法步骤。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。3.教学环境的设计和布置:两人一组,实验室内教学。
七、课时安排:1课时
八、教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
(二)情景引入、展示目标
课件:动画展示多用电表是安培表、伏特表、欧姆表功能的三合一。
这节课我们将一起认识一种可以测量电流、电压以及电阻等电学量的仪表――万用电表。
(三)合作探究、精讲点播
1、多用电表的构造
(利用多媒体、实物演示,学生回答学案设置的对图填空题)
2、介绍多用电表电路
(一一对应构造各部分,多媒体展示,学生回答学案设置问题,教师指出万用表多用途的原理:接不同的端口,万用表接入不同电路,变成电压表、电流表、欧姆表可测电压、电流、电阻)
用白板擦做例子:多功能、每种功能用到板擦的一部分而已。
3电流表G(表头)的构造和工作原理
(利用多媒体图示简单介绍表头G的主要构造和工作原理、符号)
结合学生课前学习学案的情况,对满偏电流Ig、内阻Rg、满偏电压Ug进行说明
问题:满偏电流Ig、内阻Rg、满偏电压Ug三者之间有什么关系?
据部分电路欧姆定律可知:
Ug=IgRg
指出:表头存在于各种仪表上,汽车的速度计、电量表、安培表、伏特表等。
用动画演示将表头改造成汽车速度计的动画,让学生体会。指出“三十六计之偷梁换柱”
问题:表头G的满偏电流Ig和满偏电压Ug一般都比较小(量程较小),能否把它改造成安培表和伏特表,请你设计电路。
(学生课前完成画在学案的方框内)
4、电压表和电流表







请设计好的学生画在黑板上,并讲解为什么这样就可以测量较大的电流了。
问题:表头原来的标签要不要改造?
点评,然后完成学案上的小结:
①把表头改装成电流表的方法:给表头并联一个适当的分流电阻。
②把表头改装成电流表的原理:并联电阻的分流作用。
提出课后探究问题:要使改造后的电流表量程更大,并联的电阻比原来要更大还是更小?
问题:可不可以用表头测电压?如果用表头测电压,能测量的电压最大值是多少?如果要把表头改造成一个能测较大电压的伏特表,该如何改造?
(2)把表头G改装成电压表V
学生完成学案任务。
教师总结。
情感价值观教育:
应积极动脑,努力把所学知识应用到实际中,为人类造福。



问题:对照万用电表的电路图,请学生说明,测电流转换开关接接哪个端口?测电压呢?课后思考:接1端口和2端口测电流,哪个量程大?3和4呢?
5、实验一:用万用电表的直流电流档测通过小灯泡的电流;
用万用电表的直流电压档测小灯泡两端的电压;
课件出示初中测小灯泡电流和电压的实物连接图,让学生依类比思路理解万用表电流档、电压档的使用。
让学生观察万用表,提问:
转换开关置于哪是测电流?电压?电阻?
安培表和伏特表在使用时让电流比正接线柱流入,从负接线柱流出,万用表的正、负接线柱在哪?
怎么改变量程?
读哪条刻度?
使用前如何调零?
安培表、伏特表测量时,指针在哪个位置读数比较准确?
学生动手实验。
6 、电阻档(欧姆表)的原理与刻度
万用电表还可以测电阻,究竟是什么原理呢?
投影:多用电表测量电阻的电路图
(档位开关接5端口,内有电源,注意电源正负极与红黑表笔的连接情况)
讲述原理:学生完成学案上问题:写出流过表头的电流与待测电阻的RX的关系表达式
指出,其原理是利用闭合电路的欧姆定律。
问题:欧姆表的“0”刻度在表盘的左边还是右边?
欧姆表的刻度均匀吗?
为什么要设置调零电阻?
实验二:测测滑动变阻器的电阻;
先纸上谈兵:(借练习讲解万用表欧姆档的用法)
学案上练习:
(1) 当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.

(2)当指针位置如图中白三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:①_________________,②_________________,③__________________.
(3)测量结束后应将选择开关拨到_________或者____________.
学生自主实验
教师点评学生实验中出现的问题,包括:
要断开原电路、换档调零、表笔握法等)
实验: 判断二极管的质量和极性
带问题自主探索进行实验:
二极管的有什么样的特性?
如何判断二极管正负极?
如何判断二极管的质量好坏?
学生回答做法。
我们平时用完手电筒后要不要关掉?现在我们不再使用万用电表了,也要把它关掉收好,怎么关掉它呢?(节能、环保教育)
以上我们使用万用表分别测量了电流、电压、电阻,万用电表还可以做很多事,请大家看下面这道题:
开放思考题:用多用电表查找电路故障
(投影题目,学生思考谈办法)
如图所示电路,闭合开关后灯泡不亮,请找出故障。
1、可能是什么原因?
2、如何利用多用电表找出哪部分发生了什么样的故障?你有几种办法?
(四)反思总结,当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容,并进行当堂检测。
设计意图:引导学生构建知识网络并对所学内容进行简单的反馈纠正。(课堂实录)
(五)发导学案、布置预习。
九、板书设计
一、欧姆表的构造及工作原理
1. 表头定位:

将红黑表笔对接,即Rx=0时:I最大――满偏电流

Ig=ε/(Rg+R0+r)≈ε/(Rg+R0)

电阻R1,当I= 1/2 Ig 时:R= 2(Rg+R0)= R1+Rg+R0
所以,R1= Rg+R0 ――中值电阻(因为它在表盘的中央)
由这个结果可以看出,中值电阻就是该挡的内阻。
电阻R2,使得I2=1/4Ig, R=4R中 所以R2 =3R中=3( Rg+R0)

电阻Rn,使得In=1/n Ig R=n R中 Rn=(n-1)R中
2、[例题]
3.档位:
二、使用方法:
1.表笔:红+黑―

2.机械调零

3.选挡调零

4.接入电阻

5.选挡

6.换挡要调零!

7.读数

8.使用完毕
十、教学反思
我认为教材通过例题的方式来讲欧姆表的原理,简单明了,学生易于接受。要求学生掌握:欧姆表的内部结构和刻度原理;熟悉多用电表的表头以及使用多用电表来测量交、直流电压,交、直流电流和电阻,并能用多用电表来探索黑箱中的电学元件。
(3)欧姆表
①利用将电流表改装成电压表和大量程的电流表引导学生分析,能否将电流表改装成欧姆表。首先,电流表和电压表测量的是电压和电流,故改装时不需要提供新的电源,而欧姆表是用来测量电阻,故必须提供一个电源。其次,由闭合电路欧姆定律,在电路中的电流的大小与电阻又是一一对应关系,且R增大时,电流减小,故电流表的电流从满偏至零对应于电阻从零到无穷大,只要抓住该对应关系,即可将电流表改装成欧姆表。
②教材通过例题讲述欧姆表的原理,第一问的实质是使欧姆表调零,调零后,将电流表、电源和变阻器R1视为一个整体,电流表的内阻、电源的内阻、滑动变阻器R1看成一个电阻。第二问中的R2是外电阻,则利用闭合电路欧姆定律即可找到I与R的关系,变形即可得R与I的关系。
(2)多用电表
①首先对比电压表和欧姆表的内部结构,然后找到共同点:都是在电流表的基础上增加电路而实现新的功能。因此电流表是公共部分,要实现不同的功能只需要让电流表与不同的附加电路相连即可,利用一个选择开关即可实现。
②认识多用电表的外形图,由两部分构成,上半部分为表盘,要让学生掌握读数方法;下半部分是选择开关,即功能开关。
在整个教学过程中,学生反应积极、主动,思维紧跟老师走。但是还有些细节学生掌握的不够理想,例如:① 机械调零和欧姆调零有什么区别?②为什么在利用欧姆表测电阻时,每次的换档都要进行欧姆调零?对于这些问题,还有待下节课解决。

多用电表学案
课前预习学案
一、预习目标
预习多用表的原理
二、预习内容
复习旧知识,为学习新知识做铺垫
问题:串联电路的作用是________,并联电路的作用是_______
练习:

=_________ =_________ U1=_________ U2=____________

这节课我们将一起认识一种可以测量电流、电压
以及电阻等电学量的仪表――万用电表。
多用电表的原理
1、写出多用电表各部分名称
1---____________
2---____________
3---____________
4---____________
5---____________
6---____________


三、提出疑惑
同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
疑惑点疑惑内容

课内探究学案
一、学习目标
(1)会用多用表判断二极管的质量和极性等;
(2) 会用多用表查找电路故障。
学习重难点:多用表的原理及使用步骤。
二、学习过程
1、了解多用电表电路
阅读课本完成下列问题:
转换开关旋纽与电路图中的_______相连?
红表笔与电路图中的_______相连?
黑表笔与电路图中的_______相连?
“Ω”调零旋纽调节的是哪个电阻?_____
思考:万用表电路设置那么多端口有什么作用?

2、G(表头)的构造和工作原理
(利用多媒体图示简单介绍表头G的主要构造和工作原理)
(3)主要构造
表头G是指小量程的电流表,即灵敏电流计。
常用的表头主要由永磁铁和放入永磁铁磁场中可转动的线圈组成。
(2)工作原理
当线圈中有电流通过时,线圈在磁场力的作用下带着指针一起偏转,通过线圈的电流越大,指针偏转的角度就越大,且θ∝I。这样根据指针的偏角就可以知道电流的大小。若在表头刻度盘上标出电流值就可以测量电流了。

