1、多用电表的使用教案第八讲：多用电表的使用、测量电源电动势和内阻、逻辑电路适用学科高中物理适用年级高中二年级适用区域全国人教版课时时长（分钟）120知识点1.欧姆表2.万用表的结构与使用3.实验:测量电源的电动势和内阻4.简单的逻辑电路教学目标（一）知识与技能：1.理解并掌握欧姆表和多用电表的制作原理。2.了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法3.知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法（二）过程与方法：1.动手操作，学会用多用电表测量小灯泡的电压、电流、及二极管的正、反向电阻。2.突出学生自主探究、交流合作为主体的学习方式（三）情感、态度与价值观：1.培养学生探索
2、、发现，勇于创新的精神。2.使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。3.体验物理知识与实践的紧密联系；教学重点1.欧姆表和多用电表的制作原理和使用方法2.掌握实验原理和方法，学会处理实验数据3.三种门电路的逻辑关系教学难点1.理解欧姆表和多用电表的制作原理和使用方法2.学习用图象法处理实验数据3.三种基本门电路的逻辑真值表教学过程一、复习预习教师：我们已经学习过把电流表改装成电压表和量程较大的电流表的原理，下面请同学们画出改装的原理图。学生：在练习本上画出
3、改装的原理图。师生互动：对学生画的改装原理图进行点评。教师：能否将电流表改装成测量电阻的欧姆表呢？下面我们就来探究这方面的问题。二、知识讲解考点/易错点1欧姆表教师活动：带领学生看课本例题1.教师引导学生分析、求解，对求解结果进行总结、点评。教师：通过以上计算同学们有何启发？如何将电流表转换成直接测量电阻的仪表？谈谈你的设想。学生讨论，：将电流表的“10mA”刻度线标为“0”，“5mA”刻度线标为“150”，其它电流刻度按的规律转为电阻的标度，这样，电流表就改装成了直接测电阻的仪器。教师（总结）：如图所示,这就是一个最简单的欧姆表的电路原理图。实际的欧姆表就是在这个原理的基础上制成的。1.工作
4、原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，它的原理如图所示，G是电流表(表头)，内阻为Rg，满偏电流Ig，电池电动势E，内阻为r，电阻R是可变电阻，也叫调零电阻当红、黑表笔相接时(如图所示)相当于被测电阻Rx0，调节R的阻值使Ig，则表头的指针指到满刻度，所以刻度盘上指针指在满偏处定为刻度的零点，(rRgR)是欧姆表的内阻当红、黑表笔不接触时(如图所示)，相当于被测电阻Rx，电流表中没有电流，表头指针不偏转，此时指针所指位置是刻度的“”点欧姆表的读数(1)当欧姆表未接入电阻，处于断路状态，即Rx时，电路中没有电流，指针不偏转，故刻度盘最左端为处，故当电路接入电阻后如偏转角度很小，表明被测电阻较大
5、(2)当欧姆表表笔直接相连，即Rx0时，电路中电流最大，指针满偏，故电阻零刻度在最右端满偏电流处(3)Rx与I是非线性关系，故电阻挡表盘刻度不均匀从表盘上看，“左密右疏”，电阻零刻度是电流最大刻度，电阻“”刻度是电流零刻度考点/易错点2、多用电表教师：将电压表、电流表、欧姆表组合在一起就成了多用电表。学生讨论，画电路图。教师：（投影）如图所示。说出哪些位置是电流挡、哪些位置是电压挡、哪些位置是欧姆挡？哪些位置的量程比较大？学生讨论发言。上图是简化的多用电表电路图它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电
6、阻测量端测量时，黑表笔插入“”插孔，红表笔插入“”插孔，并通过转换开关接入与待测量相应的测量端使用时，电路只有一部分起作用教师：如图所示。向学生介绍指针式多用电表和数字式多用电表的外形和各部分结构。实验练习使用多用电表准备（1）观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程；（2）检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀调整机械调零旋钮使指针指零；（3）将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔；注意事项:(1)多用电表内部构造及测量原理(2)量程选择在原理上，利用欧姆挡可测量从0的电阻阻值，由于其刻度线分度的变化是非线性的，且高阻区的刻度较密电阻值不易读准，误差
