物理必修 第三册第3节 科学测量:用多用电表测量电学量课前预习ppt课件

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第3节科学测量：用多用电表测量电学量
电压可直接用电压表测量，电流可直接用电流表测量，是否有一种仪器可用以测量电压、电流和电阻呢？本节学习使用多用电表直接测量电压、电流和电阻这些电学量。
电压表是依据串联电路的分压特点，由电流计改装而成的； 电流表是依据并联电路的分流特点，由电流计改装而成的。那么，能否利用电流计设计出直接测量电阻的仪器呢
电压表、电流表和欧姆表有着共同的组成部分——小量程的电流计。能否将这三种表的测量功能结合起来，制作一个能直接测量电压、电流、电阻的仪器呢？答案是肯定的，多用电表就是这样一种测量仪器。 多用电表也称“ 万用表 ”，是一种集测量电压、电流和电阻等功能于一体的仪器。它具有用途广、量程大、使用方便等优点，在科学实验、生产生活中应用广泛。
图 4-12 是指针式多用电表的外形图。表的上半部是表盘，该多用电表的表盘上有三条刻度线，最上方的刻度线为电阻示数，中间的刻度线为直流电压、直流电流和交流电压示数，最下方的刻度线表示量程为 2.5 V 的交流电压示数。表的下半部有选择开关，可选择欧姆挡（Ω）、直流电流挡（mA）、直流电压挡（V）和交流电压挡（ ），欧姆挡上的数值表示倍率，其他挡位的数值表示量程，测量时要注意量程和最小分度值。另外，还有标有正、负的测试笔插孔，机械调零及欧姆调零旋钮等。
在测量电流时，若选择开关对应的量程为100 mA，指针位置如图 4-14 所示。看第二排刻度线（ 可参考第三排数字 ），由此量程可确定刻度每大格值为 20 mA，每小格值为 2 mA，即测量精度为 2 mA。由于指针位置接近 92 mA，所以电流测量值为 92 mA。请思考，第二排刻度线中为何标出三排数字？
在测量电阻时，若选择倍率“×10”，指针位置如图 4-15 所示。看第一排刻度线，由刻度 10～15 有 5 小格，可确定每小格值为 1。由 指 针 位 置 可 读 得 刻 度 值 为 10.6， 倍 率 为“×10”，电阻测量值为 106 Ω。
随着大规模集成电路的发展，数字式多用电表（ 图 4-16）逐渐得到了广泛使用。数字式多用电表利用了数字电路技术，具有多方面的优点：测量值以数字形式直接显示，读数准确，可靠性好；体积小，质量轻，操作便捷；挡位多，功能全，适用性广等。
3.用多用电表测量电学量
（1）用多用电表测量电路元件的电压值。 （2）用多用电表测量电路元件的电流值。 （3）用多用电表测量电阻的电阻值。
多用电表、不同阻值的电阻、学生电源、小灯泡、滑动变阻器、开关、导线等。
多用电表的核心是一个直流灵敏电流计 G，即表头。表头与电阻、开关等组成不同的测量电路。 图 4-17 是一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图。
用多用电表测直流电流和电压的原理，实质上就是我们学过的分流和分压原理。在图 4-17 中，若将选择开关拨至触点“1”或“2”，可构成不同量程的电流表；若将选择开关拨至触点“3”或“4”，可构成不同量程的电压表；若将选择开关拨至触点“5”，可构成欧姆表。
（1）用多用电表测量电路元件的电压值 ①按图 4-18 所示电路图连接实验器材，给小灯泡供电。 ②观察多用电表指针是否在零刻度。若不在零刻度，则用螺丝刀转动机械调零旋钮，使指针停于左端零刻度。 ③将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，使其量程大于小灯泡两端电压的估计值。 ④将两表笔分别接触灯泡两端的接线柱，读出小灯泡两端的电压。
（2）用多用电表测量通过电路元件的电流值参照图 4-18 所示电路图，写出用多用电表测量小灯泡工作时电流值的实验步骤，并完成相关操作。 （3）用多用电表测量电阻的电阻值 ①检查多用电表指针是否仍在左端零刻度。 ②估测待测电阻的电阻值，将多用电表的选择开关旋至合适倍率的欧姆挡。 ③将黑、 红表笔短接， 调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处。
④将表笔搭在待测电阻两端，读取被测电阻的阻值。通常电阻上的标称值与测量值之间有误差，算出对应的相对误差。 ⑤实验完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置或交流电压最高挡；若长期不用，应取出电池。
与同学分享测量结果，讨论多用电表的使用方法、读数要领、实验误差及如何应用于实际生活等方面的问题。请测量二极管的正、反向电阻，讨论并体会二极管的单向导电性。
（2）多用电表使用的注意事项 测试前，先检查指针是否指在左端“0”刻线，若没有，则要机械调零。测电阻时还要欧姆调零。测试时，手不要碰表笔的金 属触针，以保证安全和准确测量。测电压时，红表笔接触点的电势高于黑表笔接触点的电势；测电流时，电流应从红表笔流入电表。
能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题；会写实验步骤，能用多用电表测量电压、电流和电阻，能注意实验安全；能分析实验数据，测得相关电学量，会分析实验误差；能撰写完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，能有针对性地反思交流过程与结果。 注意提升实验数据读取能力、联系实际的能力及交流讨论能力。 ——科学探究
取两根长 8 ～ 10 cm、内径约 2 cm、两端开口的玻璃管（ 或塑料管 ），先将两玻璃管的一端用塞子堵住，分别注入自来水、盐水，再用塞子堵住另一端。在两端塞子上插入针或硬导线作为引线。 估计自来水和盐水的电阻值（ 或测试 ），选取合适倍率的欧姆挡。 用多用电表分别测量自来水和盐水的电阻（图 4-19）， 验证你所估计的电阻值和所选择的倍率挡的准确程度
1. 请撰写“ 用多用电表测量电学量 ”的实验报告，注意在报告中呈现设计的实验步骤、实验表格，以及数据分析过程和实验结论，并有针对性地讨论测量时的注意事项。
2. 甲、乙两位同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时，都把选择开关旋到“×100”挡，并能正确操作。他们发现指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“×1 k”挡，乙把选择开关旋到“×10”挡，但乙重新欧姆调零，而甲没有。两个同学的选挡谁正确？操作谁正确？为什么？
3. 关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法正确的是 A. 直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一个刻度盘 B. 电阻刻度是不均匀的 C. 电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应 D. 电阻刻度上的零刻度与直流电流的零刻度线相对应
4. 在使用多用电表测电阻时，要先将两表笔短接，调节表上欧姆调零旋钮，使指针指到表盘上电阻的示数为 处。测量某电池的路端电压时，要将红表笔接到电池的极；测量电流时，要使电流由 表笔流入多用电表。
5.在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻 R₁和 R₂ 以及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某同学想先将多用电表的红表笔连接电源的正极 a，再将黑表笔分别连接电阻器 R₁ 的 b 端和 R₂的 c 端，并观察多用电表指针的示数在下列选挡中，符合操作规程的是 A. 直流 10 V 挡 B. 直流 0.5 A 挡 C. 直流 2.5 V 挡 D. 欧姆挡
（2）若是选用量程为 50 mA 的电流挡测量电流，则所测电流为 mA ；若是选用量程为 250 mA 的电流挡测量电流，则所测电流为 mA。 （3）若是选用量程为 10 V 的电压挡测量电压，则所测电压为 V。