選修3-1
第二章
2.8多用電表
一、教材分析
“多用電表”是人教版高中物理選修3-1第二章第八節(jié)的內(nèi)容，它是電流表、電壓表改裝學(xué)完后，研究歐姆表的改裝問題，又是閉合電路歐姆定律的深化和實際應(yīng)用，學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，既能鞏固電學(xué)問題的分析思路，加深對閉合電路歐姆定律的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生合作、探究、交流能力，具有很重要的實際意義。。
二、目標(biāo)
1、知識目標(biāo)
(1)知道常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表G(表頭)改裝而成的，了解電流表(表頭)的原理，知道什么是電流表滿偏電流和滿偏電壓；
(2)理解表頭改裝成常用電壓表和電流表的原理，會用萬用表測量電路元件上的電壓、電流、電阻等電學(xué)量；
(3)會用多用表判斷二極管的質(zhì)量和極性等；
(4) 會用多用表查找電路故障。
2、過程與方法
(1)通過多用電表原理的分析過程，認(rèn)識物理學(xué)分析、研究實際問題的方法；；
(2)經(jīng)歷學(xué)會使用多用電表的探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，認(rèn)識物理實驗在物理學(xué)發(fā)展過程中的作用。
3、情感態(tài)度與價值觀
通過本節(jié)課的活動，要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用意識，培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀事實、理論聯(lián)系實際、實事求是的科學(xué)態(tài)度和人生觀。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心實際問題，獲得成功的喜悅，立志于把所學(xué)物理知識應(yīng)用到實際中去。還要引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成良好的生活習(xí)慣，愛護(hù)器材，節(jié)約能源。
三、教學(xué)重點難點
重點：(1)將表頭G改裝成大量程電壓表和電流表的原理，理解改裝后電壓表和電流表的量程的物理意義；(2)學(xué)會使用多用電表。
難點：(1)理解改裝后電壓表和電流表的量程的物理意義；(2)量程的選擇。（3）歐姆表刻度的確定
四、學(xué)情分析
1．知識基礎(chǔ)分析：
①掌握了閉合電路歐姆定律，并已熟練掌握了電路串并聯(lián)的規(guī)律，會利用該定律列式求解相關(guān)問題。
②掌握了電流表改裝成大量程電流表和電壓表的原理和刻度方法。
2．學(xué)習(xí)能力分析：
�、賹W(xué)生的觀察、分析能力不斷提高，能夠初步地、獨立發(fā)現(xiàn)事物內(nèi)在聯(lián)系和一般規(guī)律的能力。
�、诰哂谐醪降母爬w納總結(jié)能力、邏輯推力能力、綜合分析能力。
五、教學(xué)方法
1．實驗法：使用多用表
2．學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見后面的學(xué)案。
3．新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑→情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測→發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)
六、課前準(zhǔn)備
1．學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)實驗，初步把握多用表的原理和測量方法步驟。
2．教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。3．教學(xué)環(huán)境的設(shè)計和布置：兩人一組，實驗室內(nèi)教學(xué)。
七、課時安排：1課時
八、教學(xué)過程
（一）預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
（二）情景引入、展示目標(biāo)
課件：動畫展示多用電表是安培表、伏特表、歐姆表功能的三合一。