7、大；而接近零欧姆处虽然刻度较稀，读数误差小，但乘上相应的大倍率，误差同样会变大所以，测量时必须选择合适的挡，使表头指针尽可能停在中心值R中的附近，一般在0.1R中10R中的刻度范围内，读数较为准确若发现指针偏转角较小，应换大倍率的挡；反之，则换小倍率的挡测电压、电流时，则应使指针偏角尽可能大，这样相对误差较小(3)欧姆调零对于不同的欧姆挡，其内阻都是不相同的，因此用它测电阻时，每次换挡后和测量前都必须将两表笔短接，进行一次欧姆调零(注意：电阻挡的零位在刻度的右端)以防止测量时产生零误差若调零时，发现指针总调不到零位，说明电池的电能不足，应调换电池否则会因电池电动势变小，内阻增大，使测量结果不准
8、确(4)严禁在有电流流过的电阻上测阻值在测电阻前，必须将待测电阻与电源断开，否则相当于在欧姆挡内又加了一个电源，这不仅会影响测量结果，还可能损坏表头(5)防止其他电阻并入测量焊接在电器设备中的电阻前，一般须将待测电阻的一端焊下，以免受电路中其他并联电阻的影响，从而使读数变小；同理，在测量单独的高值电阻时，也不应用两手分别将两表笔的金属端与待测电阻的两端捏在一起，以防止将几百千欧的人体电阻并入(6)读数指针稳定后才能读数，且应将表针示数乘以选择开关所指的倍数，如转换开关对准的位置是R1 K，示数应1000，方是被测电阻的欧姆数电压、电流的读数同样要看清选择开关选择的量程(7)注意表笔极性在测量一
9、些有极性元件的等效电阻时(如晶体管电解电容等)必须注意表笔的极性插入正插孔的红表笔与欧姆挡内电池的负极相连，为负表笔；插入负插孔的黑表笔与欧姆挡内电池的正极相连，为正表笔若用多用电表来测电流、电压时，表盘上的“”、“”号相当于电流表、电压表的正、负接线柱(8)不能直接测额定电流、电压小的元件对于高灵敏度表头(如灵敏电流表)，允许通过的电流很小，很容易烧坏，所以不能直接利用欧姆挡测内阻(课本上利用半偏法测之)；另外，欧姆挡的高阻挡R10 K，一般均采用9 V225 V的电池，所以，也不能直接用来测耐压低的元件(9)选择开关的安全位置多用电表在使用完毕后，应将挡位选择开关旋至交流电压最高挡，使多用
10、电表相当于一个阻值较大的电阻(或OFF挡)，或者拔出表笔，以防止在欧姆挡时两表笔短接而白白消耗电池(10)长期不用时，应取出电池，以防止电池漏电；安装电池时，应注意电池极性和额定值，确保安装正确实验：学会使用多用电表(1)测量直流电压将功能选择开关旋到直流电压挡根据待测电压的估计值选择量程，如果难以估测待测电压值，应按照从大到小的顺序，先将选择开头旋到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量测量时，用红、黑测试笔使多用电表跟小灯泡L并联，注意使电流从“”插孔流入多用电表，从“”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S，如图所示(2)测量直流电流多用电表直流电流挡与电流
11、表原理相同，测量时应使电表与待测电路串联红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔测量时，使电流从红表笔流入(即红表笔接与电源正极相接的一端)，从黑表笔流出(即黑表笔接与电源负极相接的一端)如图所示多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流测电流时，选择适当的量程，使表针偏转尽量大一些，测量结果比较准确(3)测二极管的正反向电阻关于晶体二极管晶体二极管是用半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极它的符号如图所示欧姆表中电流的方向。从黑表笔流出，经过待测电阻，从红表笔流入。测正向电阻：将选择开关置于欧姆表的“10”挡，短接红、黑表笔，转动调整欧姆零点的旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零
12、位置。黑表笔接二极管正极、红表笔接二极管负极，（如图2.8-11）读出欧姆表指示的电阻数值。乘以倍率，记下正向阻值。测反向电阻：将选择开关置于欧姆表的“1000”挡，短接红、黑表笔，转动调整欧姆零点的旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置。黑表笔接二极管负极、红表笔接二极管正极（如图2.8-12），读出欧姆表指示的电阻数值。乘以倍率，记下反向阻值。考点/易错点3、测量电源的电动势和内阻(1)、实验原理提出问题：现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，你需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？学生讨论后，可以得到多种实验方案。（1）用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图所示原
