2.2.2电压表（简单直流电路）（教案）《电工技术基础与技能》（高教版）

2.2.2电压表（简单直流电路）（教案）《电工技术基础与技能》（高教版） 【教学目标】 （一）知识目标 1. 理解电压表的基本结构和工作原理，能够识别电压表的量程、分度值等基本参数。 2. 掌握电压表在简单直流电路中的连接方法，包括与被测电路的并联关系。 3. 学会根据电压表的读数计算电路中的电压值。 （二）能力目标 1. 通过实际操作电压表，提高学生的动手能力和电路连接的技能。 2. 能够运用电压表对简单直流电路中的电压进行测量和分析，培养学生解决实际电路问题的能力。 3. 培养学生观察、分析和归纳总结的能力，例如通过对不同电路中电压表读数的分析，总结电压规律。 （三）素质目标 1. 在电路实验操作过程中，培养学生严谨的科学态度和实事求是的精神。 2. 通过小组合作完成实验和讨论，增强学生的团队协作能力和沟通能力。 3. 激发学生对电工技术的学习兴趣，培养学生的创新思维和探索精神。 【重点难点】 （一）重点 1. 电压表的结构、量程、分度值和读数方法。 2. 电压表在简单直流电路中的正确连接方式。 （二）难点 1. 理解电压表的工作原理，尤其是与被测电路并联时对电路的影响。 2. 根据电路要求正确选择电压表的量程，以确保测量的准确性和安全性。 【教学方法】 1. 讲授法 - 在讲解电压表的基本结构、工作原理和相关概念时，采用讲授法。例如，详细讲解电压表是如何根据电磁感应原理或者其他原理（依据教材内容）将电压信号转换为指针的偏转或者数字显示的。 - 向学生介绍电压表的量程、分度值等基本参数时，通过讲授法让学生明确这些参数的含义和重要性。 2. 演示法 - 在讲解电压表的连接方法时，教师在实验台上进行实际的演示操作。展示如何正确地将电压表与被测电路进行并联，连接时要注意的导线连接顺序、正负极的连接等要点。 - 演示不同量程下电压表的读数方法，让学生直观地看到指针在不同刻度下所代表的电压值，以及数字电压表的显示方式。 3. 实验法 - 安排学生分组进行简单直流电路中电压测量的实验。每个小组配备相应的电源、电阻、导线和电压表等实验器材。 - 学生通过实验，亲身体验电压表的使用过程，测量不同电路结构（如串联电路、并联电路）中的电压值，并记录实验数据。 - 在实验过程中，教师巡视各个小组，及时纠正学生的错误操作，解答学生遇到的问题。 4. 讨论法 - 在学生完成实验后，组织学生进行小组讨论。讨论的内容包括实验过程中遇到的问题、电压表读数的准确性、不同电路结构中电压的分布规律等。 - 每个小组选派代表进行发言，分享小组讨论的结果。然后全班同学共同进行分析和总结，加深对电压表相关知识的理解。 【学生分析】 从之前的教学情况来看，学生对电工技术基础与技能这门课程的兴趣较为浓厚，但在电路知识的学习上存在一定的差异。部分学生对电路概念和原理的理解能力较强，能够较快地掌握新知识；而有些学生则需要更多的时间和实例来理解。在动手操作方面，大多数学生都表现出较高的积极性，但也有少数学生存在操作不够规范、缺乏耐心等问题。在本节课的教学中，需要关注不同层次学生的学习需求，采用多种教学方法相结合，让每个学生都能在知识和技能上得到提升。 【教学过程】 （一）导入新课 1. 回顾上节课学习的简单直流电路的相关知识，如电路的组成部分（电源、导线、用电器、开关等），提问学生在一个简单电路中，如何知道电源提供了多少电压，用电器两端的电压是多少等问题。 2. 展示一个带有灯泡的简单直流电路，提出问题：如果我们想要知道灯泡两端的电压，该怎么办呢？从而引出本节课要学习的电压表。 （二）讲授新课 1. 电压表的基本结构和工作原理 - 结合教材中的插图和实物，向学生介绍电压表的基本结构。