這節(jié)課我們將一起認(rèn)識一種可以測量電流、電壓以及電阻等電學(xué)量的儀表——萬用電表。
（三）合作探究、精講點播
1、多用電表的構(gòu)造
（利用多媒體、實物演示，學(xué)生回答學(xué)案設(shè)置的對圖填空題）
2、介紹多用電表電路
（一一對應(yīng)構(gòu)造各部分，多媒體展示，學(xué)生回答學(xué)案設(shè)置問題，教師指出萬用表多用途的原理：接不同的端口，萬用表接入不同電路，變成電壓表、電流表、歐姆表可測電壓、電流、電阻）
用白板擦做例子：多功能、每種功能用到板擦的一部分而已。
3電流表G(表頭)的構(gòu)造和工作原理
(利用多媒體圖示簡單介紹表頭G的主要構(gòu)造和工作原理、符號)
結(jié)合學(xué)生課前學(xué)習(xí)學(xué)案的情況，對滿偏電流Ig、內(nèi)阻Rg、滿偏電壓Ug進(jìn)行說明
問題：滿偏電流Ig、內(nèi)阻Rg、滿偏電壓Ug三者之間有什么關(guān)系？
據(jù)部分電路歐姆定律可知：
Ug＝IgRg
指出：表頭存在于各種儀表上，汽車的速度計、電量表、安培表、伏特表等。
用動畫演示將表頭改造成汽車速度計的動畫，讓學(xué)生體會。指出“三十六計之偷梁換柱”
問題：表頭G的滿偏電流Ig和滿偏電壓Ug一般都比較�。砍梯^�。�，能否把它改造成安培表和伏特表，請你設(shè)計電路。
（學(xué)生課前完成畫在學(xué)案的方框內(nèi)）
4、電壓表和電流表
請設(shè)計好的學(xué)生畫在黑板上，并講解為什么這樣就可以測量較大的電流了。
問題：表頭原來的標(biāo)簽要不要改造？
點評，然后完成學(xué)案上的小結(jié)：
①把表頭改裝成電流表的方法：給表頭并聯(lián)一個適當(dāng)?shù)姆至麟娮琛?br />②把表頭改裝成電流表的原理：并聯(lián)電阻的分流作用。
提出課后探究問題：要使改造后的電流表量程更大，并聯(lián)的電阻比原來要更大還是更��？
問題：可不可以用表頭測電壓？如果用表頭測電壓，能測量的電壓最大值是多少？如果要把表頭改造成一個能測較大電壓的伏特表，該如何改造？
(2)把表頭G改裝成電壓表V
學(xué)生完成學(xué)案任務(wù)。
教師總結(jié)。
情感價值觀教育：
應(yīng)積極動腦，努力把所學(xué)知識應(yīng)用到實際中，為人類造福。
問題：對照萬用電表的電路圖，請學(xué)生說明，測電流轉(zhuǎn)換開關(guān)接接哪個端口？測電壓呢？課后思考：接1端口和2端口測電流，哪個量程大？3和4呢？
5、實驗一：用萬用電表的直流電流檔測通過小燈泡的電流；
用萬用電表的直流電壓檔測小燈泡兩端的電壓；
課件出示初中測小燈泡電流和電壓的實物連接圖，讓學(xué)生依類比思路理解萬用表電流檔、電壓檔的使用。
讓學(xué)生觀察萬用表，提問：
轉(zhuǎn)換開關(guān)置于哪是測電流？電壓？電阻？
安培表和伏特表在使用時讓電流比正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出，萬用表的正、負(fù)接線柱在哪？
怎么改變量程？
讀哪條刻度？
使用前如何調(diào)零？
安培表、伏特表測量時，指針在哪個位置讀數(shù)比較準(zhǔn)確？
學(xué)生動手實驗。
6 、電阻檔（歐姆表）的原理與刻度
萬用電表還可以測電阻，究竟是什么原理呢？
投影：多用電表測量電阻的電路圖
（檔位開關(guān)接5端口，內(nèi)有電源，注意電源正負(fù)極與紅黑表筆的連接情況）
講述原理：學(xué)生完成學(xué)案上問題：寫出流過表頭的電流與待測電阻的RX的關(guān)系表達(dá)式
指出，其原理是利用閉合電路的歐姆定律。
問題：歐姆表的“0”刻度在表盤的左邊還是右邊？
歐姆表的刻度均勻嗎？
為什么要設(shè)置調(diào)零電阻？
實驗二：測測滑動變阻器的電阻；
先紙上談兵：（借練習(xí)講解萬用表歐姆檔的用法）
學(xué)案上練習(xí)：
（1） 當(dāng)指針位置如圖中白三角箭頭所示,則測量的是______,測量結(jié)果為___________.
（2）當(dāng)指針位置如圖中白三角箭頭所示,正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,那么接下來的操作步驟應(yīng)該依次為:①_________________,②_________________,③__________________.
（3）測量結(jié)束后應(yīng)將選擇開關(guān)撥到_________或者_(dá)___________.
