2023學(xué)年新教材高中物理閉合電路歐姆定律與科學(xué)用電3科學(xué)測(cè)量：用多用電表測(cè)量電學(xué)量

--10-3節(jié)科學(xué)測(cè)量:用多用電表測(cè)量電學(xué)量試驗(yàn)必備·自主學(xué)習(xí)【試驗(yàn)?zāi)康摹客ㄟ^(guò)分析多用電表的電路圖,把握多用電表的原理。知道多用電表使用的留意事項(xiàng),會(huì)用多用電表測(cè)量電壓、電流和電阻?！驹囼?yàn)器材】多用電表、不同阻值的電阻、學(xué)生電源、小燈泡、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線等?！舅伎紶?zhēng)論】依據(jù)多用電表的外形推斷,多用電表的用途是什么?提示:多用電表也稱(chēng)“萬(wàn)用表”,是一種集測(cè)量電壓、電流和電阻等功能于一體的儀器。【試驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)】一、歐姆表1.原理:依據(jù)閉合電路歐姆定律制成的,它是由電流表改裝而成的。2.內(nèi)部構(gòu)造:R時(shí),通過(guò)表頭的電流I=xR,電流Ix由R時(shí),通過(guò)表頭的電流I=xR,電流IxRxIRx值,就可以從刻度盤(pán)上直接讀出被測(cè)電阻的阻值。gR=R+R+rI=x g=Ig盤(pán)的中心,該電阻叫中值電阻。4.刻度的標(biāo)定:R,R+R+rg刻度刻度標(biāo)注方法標(biāo)注位置“0”使指針滿(mǎn)偏被測(cè)電阻R=0xg“∞”電流為零處x中值電阻R=r+R+Rxg刻度盤(pán)正中心由于電流和電阻的非線性關(guān)系,表盤(pán)上電流刻度是均勻的,其對(duì)應(yīng)的電阻刻度是不均勻的。二、多用電表1.用途:共用一個(gè)表頭,可分別測(cè)量電壓、電流、電阻等物理量。2.最簡(jiǎn)潔的多用電表原理圖:1電流表2歐姆表使用,接通3時(shí),可作為電壓表使用。3.外形構(gòu)造:如下圖,選擇開(kāi)關(guān)四周有不同的測(cè)量功能區(qū)域及量程,選擇開(kāi)關(guān)旋到不同的位置,多用電表內(nèi)對(duì)應(yīng)的儀表電路被接通,就相當(dāng)于對(duì)應(yīng)的儀表,在不使用時(shí),應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)OFF擋或溝通電壓最高擋。試驗(yàn)步驟試驗(yàn)過(guò)程·探究學(xué)習(xí)試驗(yàn)步驟1.預(yù)備:觀看多用電表的外形,生疏選擇開(kāi)關(guān)的測(cè)量工程及量程。檢查多用電表的指針是否停在表盤(pán)刻度左端的零位置。假設(shè)不指零,則可用小螺絲刀調(diào)整機(jī)械調(diào)零旋鈕使指針指零。將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔。2.測(cè)電壓、電流:檢查多用電表的指針是否停在表盤(pán)刻度左端的零位置。假設(shè)不指零,則可用小螺絲刀進(jìn)展機(jī)械調(diào)零。將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔。如圖甲所示連好電路,將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電壓擋,測(cè)量小燈泡兩端的電壓。(4)如圖乙所示連好電路,將多用電表選擇開(kāi)關(guān)置于直流電流擋,測(cè)量通過(guò)小燈泡的電流。使用多用電表測(cè)量電壓和電流時(shí),電流是從哪個(gè)表筆流入多用電表的?提示:使用多用電表測(cè)量電壓和電流時(shí),電流是從紅表筆流入黑表筆流出。紅表筆接觸點(diǎn)的電勢(shì)比黑表筆高。

(物理觀念使用多用電表測(cè)量電壓和電流時(shí),如何選擇擋位?提示:使用多用電表測(cè)量電壓和電流時(shí),要留意選擇適宜的量程,盡量使指針超過(guò)量程的一半。3.測(cè)電阻:機(jī)械調(diào)零:使用前假設(shè)表針沒(méi)有停在左端“0”位置,要用螺絲刀轉(zhuǎn)動(dòng)指針定位螺絲,使指針指零。選擋:估量待測(cè)電阻的大小,旋轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān),使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋的適宜擋位。歐姆調(diào)零:將紅、黑表筆短接,調(diào)整歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指在表盤(pán)右端“0”刻度處。(4)測(cè)量讀數(shù):將兩表筆分別與待測(cè)電阻的兩端接觸,表針示數(shù)乘以量程倍率即為待測(cè)電阻阻值。(5)試驗(yàn)完畢,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或溝通電壓最高擋。用多用電表測(cè)電阻時(shí)需要?dú)W姆調(diào)零嗎?改用不同倍率的歐姆擋再來(lái)測(cè)電阻還需重調(diào)零嗎?

