(讲义)第4章 第3节 科学测量：用多用电表测量电学量-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第3节　科学测量：用多用电表测量电学量 学习任务 1．知道欧姆表的内部结构，测量原理以及刻度特点，了解测量时读数方法，能解决相关物理问题。 2．能够使用多用电表测量电压、电流及电阻，并能正确读数。进一步理解闭合电路欧姆定律，学会解决相关问题并会计算。 3．掌握用多用电表测电压、电流和电阻的操作步骤，能够分析实验数据，会分析实验误差，提升实验数据处理能力和交流讨论能力。 4．通过学习多用电表的构造、原理及使用，体验科学技术对人类进步的巨大作用，培养爱国爱科学的热情，激发学习兴趣。 知识点一　认识多用表 1．欧姆表测量原理 如图所示，在满偏电流为Ig、内阻为Rg的电流计上串联一个电动势为E、内阻为r的电源和一个可变电阻R1，AB两端接有一个待测电阻R。根据闭合电路欧姆定律，回路中的电流I＝，则待测电阻R＝－(R1＋r＋Rg)。在E、R1＋r＋Rg不变的情况下，待测电阻R与回路中电流I有着一一对应关系，由此便可在电流计刻度盘上直接标识电阻R，这就是欧姆表。 2．多用表 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，可以将它们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。多用表就是这样一种测量仪器。 3．多用表的外形 指针式多用电表 　用多用电表测电阻时，要注意读数乘以倍率才是所测电阻的数值。 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)欧姆表的红表笔接内部电源的负极。 (√) (2)欧姆表的零刻度在表盘的最右端。 (√) (3)测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔。 (√) 知识点二　多用表的读数 指针位置如图所示。 (1)测直流电压时，若选择开关对应的量程为2.5 V，看第二排刻度线，由此量程可确定刻度每大格值为0.5_V，每小格值为0.05_V。可读得电压准确值为1.45V，估读值为小格值的，即0.01V，所以电压测量值为1.46V。 (2)测电流时，若选择开关对应的量程为100 mA，看第二排刻度线，由此量程可确定刻度每大格值为20 mA，每小格值为2mA。由于指针位置接近58mA，所以电流测量值为58mA。 (3)测量电阻时，若选择倍率“×10”，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106Ω。 知识点三　用多用电表测量电学量 1．实验目的 (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。 2．实验器材 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。 3．实验原理与设计 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。 如图所示是一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图。 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。在图中，R6为可变电阻，R′(即R5＋R6)称为调零电阻。 4．实验步骤 (1)用多用电表测量电路元件的电压值 ①按如图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(1)中电路图，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。 5．多用电表使用的注意事项 (1)测量前，先机械调零，再将红、黑表笔分别插入正、负测试笔插孔。 (2)测量时，应把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，读数时，要读跟选择开关的挡位相应的刻度盘上的示数。 (3)测电流、电压时，选择恰当的量程，使指针应偏转到满刻度的以上。 (4)测电阻时，先估测电阻阻值，将选择开关拨到适当倍率，将红、黑两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针恰好停在“电阻挡”刻度线的零