(3)表头G的主要参数
①满偏电流Ig
表头的线圈准许通过的最大电流很小,一般不超过几十微安到几毫安,这个电流值叫表头的满偏电流,用Ig表示。表头指针偏转到最大刻度时的电流,叫满偏电流Ig。
说明:如果通过表头的电流超过满偏电流Ig,不但指针指不出示数,表头还可能被烧坏。
②表头的内阻Rg
表头的线圈电阻一般为几欧到几百欧,这个电阻值叫做表头的内阻,用Rg表示。
说明:每个表头都有它的满偏电流Ig和内阻Rg,Rg和Ig是表头的两个重要参数。
③满偏电压Ug
由部分电路欧姆定律知道,通过表头的电流跟加在表头两端的电压成正比,即I∝U。由于θ∝I,I∝U,故U∝θ。如果在刻度盘上标出电压值,由指针所指的位置,就可以读出加在表头两端的电压。
问题:利用表头能够测量的最大电流和最大电压分别是多大?___________________
问题:满偏电流Ig、内阻Rg、满偏电压Ug三者之间有什么关系?________________
3、理解将将表头改装成电流表和电压表的原理
问题:表头G的满偏电流Ig和满偏电压Ug一般都比较小(量程较小),如果要测量较大的电流怎么办?我们能否自己设计电路将它改造让它测较大的电流?要测较大的电压又如何改造?在下面方框中分别画出你设计的电路图。

①把表头改装成电流表的方法: ①把表头改装成电流表的方法:

②把表头改装成电流表的原理: ②把表头改装成电流表的原理:


问题:对照万用电表的电路图,请说明,测电流时转换开关接接哪个端口?测电压又要接哪个端口呢?
思考:接1端口和2端口测电流,哪个量程大?3和4呢?
4 、电阻档(欧姆表)的原理与刻度
万用电表还可以测电阻,又是什么原理呢?
投影:多用电表测量电阻的电路图
(档位开关接5端口,内有电源,注意电源正负极与红黑表笔的连接情况)
原理:利用闭合电路的欧姆定律。
练习:利用闭合电路欧姆定律,写出待测电阻为零时,通过表头的电流的表达式:


练习:利用闭合电路欧姆定律,写出待测电阻为RX时,通过表头的电流的表达式:


问题:欧姆表的“0”刻度在表盘的左边还是右边?
欧姆表的刻度均匀吗?
为什么要设置调零电阻?

(三)反思总结


(四)当堂检测
1、动手练一练
实验一:用万用电表的直流电流档测通过小灯泡的电流;
用万用电表的直流电压档测小灯泡两端的电压;
提示:使用万用表时请同学们注意几个问题:
(3)这就类似使用安培表测电流、使用伏特表测电压;
②使用前要检查机械零位,进行机械调零。若一开始表头指针不正对电流的零刻度,应调节机械零点调节旋纽,使指针正对电流零刻度;
③表盘面上“+”、“-”插孔,表示直流电流档、直流电压档的正、负接线柱。因此,不管测什么项目,首先将红表笔插入“+”插孔,将黑表笔插入“-”插孔,测量时使电流从红表笔流入,从黑表笔流出;
④无论是测电流还是电压,都应选择适当的量程,一是不能超过量程,二是要使指针尽量处在接近满刻度处,这样测量的值比较准确。
2、动手练一练:学会用万用表欧姆档测电阻;(学步骤,学读数)
实验二: 测小灯泡的电阻;测滑动变阻器的电阻。(要断开原电路、重新调零)
提示:①使用多用电表测电阻时,应先估计待测电阻的阻值,选择合适的倍率档,使指针停在表盘刻度的中央附近,这样测量的值比较准确;测量前要进行“Ω”调零(将红、黑表笔短接,调节“Ω”调零旋纽,使指针对准欧姆刻度线的零刻度上)。③测量时接红、黑表笔接在待测电阻两端,然后读数。
实验三: 判断二极管的质量和极性
问题:二极管的有什么样的特性?
如何判断二极管正负极?

如何判断二极管的质量好坏?

问题:我们平时用完手电筒后要不要关掉?现在我们不再使用万用电表了,也要把它关掉收好,怎么关掉它呢?
3、用万用表查找电路故障
以上我们使用万用表分别测量了电流、电压、电阻,万用电表还可以做很多事,请大家看下面这道题:
如图所示电路,闭合开关后灯泡不亮,请找出故障。
1、可能是什么原因?

2、如何利用多用电表找出哪部分发生了什么样的故障?
你有几种办法?


课后练习与提高
多用电表表头的示意图如右。
(1) 当指针位置如图中白三角箭头所示,则测量的是______,测量结果为___________.

(2)当指针位置如图中白三角箭头所示,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的操作步骤应该依次为:①_________________,②_________________,③__________________.
(3)测量结束后应将选择开关拨到_________或者____________.


答案:(1)电阻 3400Ω (2) 选择开关置于×1k档 红黑表笔短路欧姆调零 将待测电阻与多用表表笔串联测量读数(3)OFF档 交流电压最高档
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