(科學(xué)探究(物理觀念提示:需要。測(cè)量電阻之前應(yīng)領(lǐng)先把兩表筆直接接觸,調(diào)整“歐姆調(diào)零旋鈕”,使指針指向“0”。改用不同倍率的歐姆擋后必需重復(fù)這項(xiàng)操作。用多用電表測(cè)電阻時(shí)兩手能接觸表筆的金屬局部嗎?數(shù)據(jù)收集與分析提示:不能。測(cè)量電阻時(shí)兩手不能接觸表筆的金屬局部,否則就把人的電阻并聯(lián)在電路中。數(shù)據(jù)收集與分析

(科學(xué)思維測(cè)電阻時(shí),電阻值等于表針的示數(shù)與倍率的乘積。指針示數(shù)的讀數(shù)一般讀兩位有效數(shù)字。假設(shè)所讀表盤(pán)的最小刻度為1、0.1、0.001等,讀數(shù)時(shí)應(yīng)讀到最小刻度的下一位;假設(shè)表盤(pán)的0.2、0.02、0.5、0.05使用多用電表能否直接測(cè)正在發(fā)光的小燈泡的電阻?提示:使用歐姆擋測(cè)電阻時(shí),多用電表內(nèi)部有電源,假設(shè)不斷開(kāi)電路,直接測(cè)量正在發(fā)光的燈泡,電路中存在兩個(gè)電源。假設(shè)用多用電表測(cè)電阻時(shí),覺(jué)察指針偏角偏大,說(shuō)明被測(cè)電阻是大電阻還是小電阻?如何調(diào)整倍率?誤差分析提示:假設(shè)用多用電表測(cè)電阻時(shí),覺(jué)察指針偏角偏大,說(shuō)明電流偏大,被測(cè)電阻為小電阻。應(yīng)換更小的倍率。誤差分析電池長(zhǎng)時(shí)間使用后,電動(dòng)勢(shì)會(huì)減小,內(nèi)電阻會(huì)變大,致使電阻測(cè)量值偏大,要準(zhǔn)時(shí)換電池。歐姆表的表盤(pán)刻度不均勻,估讀時(shí)易帶來(lái)誤差。由于歐姆表刻度的非線性,表頭指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小都會(huì)使誤差增大,因此要選用恰當(dāng)擋位,使指針指中值四周。讀數(shù)時(shí)的觀測(cè)易形成偶然誤差,要垂直表盤(pán)正對(duì)指針讀數(shù)。試驗(yàn)研析·創(chuàng)學(xué)習(xí)類(lèi)型一教材原型試驗(yàn)1試驗(yàn)原理和試驗(yàn)操作1】R1試驗(yàn)原理和試驗(yàn)操作g 0E,內(nèi)阻為r,則以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 (G接表內(nèi)電池負(fù)極的應(yīng)是紅表筆,測(cè)量時(shí)遵循“紅進(jìn)黑出”原則C.電阻擋對(duì)應(yīng)的刻度不均勻,且“∞”刻度一般在刻度盤(pán)的右端D.每次換電阻倍率擋時(shí),都需重歐姆調(diào)零,調(diào)零后刻度盤(pán)中心刻度值是r+R+Rg 0【解析】CG表改裝的,故A負(fù)極的應(yīng)是紅表筆,測(cè)量時(shí)遵循“紅進(jìn)黑出”原則,故B正確。歐姆表零刻度線在最右側(cè),最大刻度線在最左側(cè),故C錯(cuò)誤。每次換電阻倍率擋時(shí),都需重歐姆調(diào)零,調(diào)零后刻度盤(pán)中心刻度r+R+R,故D多用電表歐姆擋的使用:g 0多用電表歐姆擋的使用:選擇適當(dāng)?shù)牧砍?選擋時(shí)假設(shè)無(wú)法估量待測(cè)電阻的阻值,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)先旋到“×1”擋,歐姆調(diào)零后,將紅黑表筆分別接到電阻兩端,假設(shè)指針偏角較小,再漸漸增大量程,直到指針指在中值電阻四周為止。