2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第8節(jié) 多用電表的原理 教案1.doc

2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第8節(jié) 多用電表的原理 教案1三維目標(biāo)知識(shí)與技能理解并掌握歐姆表和多用電表的制作原理。過程與方法掌握歐姆表的刻度確定過程和多用電表的組合過程。情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生探索、發(fā)現(xiàn)，勇于創(chuàng)新的精神。教學(xué)重點(diǎn)歐姆表和多用電表的制作原理。教學(xué)難點(diǎn)理解歐姆表和多用電表的制作原理。教學(xué)方法講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)法。教學(xué)用具投影儀、多用電表（指針式、數(shù)字式）。教學(xué)過程新課導(dǎo)入我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過把電流表改裝成電壓表和量程較大的電流表的原理，能否將電流表改裝成測量電阻，并能直接讀出數(shù)值的歐姆表呢？本節(jié)課我們就來探究這方面的問題。新課教學(xué)一、歐姆表【例題】在如圖所示的電路中，電源有電動(dòng)勢E1.5V，內(nèi)阻r0.5，電流表滿偏電流Ig10 mA，電流表電阻Rg7.5，A、B為接線柱。（1）用導(dǎo)線把A、B直接連起來，此時(shí)應(yīng)把可變電阻R1調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流？（2）調(diào)到滿偏后保持R1的值不變，在A、B間接一個(gè)150的電阻R2，電流表指針指著多少刻度的位置?（3）如果把任意電阻R接在A、B間，電流表讀數(shù)I與R的值有什么關(guān)系?解析：（1）電流表電阻Rg的值不能忽略，此時(shí)可以把電流表視為一個(gè)電阻。由閉合電路的歐姆定律，有從中解出可變電阻R1的值：142這表示，當(dāng)兩個(gè)接線柱直接連到一起，且表頭指針恰好滿偏時(shí)，可變電阻R1的值為142。（2）保持可變電阻R1的值不變，把R2150接在A、B之間，設(shè)這時(shí)電流表讀數(shù)為I2，由閉合電路歐姆定律0.050A5mA這表示，接入R2后，電表指在“5mA”刻度的位置。（3）把任意電阻R接到A、B之間，設(shè)電流表讀數(shù)為I，則代入數(shù)值后，得：解出：以上計(jì)算使我們不禁想到：如果把例題中電流表的“10mA”刻度線標(biāo)為“0”，“5mA”刻度線標(biāo)為“150”，其它電流刻度按的規(guī)律換成電阻的標(biāo)度，它豈不成了可以直接測量電阻的儀器？從A、B接線柱引出兩枝表筆，把表筆接在被測導(dǎo)體的兩端，從刻度盤上直接讀出導(dǎo)體電阻的數(shù)值，這不是很方便嗎？1構(gòu)造及測量原理（1）構(gòu)造右圖的虛線框中的電路，其實(shí)就是一個(gè)最簡單的歐姆表的電路原理圖。實(shí)際的歐姆表就是在這個(gè)原理的基礎(chǔ)上制作的。注意歐姆表的黑色的表筆連接內(nèi)部電池的正極。（2）測量原理：閉合電路的歐姆定律電阻調(diào)零：電阻測量：R改變，I隨著改變，I與R一一對(duì)應(yīng)，如果在刻度盤上直接標(biāo)出與電流對(duì)應(yīng)的電阻值，就能直接讀出接在紅黑表筆間的電阻。2刻度的確定及特點(diǎn)（1）刻度兩端點(diǎn)阻值的確定歐姆表的零刻度在刻度盤的最右邊，刻度盤的最左邊對(duì)應(yīng)電阻無窮大。（2）刻度盤中部阻值的確定當(dāng)指針指在刻度盤的中間位置時(shí)，對(duì)應(yīng)的電阻稱為歐姆表的中值電阻。R中RgrR1，（3）刻度特點(diǎn)由可知，I與R間符合雙曲線函數(shù)關(guān)系，所以歐姆表的刻度是不均勻的，零刻度到中值電阻之間的刻度較稀疏，越靠近無窮大處越密集。因歐姆表的刻度是不均勻的，欲使歐姆表讀數(shù)較準(zhǔn)確，應(yīng)盡量使指針偏轉(zhuǎn)到中值刻度附近。3誤差分析歐姆表測電阻簡單、方便，但電池用久了，電動(dòng)勢下降，內(nèi)阻增大。因電動(dòng)勢下降會(huì)導(dǎo)致中值電阻減小。電動(dòng)勢下降后，若仍能調(diào)零，當(dāng)測量電阻時(shí)，指針指示的電阻值會(huì)偏大。二、多用電表測量電路某兩點(diǎn)的電壓用電壓表，測量電路通過的電流用電流表，粗測導(dǎo)體的電阻用歐姆表。電壓表、電流表、歐姆表都要用到表頭，能不能讓它們共用一個(gè)表頭從而組合在一起呢？1認(rèn)識(shí)單量程多用途電表【思考與討論】如圖所示，左圖中甲、乙、丙分別是電流表、歐姆表和電壓表的示意圖。右圖中虛線框中是一個(gè)單刀多擲開關(guān)，通過操作開關(guān)，接線柱B可以接通1，也可以接通2或3?