指出电压表主要由表头（通常是灵敏电流计）、电阻（分压电阻）、表盘、指针等部分组成。例如，以教材中提到的电磁式电压表为例，详细解释表头中的线圈在磁场中受到电磁力的作用而发生偏转，通过分压电阻将被测电压按比例转换为表头能够测量的小电压信号，从而使指针发生偏转，指示出相应的电压值。 - 对于数字电压表，可以简单介绍其内部的模数转换电路，将模拟电压信号转换为数字信号进行显示的基本原理，但不需要过于深入技术细节。 2. 电压表的量程和分度值 - 讲解量程的概念，即电压表能够测量的最大电压值。展示不同量程的电压表实物，如0 - 3V、0 - 15V等量程的电压表。 - 以0 - 3V量程的电压表为例，解释分度值的含义。如果电压表的表盘上共有30个小格，那么分度值就是3V÷30 = 0.1V，表示每一小格代表0.1V的电压变化。 - 强调在测量电压之前，必须要先观察电压表的量程和分度值，这对于准确读数非常重要。 3. 电压表的读数方法 - 结合实物和表盘模型，讲解电压表的读数方法。 - 对于指针式电压表，读数时首先要确定电压表所使用的量程，然后根据指针所指的位置进行读数。如果指针在两个刻度线之间，要进行估读。例如，量程为0 - 3V的电压表，指针指在1.5V和1.6V之间，更靠近1.5V，若分度值为0.1V，则读数可以估读为1.52V。 - 对于数字电压表，直接读取显示的数字即可，但要注意数字的单位。 4. 电压表在简单直流电路中的连接 - 强调电压表必须与被测电路并联连接。结合电路图，解释为什么要采用并联连接方式。可以类比水流，如果要测量水管中某一段的水压，需要将测量水压的仪器与该段水管并联，电压的测量也是同样的道理。 - 以一个简单的串联电路（包含电源、电阻和开关）为例，演示如何正确地将电压表并联在电阻两端来测量电阻两端的电压。在连接过程中，要特别提醒学生注意电压表正负极的连接，必须使电压表的正极连接电路中靠近电源正极的一端，负极连接靠近电源负极的一端。 - 展示错误的连接方式（如串联连接），并分析这种连接方式会导致的后果，如电路无法正常工作、电压表可能损坏等。 5. 电压表在不同电路中的应用实例 - 串联电路中的电压测量 - 构建一个由两个电阻R1和R2串联、电源电压为U的简单直流电路。 - 让学生预测两个电阻两端的电压之和与电源电压的关系。 - 学生分组进行实验，使用电压表分别测量R1两端的电压U1、R2两端的电压U2以及电源电压U。 - 通过实验数据，引导学生发现串联电路中电压的分配规律：U = U1+U2，即串联电路中总电压等于各部分电路电压之和。 - 并联电路中的电压测量 - 构建一个由两个电阻R3和R4并联、电源电压为U'的简单直流电路。 - 学生分组进行实验，使用电压表分别测量R3两端的电压、R4两端的电压以及电源电压。 - 通过实验数据，引导学生发现并联电路中电压的规律：各支路两端的电压相等，且等于电源电压，即U3 = U4 = U'。 （三）小结 1. 电压表的基本结构、工作原理、量程、分度值和读数方法。 2. 电压表在简单直流电路中的正确连接方式，包括与被测电路的并联关系以及正负极的连接。 3. 串联电路和并联电路中电压的规律，通过电压表测量实验进行了验证。 （四）课堂检测 1. 填空题 （1）电压表的量程是指__________，分度值是指__________。 答案：电压表能够测量的最大电压值；表盘上每一小格代表的电压值。 （2）在串联电路中，总电压__________各部分电路电压之和（填“等于”或“不等于”）。 答案：等于 2. 选择题 （1）使用电压表测量电压时，下列说法正确的是（ ） A. 电压表可以串联在电路中 B. 电压表不需要考虑正负极的连接 C. 必须先确定电压表的量程再进行测量 D. 