每轉(zhuǎn)變一次量程,要重進(jìn)展歐姆調(diào)零,使用同一量程測(cè)量不同的電阻時(shí),無(wú)需重調(diào)零。(3)測(cè)量時(shí)待測(cè)電阻要跟其他元件、電源斷開(kāi)。22試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理【典例2】如下圖為多用電表的刻度盤(pán),表針如下圖。假設(shè)選用的倍率為“×100”,則所測(cè)電阻的阻值為 Ω;假設(shè)要用此多用電表測(cè)量一個(gè)阻值約為2.0×104Ω的電阻,為了使測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確,應(yīng)選用的歐姆擋是 (選填“×10”“×100”或“×1k”)。假設(shè)選用的量程為50mA的電流擋,則所測(cè)電流為 mA;假設(shè)選用的量程為250mA的電流擋,則所測(cè)電流為 mA。假設(shè)選用的量程為10V的電壓擋,則所測(cè)電壓為 V?！窘馕觥?1)用倍率為“×100”的電阻擋測(cè)電阻,由圖示可知,電阻阻值為:15×100Ω=1500Ω;多用電表測(cè)量一個(gè)阻值約為2.0×104Ω的電阻,為了使測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確,應(yīng)選用的歐姆150mA1mA30.8mA。250mA5mA154mA;10V0.2V6.1V。答案:(1)1500×1k(2)30.8154(3)6.1多用電表的讀數(shù)留意事項(xiàng):用歐姆表測(cè)電阻:指針示數(shù)與擋位的乘積是歐姆表示數(shù);要選擇適宜的擋位,使指針指在中心刻度線四周。多用電表的讀數(shù)留意事項(xiàng):用多用電表測(cè)電壓電流:先確定量程,再由表盤(pán)確定其分度值,然后再讀出其示數(shù)。類(lèi)型二創(chuàng)型試驗(yàn)【典例3使用多用電表測(cè)量電阻時(shí),多用電表內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)直流電源(一般為電池)、一個(gè)電阻和一表頭相串聯(lián),兩個(gè)表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端?，F(xiàn)需要測(cè)量多用電表60mA時(shí),將多用電表調(diào)至×1Ω儀器連線如圖甲所示(a和ba為(選填“紅”或“黑”)色。假設(shè)適當(dāng)調(diào)整電阻箱后,多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖乙(a)、(b)、(c)所示,則多用電表的讀數(shù)為Ω。電流表的讀數(shù)為 mA,電阻箱的讀數(shù)為Ω。計(jì)算得到多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為 V。(保存3位有效數(shù)字)【解析】(1)多用電表在使用時(shí)必需使電流從紅表筆(正接線柱)流進(jìn),黑表筆(負(fù)接線柱)流出,串聯(lián)的電流表也必需使電流從正接線柱流進(jìn),負(fù)接線柱流出,所以可以推斷電流是從a表筆流a(3IgRr+r+Rg g(2)多用電表用×1Ω14.0×1Ω=14.0Ω;電流表的量程是60mA,1(3IgRr+r+Rg gR時(shí),這時(shí)表頭半偏,表針指在歐姆表盤(pán)的中值上,所以R又稱(chēng)為中值g g1Ω擋測(cè)量時(shí)中值電阻直接在歐姆表盤(pán)上讀數(shù)為15Ω,在(2)中多用電表外的14.0Ω53.0mAE=I(R+R)=0.053×內(nèi) 外(15+14)V=1.537V≈1.54V。