，F(xiàn)在要使B接通1時(shí)，能像甲那樣成為電流表，接通2時(shí)像乙那樣成為歐姆表，接通3時(shí)像丙那樣成為電壓表，這就成了一個(gè)簡單的多用電表。請對(duì)照兩幅圖，討論一下，這個(gè)多用電表的電路圖是怎樣的？把它在圖中畫出來。讓學(xué)生在圖中畫出最簡單的多用電表的電路，并說明轉(zhuǎn)換測量功能。2認(rèn)識(shí)多量程多用途電表【說一說】如圖所示，是一個(gè)多量程多用電表的簡化電路圖，測量電流和測量電壓時(shí)各有兩個(gè)量程；還有兩個(gè)擋位用來測電阻。請談一談：開關(guān)S調(diào)到哪兩個(gè)位置上多用電表測量的是電流？調(diào)到哪兩個(gè)位置上測量的是電壓？調(diào)到哪兩個(gè)位置上測量的是電阻？在測量電流或電壓時(shí)，兩個(gè)位置中哪一個(gè)的量程比較大？在識(shí)別電阻擋和電壓擋電路時(shí)，可以把虛線框內(nèi)的電路當(dāng)成一個(gè)電流表。引導(dǎo)學(xué)生說出那些位置是電流擋，那些位置是電壓擋，那些位置是歐姆擋，并說明哪些位置的量程比較大。向?qū)W生介紹指針式多用電表和數(shù)字式多用電表的外形和各部分結(jié)構(gòu)。三、伏安法測電阻1伏安法根據(jù)部分電路的歐姆定律I可知，電阻R，因此，只要用電壓表測出電阻兩端的電壓U，用電流表測出通過電阻的電流I，就可以求出未知電阻的阻值R。利用電壓表和電流表測電阻的方法，叫做伏安法。2伏安法測電阻的原理部分電路歐姆定律：R 3伏安法測電阻的兩種接法問題：現(xiàn)有下列儀器：電源、電壓表、電流表、電鍵和特測電阻各一只，請同學(xué)們設(shè)計(jì)測量電阻的電路圖.(在教師的指導(dǎo)下討論，最后總結(jié)出可有兩種測量電路)AVR外接法由于電流表接在電壓表跨接的兩點(diǎn)以外的電路中，故稱為外接法。外接法電路如右圖所示。AVR內(nèi)接法由于電流表接在電壓表跨接的兩點(diǎn)以內(nèi)的電路中，故稱為內(nèi)接法。內(nèi)接法電路如右圖所示。4伏安法測電阻的誤差分析問題：在外接法和內(nèi)接法測量電路中，如果是理想情況，即電流表內(nèi)阻為零，電壓表的電阻趨近于無窮大，兩種電路的測量結(jié)果怎樣？相同。我們在初中討論的就是這種理想情況。但是實(shí)際中，由于電壓表和電流表本身具有內(nèi)阻，把它們連入電路中以后，不可避免地要改變被測電路中的電壓和電流，給測量結(jié)果帶來誤差。下面對(duì)兩種接法的誤差作一分析。外接法的誤差請同學(xué)們思考：問題：用外接法電路測量時(shí)，電壓表測量的是哪里的電壓？是待測電阻兩端的電壓。問題：電流表測量的是通過待測電阻的電流嗎？為什么？不是。因?yàn)殡妷罕碛蟹至?，所以電流表測出的是通過待測電阻和電壓表的電流之和。問題：電流表的讀數(shù)比實(shí)際流過特測電阻的電流大還是??？大。a誤差產(chǎn)生的原因由于電壓表的分流作用。b測量值與真實(shí)值之間的關(guān)系R測R真在內(nèi)接法中，測量的是待測電阻與電流表串聯(lián)后的電阻，由上面的公式可知R測R真問題：若已知電壓表的內(nèi)阻RV，待測電阻的測量值R測，怎樣求得待測電阻的真實(shí)值R真呢？分析：外接法測得的電阻R測是待測電阻與電壓表電阻的并聯(lián)值，即R測解得：R真c外接法的絕對(duì)誤差RRd外接法的相對(duì)誤差內(nèi)接法的誤差請同學(xué)們思考：問題：用內(nèi)接法電路測量時(shí)，電流表測量的是哪里的電流？電流表測量的是通過待測電阻的電流。問題：電壓表測量的是待測電阻兩端的電壓嗎？為什么？不是。因?yàn)殡娏鞅硪秩ヒ徊糠蛛妷?，所以電壓表測出的是加在待測電阻與電流表兩端的電壓之和。問題：電壓表的讀數(shù)比待測電阻兩端的實(shí)際電壓大還是?。看?。a誤差產(chǎn)生的原因由于電流表的分壓作用。b測量值與真實(shí)值之間的關(guān)系R測R真 RA在內(nèi)接法中，測量的是待測電阻與電壓表并聯(lián)后的電阻，由上面的公式可知R測R真問題：若已知電流表的內(nèi)阻RA，待測電阻的測量值R測，怎樣求得待測電阻的真實(shí)值？分析：內(nèi)接法測得的電阻R測是待測電阻與電流表電阻的串聯(lián)值，即R測RAR真解得：R真R測RAc內(nèi)接法的絕對(duì)誤差R(RRA)RRAd外接法的相對(duì)誤差小結(jié)本節(jié)課學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容如下：1根據(jù)閉合電路歐姆定律，將電流表改裝成能測量電阻的歐姆表。知道了改裝的原理、刻度確定的方法，歐姆表的使用和讀數(shù)。2認(rèn)識(shí)了多用電表。3通過實(shí)驗(yàn)，練習(xí)使用了多用電表測量電流、電壓、電阻和二極管的正反向電阻的測量。4伏安法測電阻的原理是部分電路的歐姆定律。利用伏安法測電阻時(shí)，為了減小測量誤差，電路的連接方法通常有兩種：電流表外接法和電流表內(nèi)接法。當(dāng)RV>>Rx時(shí)，電壓表分流作用小，采用電流表外接法.當(dāng)Rx>>RA時(shí)，電流表分壓作用小，采用電流表內(nèi)接法。布置作業(yè)教材第66頁“問題與練習(xí)”。