多用电表

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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