13、理公式：实验中改变变阻器的阻值，从电压表、电流表中读出几组U和I，由UEIr，得E，r.（2）用电流表、电阻箱测量。如图所示：原理公式：（3）用电压表、电阻箱测量。如图所示：原理公式：这几种方法均可测量，今天我们这节课选择第一种测量方案。(2)、实验方法教师：伏安法测电源电动势和内阻的步骤1恰当选择实验器材，照图连好实验仪器，使开关处于断开状态且滑动变阻器的滑动触头滑到使接入电阻值最大的一端2闭合开关S，接通电路，记下此时电压表和电流表的示数3将滑动变阻器的滑动触头由一端向另一端移动至某位置，记下此时电压表和电流表的示数学生：阅读教材，解决以上问题。在教师指导下完成实验，要记录至少六组实验数据
14、。(3)、数据处理原则上，利用两组数据便可得到结果，但这样做误差会比较大，为此，我们可以多测几组求平均，也可以将数据描在图上，利用图线解决问题。明确：（1）图线的纵坐标是路端电压，它反映的是：当电流强度I增大时，路端电压U将随之减小，U与I成线性关系，U=E-Ir。也就是说它所反映的是电源的性质，所以也叫电源的外特性曲线。（2）电阻的伏安特性曲线中，U与I成正比，前提是R保持一定，而这里的U-I图线中，E、r不变，外电阻R改变，正是R的变化，才有I和U的变化。实验中至少得到5组以上实验数据，画在图上拟合出一条直线。要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使
15、偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度。讨论：将图线延长，与横纵轴的交点各代表什么情况？归纳：将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电源电动势E。横轴截距点（路端电压U=0）意味着短路情况，它的数值就是短路电流。说明：两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，计算r时选取直线上相距较远的两点求得。考点/易错点4、简单逻辑电路教师介绍：A、数字信号与模拟信号（1）数字信号在变化中只有两个对立的状态：“有”，或者“没有”。而模拟信号变化则是连续的。（2）调节收
16、音机的音量，声音连续变化，声音信号是“模拟”量。（3）图示数字信号和模拟信息：点评：引导学生了解数字信号和模拟信号的不同特征。下面我们将学习数字电路中最基本的逻辑电路-门电路。(1)、“与”门教师介绍：所谓“门”，就是一种开关，在一定条件下它允许信号通过，如果条件不满足，信号就被阻挡在“门”外。教师：教材图“与”逻辑电路引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。体会“与”逻辑关系。思考与讨论：谈谈生活中哪些事例体现了“与”逻辑关系。教师指出：具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。符号：（1）“与”逻辑关系的数学表达，寻找“与”电路的真值表把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮
17、为1，熄为0，图2.10-2的情况可以用表2的数学语言来描述。这种表格称为真值表。（2）总结“与”逻辑关系：有两个控制条件作用会产生一个结果，当两个条件都满足时，结果才会成立，这种关系称为“与”逻辑关系。点评：让学生理解数字信号“与”逻辑关系间的联系，对“与”逻辑关系的仔细分析，理解记住“与”逻辑的真值表。(2)、“或”门教师：（投影）如右图引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。体会“或”逻辑关系。教师指出：具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。符号：（1）“或”逻辑关系的数学表达，寻找“或”电路的真值表把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，将表3制成表4。