答案:(1)黑(2)14.053.04.6(3)1.54創(chuàng)角度創(chuàng)措施創(chuàng)角度創(chuàng)措施歐姆表與電壓表串聯(lián)組成閉測(cè)定歐姆表電源的電合電路動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻歐姆表與電流表串聯(lián)組成閉測(cè)定歐姆表電源的電合電路動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻【創(chuàng)探究】當(dāng)歐姆表與電壓表串聯(lián)形成閉合電路,電壓表示數(shù)和歐姆表示數(shù)分別表示什么?提示:當(dāng)歐姆表與電壓表串聯(lián)形成閉合電路,電壓表示數(shù)為電壓表所分電壓,歐姆表示數(shù)為電壓表的內(nèi)阻。當(dāng)歐姆表與電流表串聯(lián)形成閉合電路,電流表示數(shù)和歐姆表示數(shù)分別表示什么?提示:當(dāng)歐姆表與電流表串聯(lián)形成閉合電路,電流表示數(shù)為閉合電路干路電流,歐姆表示數(shù)為電流表的內(nèi)阻。課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)用關(guān)于多用電表外表上的刻度線,以下說(shuō)法中不正確的選項(xiàng)是( )A.直流電流刻度線和直流電壓刻度線都是均勻的,可以共用一個(gè)刻度盤(pán)B.電阻刻度是不均勻的C.電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線相對(duì)應(yīng)D.電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線不對(duì)應(yīng)【解析】選D。多用表中,直流電流和電壓刻度是均勻的,但電阻刻度不均勻,A、B選項(xiàng)正確;電阻零刻度對(duì)應(yīng)IgI=0C選項(xiàng)正確。應(yīng)選D【加固訓(xùn)練】關(guān)于歐姆表及其使用中的問(wèn)題,以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 (接表內(nèi)電源負(fù)極的應(yīng)是黑表筆換擋后,都要重調(diào)整調(diào)零電阻,使指針指向右邊“0”刻度處C.表盤(pán)上所標(biāo)明的電阻阻值刻度是均勻的D.表盤(pán)刻度最左邊所表示的電阻阻值為零【解析】BA行短接調(diào)零,故B正確;電流I=,電流與電阻不成反比,所以刻度盤(pán)上的刻度是不均勻的,左邊密右邊疏,故C錯(cuò)誤;表盤(pán)刻度最左邊表示電流為零,而電阻阻值則為無(wú)窮大,故D錯(cuò)誤。2.某同學(xué)用多用電表按如下圖電路進(jìn)展了正確的測(cè)量。閉合開(kāi)關(guān)S后,多用電表直接測(cè)出的是行短接調(diào)零,故B正確;電流I=,電流與電阻不成反比,所以刻度盤(pán)上的刻度是不均勻的,燈泡L燈泡L通過(guò)燈泡L燈泡L【解析】選C。閉合開(kāi)關(guān)后,多用電表是串聯(lián)到電路中,是選擇的電流擋,即測(cè)量的是干路電流,CA、B、D如下圖,為J0411多用電表示意圖。其中A、B、C為三個(gè)可調(diào)整的部件。某同學(xué)在試驗(yàn)室1～3kΩ(1)調(diào)整可動(dòng)部件 ,使電表指針指向 。(2)調(diào)整可調(diào)部件,使它的尖端指向 位置。將紅、黑表筆分別插入正負(fù)插孔中,筆尖相互接觸,調(diào)整可動(dòng)部件 ,使電表指針指向 位置。