电压表的读数不需要估读 答案：C （2）在一个并联电路中，已知电源电压为6V，若用电压表测量其中一条支路电阻两端的电压，则电压表的读数为（ ） A. 3V B. 6V C. 12V D. 取决于电阻的大小 答案：B 3. 简答题 （1）简述电压表的工作原理（以电磁式电压表为例）。 答案：电磁式电压表主要由表头（灵敏电流计）、分压电阻等组成。表头中的线圈置于磁场中，当被测电压接入时，通过分压电阻将电压按比例转换为适合表头测量的小电压信号，该电压信号使线圈中有电流通过，线圈在磁场中受到电磁力的作用而发生偏转，从而带动指针偏转，指针偏转的角度与被测电压成正比，进而在表盘上指示出相应的电压值。 （2）在测量电压时，如果电压表的指针反向偏转，可能是什么原因造成的？如何解决？ 答案：可能是电压表的正负极接反了。解决方法是将电压表的正负极正确连接，即电压表的正极连接电路中靠近电源正极的一端，负极连接靠近电源负极的一端。 4. 操作题 （1）给定一个简单直流电路，包括电源（3V）、一个电阻（10Ω）和一个开关，要求使用电压表测量电阻两端的电压。请画出正确的电路图，并写出测量步骤。 答案： 电路图：电源正极连接开关一端，开关另一端连接电阻一端，电阻另一端连接电源负极。电压表的正极连接电阻靠近电源正极的一端，负极连接电阻靠近电源负极的一端，电压表与电阻并联。 测量步骤： ① 观察电压表的量程和分度值，确保量程大于等于3V（如0 - 3V量程）。 ② 闭合开关，使电路接通。 ③ 读取电压表的指针所指刻度，根据量程和分度值计算出电阻两端的电压值。 （2）现有一个由两个电阻（R1 = 5Ω，R2 = 10Ω）串联组成的电路，电源电压为9V。请使用电压表分别测量R1和R2两端的电压，并计算出总电压，验证串联电路电压规律。 答案： 测量步骤： ① 按照串联电路的连接方式连接电路，电源正极连接R1一端，R1另一端连接R2一端，R2另一端连接电源负极。 ② 将电压表并联在R1两端，观察电压表量程（如0 - 3V量程合适），闭合开关后读取R1两端电压U1。 ③ 将电压表并联在R2两端，若量程合适（如0 - 9V量程），闭合开关后读取R2两端电压U2。 ④ 计算总电压U = U1 + U2。 根据欧姆定律I = U / (R1 + R2) = 9V / (5Ω+ 10Ω)= 0.6A， 则U1 = I×R1 = 0.6A×5Ω = 3V，U2 = I×R2 = 0.6A×10Ω = 6V，U = U1+U2 = 3V + 6V = 9V，验证了串联电路中总电压等于各部分电路电压之和的规律。 六、教学反思 在本节课的教学过程中，通过多种教学方法的综合运用，学生对电压表的相关知识和在简单直流电路中的应用有了较好的掌握。在讲授过程中，结合实物、电路图和实验操作，使抽象的知识变得更加直观和易于理解。然而，在教学过程中也发现了一些问题。例如，部分学生在电压表读数时，对于估读的把握还不够准确，需要在今后的练习中加强训练。在实验操作环节，虽然大部分学生能够正确地连接电路和使用电压表，但仍有少数学生操作不够熟练，存在连线不规范、操作速度较慢等问题。在今后的教学中，可以增加更多的实验操作练习时间，让每个学生都能熟练掌握电压表的使用技能。同时，在小组讨论环节，虽然学生们能够积极参与讨论，但讨论的深度和广度还有待进一步提高，教师可以通过提出更具启发性的问题来引导学生进行更深入的思考和讨论。 七、课后作业 1. 复习本节课所学的电压表的相关知识，包括结构、原理、读数方法等。 2. 完成教材上关于电压表的练习题，重点关注量程选择、读数和电路连接的相关题目。 3. 设计一个简单的直流电路，包含至少三个电阻，使用电压表测量其中两个电阻两端的电压，并写出详细的设计思路、电路图和测量步骤。 学科网（北京）股份有限公司 $$