18、表4就是反映“或”门输入输出关系的真值表。（2）总结“或”逻辑关系：在几个控制条件中，只要有一个条件得到满足，结果就会发生。这种关系称为“或”逻辑关系。点评：让学生理解数字信号“或”逻辑关系间的联系，对“或”逻辑关系的仔细分析，理解记住“或”逻辑的真值表。(3)、“非”门教师：如右图引导学生分析开关A对电路的控制作用。体会“非”逻辑关系。教师：仍然把开关接通定义为1，断开定义为0，灯泡亮为1，熄为0，请同学们自己探究输入与输出间的关系。说明什么是“非”逻辑。学生：讨论，得出结论：输出状态和输入状态成相反的逻辑关系，叫做“非”逻辑。教师指出：具有“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路，简称“非”门
19、。符号：教师：请同学们自己画出“非”门的真值表。如下表。教师：介绍集成电路的优点。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。投影：三、例题精析考点1 欧姆表与多用电表【基础巩固】【例题1】【题干】调零后，用“10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，正确的判断和做法是()A这个电阻值很小B这个电阻值很大C为了把电阻测得更准一些，应换用“1”挡，重新调零后再测量D为了把电阻测得更准一些，应换用“100”挡，重新调零后再测量【答案】BD【解析】用欧姆表测电阻时指针偏转角度极小，说明所选择倍率(挡位)偏小，应选择更大的挡位，故D选项正确；原来选用“10”挡，偏转极小
20、，可能所测电阻很大，故B选项正确【中等强化】【例题2】【题干】使用多用电表测电阻时，下列说法中符合实际的有()A测量电阻时，两手碰着表笔的金属杆，测量值会偏小B测量电路的电阻时，如果该电路不和电源断开，可能烧坏表头C使用其它的欧姆挡时，不论电阻值多大，均不需拨动转换开关，都可测得较准确的电阻值D测灯泡电阻时，测量值比RU2/P算出的值小得多【答案】ABD【解析】测量电阻时，两手碰着表笔的金属杆，这样会并联了人体电阻，使测量值偏小，故A正确；测量电路的电阻一定要把电源和电路断开，否则可能烧坏电表，故B正确；测电阻时要选择合适的挡位进行测量，才能测得较准确的阻值，故C错误；由R算出灯泡的电阻为正常
21、发光时的阻值，此时，电阻线的温度较高，电阻率大，其阻值较大，故D正确【培优拔高】【例题3】【题干】欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有关欧姆表的使用和连接，正确的叙述是()A测电阻前要使红黑表笔相接，调节调零电阻，使表头的指针指零B红表笔与表内电池正极相连接，黑表笔与表内电池负极相连接C红表笔与表内电池负极相连接，黑表笔与表内电池正极相连接D测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻值越大 【答案】AC 【解析】每次测量电阻之前都要进行电阻调零，所以A正确；由欧姆表内部结构可知B错误，C正确；测电阻时，表针偏转角度越大，说明通过表头的电流越大，待测电阻值越小，故D错误考点2.测量电源的电
22、动势和内阻【基础巩固】【例题4】【题干】“测定电源的电动势和内阻”的实验中，下列注意事项中错误的是()A应选用旧的干电池作为被测电源，以使电压表示数的变化比较明显B应选用内阻较小的电压表和电流表C移动变阻器的触头时，不能使滑动变阻器短路造成电流表过载D根据实验记录的数据作UI图像时，应通过尽可能多的点画一条直线，并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧【答案】B【解析】该实验电流表的内阻对实验没有影响，电压表的内阻对实验有影响，电压表的内阻越大，实验的误差越小，故应选内阻较大的电压表【中等强化】【例题5】【题干】下图是根据某次实验记录数据画出的UI图像，下列关于这个图像的说法中正确的是()A纵
23、轴截距表示待测电源的电动势，即E3 VB横轴截距表示短路电流，即I短0.6 AC根据r，计算出待测电源内阻为5 D根据r，计算出待测电源内阻为1 【答案】AD【解析】在UI图像中，在U轴的截距表示电路中电流为零时的路端电压，即电源电动势，故A正确；UI图像中在电流轴上的截距不一定为短路电流，要注意坐标原点是否为(0,0)，即是否路端电压为零，故B、C错误；图线的斜率的绝对值为该电源的内阻，故D正确【培优拔高】【例题6】【题干】下面是在测某电池电动势和内阻的实验中记录的六组数据请在直角坐标系中画出UI图像，并根据图像算出待测电池的电动势和内阻.U(V)1.371.321.241.181.101.