將兩只表筆分別與待測(cè)電阻兩端相接,進(jìn)展測(cè)量讀數(shù)。換測(cè)另一阻值為20～25kΩ的電阻時(shí),應(yīng)調(diào)整B,使它的尖端指向“×1k”的位置。此時(shí)還必需重復(fù)步驟 ,才能進(jìn)展測(cè)量,假設(shè)電表讀數(shù)如下圖,則該待測(cè)電阻的阻值是 ?！窘馕觥?2)選擇適宜的擋位:因電阻為1～3kΩ,為使指針指在中心刻度四周,選擇×100Ω即可。(3C,使電表指針指向表盤(pán)右邊的歐姆擋零刻線位置。(520～25kΩ的電阻時(shí),應(yīng)調(diào)整B,使它的尖端指向“×1k”的位置,此時(shí)還必需重進(jìn)展歐姆調(diào)零,即重復(fù)步驟(3),圖示讀數(shù)為:22×103Ω=22kΩ。答案:(1)A左邊零刻度處(2)“×100”的倍率擋(3)C右邊電阻零刻度處(5)(3)22kΩ【總結(jié)提升】多用電表使用“五步”法選倍率,一般要選擇比被測(cè)電阻的估量值低一個(gè)數(shù)量級(jí)的倍率,如估量值為200Ω就應(yīng)中選×10進(jìn)展歐姆調(diào)零。將紅黑表筆接被測(cè)電阻兩端進(jìn)展測(cè)量。(4)將指針示數(shù)乘以倍率,得測(cè)量值。(5)測(cè)量完畢后,將選擇開(kāi)關(guān)扳到OFF特別留意:用歐姆擋測(cè)電阻時(shí),假設(shè)指針偏轉(zhuǎn)角度太小(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太大),應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大倍率重調(diào)零后再測(cè)量;假設(shè)指針偏轉(zhuǎn)角度太大(即指針?biāo)傅臍W姆刻度值太小),應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小倍率重調(diào)零后再測(cè)量。6mA100Ω:A.E=3V(內(nèi)阻不計(jì));B0～100Ω;C.0～500Ω;D.紅表筆;E.黑表筆。變阻器選用 。紅表筆接 端,黑表筆接 端?！窘馕觥?1)兩表筆直接接觸時(shí),調(diào)整變阻器阻值使電流到達(dá)滿(mǎn)偏I(xiàn)=gR【解析】(1)兩表筆直接接觸時(shí),調(diào)整變阻器阻值使電流到達(dá)滿(mǎn)偏I(xiàn)=gR=400Ω,0故變阻器應(yīng)選C;(3)電流I=2mAI=(3)電流I=2mAI=R=1000Ω。x答案:(1)C(2)NM(3)1000Ω如下圖是某同學(xué)連接的試驗(yàn)實(shí)物圖,閉合開(kāi)關(guān)S后,覺(jué)察A、B燈都不亮,他承受以下兩種方法檢查故障:(1)用多用電表的直流電壓擋進(jìn)展檢查:①那么選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于以下量程的 擋。A.2.5V B.10V C.50V D.250V②在測(cè)試a、b間直流電壓時(shí),紅表筆應(yīng)接觸 (選填“a”或“b”)。③該同學(xué)測(cè)試結(jié)果如表所示,依據(jù)測(cè)試結(jié)果,可以判定故障是 。(假設(shè)只有一處故障)測(cè)試點(diǎn)電壓示數(shù)a、b有示數(shù)c、b有示數(shù)c、d無(wú)示數(shù)d、f有示數(shù)A.AC.cd(2)用歐姆擋檢查:BBD.df①測(cè)試前,應(yīng)將開(kāi)關(guān)S (選填“斷開(kāi)”或“閉合”)。②測(cè)量結(jié)果如表所示,由此可以斷定故障是 (ABA