學(xué)生自主實驗
教師點評學(xué)生實驗中出現(xiàn)的問題，包括：
要斷開原電路、換檔調(diào)零、表筆握法等）
實驗： 判斷二極管的質(zhì)量和極性
帶問題自主探索進(jìn)行實驗：
二極管的有什么樣的特性？
如何判斷二極管正負(fù)極？
如何判斷二極管的質(zhì)量好壞？
學(xué)生回答做法。
我們平時用完手電筒后要不要關(guān)掉？現(xiàn)在我們不再使用萬用電表了，也要把它關(guān)掉收好，怎么關(guān)掉它呢？（節(jié)能、環(huán)保教育）
以上我們使用萬用表分別測量了電流、電壓、電阻，萬用電表還可以做很多事，請大家看下面這道題：
開放思考題：用多用電表查找電路故障
（投影題目，學(xué)生思考談辦法）
如圖所示電路，閉合開關(guān)后燈泡不亮，請找出故障。
1、可能是什么原因？
2、如何利用多用電表找出哪部分發(fā)生了什么樣的故障？你有幾種辦法？
（四）反思總結(jié)，當(dāng)堂檢測。
教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)行當(dāng)堂檢測。
設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)并對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）
（五）發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。
九、板書設(shè)計
一、歐姆表的構(gòu)造及工作原理
1. 表頭定位：
將紅黑表筆對接，即Rx=0時：I最大——滿偏電流
Ig=ε/（Rg+R0+r）≈ε/（Rg+R0）
電阻R1，當(dāng)I= 1/2 Ig 時：R= 2（Rg+R0）= R1+Rg+R0
所以，R1= Rg+R0 ——中值電阻（因為它在表盤的中央）
由這個結(jié)果可以看出，中值電阻就是該擋的內(nèi)阻。
電阻R2，使得I2=1/4Ig, R=4R中 所以R2 =3R中=3（ Rg+R0）
電阻Rn，使得In=1/n Ig R=n R中 Rn=（n-1）R中
2、[例題]
3．檔位：
二、使用方法：
1.表筆：紅+黑—
2．機械調(diào)零
3.選擋調(diào)零
4．接入電阻
5．選擋
6．換擋要調(diào)零！
7.讀數(shù)
8．使用完畢
十、教學(xué)反思
我認(rèn)為教材通過例題的方式來講歐姆表的原理，簡單明了，學(xué)生易于接受。要求學(xué)生掌握：歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和刻度原理；熟悉多用電表的表頭以及使用多用電表來測量交、直流電壓，交、直流電流和電阻，并能用多用電表來探索黑箱中的電學(xué)元件。
（3）歐姆表
①利用將電流表改裝成電壓表和大量程的電流表引導(dǎo)學(xué)生分析，能否將電流表改裝成歐姆表。首先，電流表和電壓表測量的是電壓和電流，故改裝時不需要提供新的電源，而歐姆表是用來測量電阻，故必須提供一個電源。其次，由閉合電路歐姆定律，在電路中的電流的大小與電阻又是一一對應(yīng)關(guān)系，且R增大時，電流減小，故電流表的電流從滿偏至零對應(yīng)于電阻從零到無窮大，只要抓住該對應(yīng)關(guān)系，即可將電流表改裝成歐姆表。
②教材通過例題講述歐姆表的原理，第一問的實質(zhì)是使歐姆表調(diào)零，調(diào)零后，將電流表、電源和變阻器R1視為一個整體，電流表的內(nèi)阻、電源的內(nèi)阻、滑動變阻器R1看成一個電阻。第二問中的R2是外電阻，則利用閉合電路歐姆定律即可找到I與R的關(guān)系，變形即可得R與I的關(guān)系。
（2）多用電表
①首先對比電壓表和歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，然后找到共同點：都是在電流表的基礎(chǔ)上增加電路而實現(xiàn)新的功能。因此電流表是公共部分，要實現(xiàn)不同的功能只需要讓電流表與不同的附加電路相連即可，利用一個選擇開關(guān)即可實現(xiàn)。
②認(rèn)識多用電表的外形圖，由兩部分構(gòu)成，上半部分為表盤，要讓學(xué)生掌握讀數(shù)方法；下半部分是選擇開關(guān)，即功能開關(guān)。