24、05I(A)0.120.200.310.320.500.57【答案】UI图见解析1.47 V0.75 【解析】建立坐标系，利用描点法画出UI图像如图所示第四个点明显偏离，可见是偶然误差造成的，应舍去直线与纵轴的交点坐标即为电源的电动势E1.47 V，直线的斜率大小即为电源内阻r0.75 .考点3.简单的逻辑电路【基础巩固】【例题7】【题干】关于下列门电路的符号，下列说法中正确的是()A为“非”门、为“与”门、为“或”门B为“与”门、为“或”门、为“非”门C为“非”门、为“或”门、为“与”门D为“或”门、为“与”门、为“非”门【答案】C【解析】根据简单逻辑电路图可知,C正确.【中等强化】【例题8
25、】【题干】在举重比赛中，有甲、乙、丙三名裁判，其中甲为主裁判，乙、丙为副裁判，当主裁判和一名以上(包括一名)副裁判认为运动员上举合格后，才可发出合格信号，试列出真值表 【答案】见 解析【解析】设甲、乙、丙三名裁判的裁判意见为逻辑变量A、B、C，裁判结果为Y.并且对于A、B、C设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”对于Y设：上举合格为逻辑“1”，不合格为逻辑“0”根据题意综合上述假设列出真值表如表所示：ABCY00000010011001001000101111011111点拨:要判断是何种电路，应先根据条件写出真值表，再根据真值表判断是哪种门电路，故三种门电路的真值表要记清，根据题目要求
26、写出真值表，这样就可以判断是哪种逻辑门电路了.【培优拔高】【例题9】【题干】如图所示，试判断这是一个什么逻辑门电路A、B、C闭合时记“1”，断开时记“0”，P灯亮时记“1”，不亮时记“0”，试完成真值表ABCP000001010011100101101111【答案】见解析【解析】由上图可知，开关A、B、C只要有一个闭合时，灯泡便亮所以这个电路满足“或”门电路逻辑即当几个条件中只要有一个或一个以上具备就能出现某一结果所以这是一个“或”门电路其真值表(见下表).输入输出ABCP00000011010101111001101111011111四、课堂运用【基础巩固】1关于多用电表表盘上的刻度线，下列
27、说法中正确的是()A直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度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最大刻度线不对应【答案】ABC【解析】多用电表的直流电流和直流电压刻度线都是均匀的可以共用同一刻度线，A正确；电阻刻度是不均匀的，B正确；电阻刻度的零刻度即为表头满偏电流的刻度，故C正确2下图中E为电源，R1、R2为电阻，K为电键现用多用电表测量流过电阻R2的电流，将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后，正确的接法是()A保持K闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处B保持K闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a
28、处C将K断开，红表笔接在a处，黑表笔接在b处D将K断开，红表笔接在b处，黑表笔接在a处【答案】C【解析】用电流档是，开关K断开，根据电流“红进黑出”红表笔接在a处，黑表笔接在b处，故选C3如图在测定电池的电动势和内电阻实验的实物连接图中，电流表和电压表的正接线都尚未连接，为了做这个实验，应该把()A电流表正接线柱与c点相连B电流表正接线柱与b点相连C电压表的正接线柱与a点相连D电压表的正接线柱与c点相连【答案】AC【解析】测量电池电动势和内阻的实验电路如图所示所以电流表的正极接线柱应与滑动变阻器的c或d连接，故A对，B错；电压表另一端应接电源的正极，即a点，故C对、D错4若只需要粗测一节干电池
29、的电动势E，则可以用_表进行直接测定，在操作时应将表的正接线柱与干电池的_相连接，将表的负接线柱与干电池的_相连接进行上述测定的理论依据是U_.用这种方法测得的电动势的值总是比电动势的真实值要_【答案】 电压正极负极偏小【解析】粗测电源电动势，可直接把电压表接到电池的两端，将电压表的正接线柱接到干电池的正极，将电压表的负接线柱与干电池的负极相连接测定电源电动势的理论根据是闭合电路欧姆定律：UIR，因为RVr，所以UE.5利用电流表和电压表测电池的电动势和内阻所依据的公式是_，需要测量的物理量有_【答案】EUIrI、U【解析】用电压表、电流表、可变电阻（如滑动变阻器）测量。如图所示原理公式：实验中改变变阻器的阻值，从电压表、电流表中读出几组U和I，由UEIr，得