在整個教學(xué)過程中，學(xué)生反應(yīng)積極、主動，思維緊跟老師走。但是還有些細(xì)節(jié)學(xué)生掌握的不夠理想，例如：① 機械調(diào)零和歐姆調(diào)零有什么區(qū)別？②為什么在利用歐姆表測電阻時，每次的換檔都要進(jìn)行歐姆調(diào)零？對于這些問題，還有待下節(jié)課解決。
多用電表學(xué)案
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
預(yù)習(xí)多用表的原理
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
復(fù)習(xí)舊知識，為學(xué)習(xí)新知識做鋪墊
問題：串聯(lián)電路的作用是________,并聯(lián)電路的作用是_______
練習(xí)：
=_________ =_________ U1=_________ U2=____________
這節(jié)課我們將一起認(rèn)識一種可以測量電流、電壓
以及電阻等電學(xué)量的儀表——萬用電表。
多用電表的原理
1、寫出多用電表各部分名稱
1---____________
2---____________
3---____________
4---____________
5---____________
6---____________
三、提出疑惑
同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
(1)會用多用表判斷二極管的質(zhì)量和極性等；
(2) 會用多用表查找電路故障。
學(xué)習(xí)重難點：多用表的原理及使用步驟。
二、學(xué)習(xí)過程
1、了解多用電表電路
閱讀課本完成下列問題：
轉(zhuǎn)換開關(guān)旋紐與電路圖中的_______相連？
紅表筆與電路圖中的_______相連？
黑表筆與電路圖中的_______相連？
“Ω”調(diào)零旋紐調(diào)節(jié)的是哪個電阻？_____
思考：萬用表電路設(shè)置那么多端口有什么作用？
2、G(表頭)的構(gòu)造和工作原理
(利用多媒體圖示簡單介紹表頭G的主要構(gòu)造和工作原理)
（3）主要構(gòu)造
表頭G是指小量程的電流表，即靈敏電流計。
常用的表頭主要由永磁鐵和放入永磁鐵磁場中可轉(zhuǎn)動的線圈組成。
(2)工作原理
當(dāng)線圈中有電流通過時，線圈在磁場力的作用下帶著指針一起偏轉(zhuǎn)，通過線圈的電流越大，指針偏轉(zhuǎn)的角度就越大，且θ∝I。這樣根據(jù)指針的偏角就可以知道電流的大小。若在表頭刻度盤上標(biāo)出電流值就可以測量電流了。
(3)表頭G的主要參數(shù)
①滿偏電流Ig
表頭的線圈準(zhǔn)許通過的最大電流很小，一般不超過幾十微安到幾毫安，這個電流值叫表頭的滿偏電流，用Ig表示。表頭指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時的電流，叫滿偏電流Ig。
說明：如果通過表頭的電流超過滿偏電流Ig，不但指針指不出示數(shù)，表頭還可能被燒壞。
②表頭的內(nèi)阻Rg
表頭的線圈電阻一般為幾歐到幾百歐，這個電阻值叫做表頭的內(nèi)阻，用Rg表示。
說明：每個表頭都有它的滿偏電流Ig和內(nèi)阻Rg，Rg和Ig是表頭的兩個重要參數(shù)。
③滿偏電壓Ug
由部分電路歐姆定律知道，通過表頭的電流跟加在表頭兩端的電壓成正比，即I∝U。由于θ∝I，I∝U，故U∝θ。如果在刻度盤上標(biāo)出電壓值，由指針?biāo)傅奈恢�，就可以讀出加在表頭兩端的電壓。
問題：利用表頭能夠測量的最大電流和最大電壓分別是多大？___________________
問題：滿偏電流Ig、內(nèi)阻Rg、滿偏電壓Ug三者之間有什么關(guān)系？________________
3、理解將將表頭改裝成電流表和電壓表的原理
問題：表頭G的滿偏電流Ig和滿偏電壓Ug一般都比較�。砍梯^小），如果要測量較大的電流怎么辦？我們能否自己設(shè)計電路將它改造讓它測較大的電流？要測較大的電壓又如何改造？在下面方框中分別畫出你設(shè)計的電路圖。
①把表頭改裝成電流表的方法： ①把表頭改裝成電流表的方法：
②把表頭改裝成電流表的原理： ②把表頭改裝成電流表的原理：
問題：對照萬用電表的電路圖，請說明，測電流時轉(zhuǎn)換開關(guān)接接哪個端口？測電壓又要接哪個端口呢？
思考：接1端口和2端口測電流，哪個量程大？3和4呢？
4 、電阻檔（歐姆表）的原理與刻度
萬用電表還可以測電阻，又是什么原理呢？
投影：多用電表測量電阻的電路圖
（檔位開關(guān)接5端口，內(nèi)有電源，注意電源正負(fù)極與紅黑表筆的連接情況）
原理：利用閉合電路的歐姆定律。
練習(xí)：利用閉合電路歐姆定律，寫出待測電阻為零時，通過表頭的電流的表達(dá)式：
練習(xí)：利用閉合電路歐姆定律，寫出待測電阻為RX時，通過表頭的電流的表達(dá)式：
問題：歐姆表的“0”刻度在表盤的左邊還是右邊？
歐姆表的刻度均勻嗎？
為什么要設(shè)置調(diào)零電阻？
（三）反思總結(jié)
(四)當(dāng)堂檢測
1、動手練一練
實驗一：用萬用電表的直流電流檔測通過小燈泡的電流；
用萬用電表的直流電壓檔測小燈泡兩端的電壓；
提示：使用萬用表時請同學(xué)們注意幾個問題：
（3）這就類似使用安培表測電流、使用伏特表測電壓；
②使用前要檢查機械零位，進(jìn)行機械調(diào)零。若一開始表頭指針不正對電流的零刻度，應(yīng)調(diào)節(jié)機械零點調(diào)節(jié)旋紐，使指針正對電流零刻度；
③表盤面上“+”、“－”插孔，表示直流電流檔、直流電壓檔的正、負(fù)接線柱。因此，不管測什么項目，首先將紅表筆插入“+”插孔，將黑表筆插入“－”插孔，測量時使電流從紅表筆流入，從黑表筆流出；
④無論是測電流還是電壓，都應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍�，一是不能超過量程，二是要使指針盡量處在接近滿刻度處，這樣測量的值比較準(zhǔn)確。
2、動手練一練：學(xué)會用萬用表歐姆檔測電阻；（學(xué)步驟，學(xué)讀數(shù)）
實驗二： 測小燈泡的電阻；測滑動變阻器的電阻。（要斷開原電路、重新調(diào)零）
提示：①使用多用電表測電阻時，應(yīng)先估計待測電阻的阻值，選擇合適的倍率檔，使指針停在表盤刻度的中央附近，這樣測量的值比較準(zhǔn)確；測量前要進(jìn)行“Ω”調(diào)零（將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)“Ω”調(diào)零旋紐，使指針對準(zhǔn)歐姆刻度線的零刻度上）。③測量時接紅、黑表筆接在待測電阻兩端，然后讀數(shù)。
實驗三： 判斷二極管的質(zhì)量和極性
問題：二極管的有什么樣的特性？
如何判斷二極管正負(fù)極？
如何判斷二極管的質(zhì)量好壞？
問題：我們平時用完手電筒后要不要關(guān)掉？現(xiàn)在我們不再使用萬用電表了，也要把它關(guān)掉收好，怎么關(guān)掉它呢？
3、用萬用表查找電路故障
以上我們使用萬用表分別測量了電流、電壓、電阻，萬用電表還可以做很多事，請大家看下面這道題：
如圖所示電路，閉合開關(guān)后燈泡不亮，請找出故障。
1、可能是什么原因？
2、如何利用多用電表找出哪部分發(fā)生了什么樣的故障？
你有幾種辦法？
課后練習(xí)與提高
多用電表表頭的示意圖如右。
（1） 當(dāng)指針位置如圖中白三角箭頭所示,則測量的是______,測量結(jié)果為___________.
（2）當(dāng)指針位置如圖中白三角箭頭所示,正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小,那么接下來的操作步驟應(yīng)該依次為:①_________________,②_________________,③__________________.
（3）測量結(jié)束后應(yīng)將選擇開關(guān)撥到_________或者_(dá)___________.
答案：（1）電阻 3400Ω （2） 選擇開關(guān)置于×1k檔 紅黑表筆短路歐姆調(diào)零 將待測電阻與多用表表筆串聯(lián)測量讀數(shù)（3）OFF檔 交流電壓最高檔
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