新教材2023年高中物理第11章电路及其应用5串联电路和并联电路课件新人教版必修第三册

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第十一章　电路及其应用5．实验：练习使用多用电表目标体系构建【课程标准】1．认识多用电表表盘刻度特点和各测量功能区域。2．会用多用电表测量电压、电流、电阻。3．会用多用电表测量二极管的正反向电阻。【素养目标】课前预习反馈 　　　认识多用电表如图是一种多用电表外形图，表的上半部分为________，下半部分是____________，周围标有___________的区域及量程。表头　知识点 1选择开关　测量功能　　　　多用电表的使用1．机械调零：用小螺丝刀轻轻转动表盘下面的指针定位螺丝，使指针处于左端__________位置。2．选好正确挡位及量程：测量前一定要明确测量的物理量，然后转动____________，确定挡位并选择一个合适的量程。3．正确接入测量电路：正确选好挡位和量程后，将红、黑表笔接入电路。零刻度　知识点 2选择开关　①测量电压时要与电路________。②测量电流时要与电路________。③测量电阻时，应将电阻与其他电路断开，测量前先将多用电表的选择开关旋至________挡，选择合适的倍率挡，将两表笔________，进行欧姆调零，若需要换挡时，必须重新进行欧姆调零。④测量完毕，应将选择开关置于“__________”挡或交流电压的________挡，并拔出表笔，若长期不用，还应将电池取出。并联　串联　欧姆　短接　OFF　最高　　　　数字式多用电表如图是某种数字式多用电表。数字式多用电表的测量值以_______ _____直接显示，使用方便。数字形　知识点 3式　『判一判』(1)使用多用电表前要先进行机械调零。 (　　)(2)多用电表的电流挡、电压挡和电阻挡共用一个表头。 (　　)(3)使用电阻挡测电阻先要进行调零。 (　　)√　√　√　(4)用多用电表测电压U时电流从红表笔流入多用电表，测电阻R时电流从红表笔流出多用电表。 (　　)(5)对于多用电表盘上的刻度线，直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度线，电阻刻度线是不均匀的，欧姆表指针偏转角越大，表明被测电阻越小。 (　　)×　√　『选一选』某同学用多用电表测电阻时，先将选择开关旋到“×10”挡位，进行欧姆调零后，再将两表笔分别接在待测电阻两端，此时表盘指针位置如图所示，则待测电阻的阻值约为 (　　)A．15 Ω B．125 ΩC．150 Ω D．1 250 Ω解析：由题图知，该电阻的阻值约为Rx＝15×10 Ω＝150 Ω。C　『想一想』如图所示是多用电表的表盘，请思考：(1)用欧姆表测导体的电阻，欧姆表的刻度分布具有什么特点呢？(2)电阻挡的零刻度为什么在刻度盘最右端？解析：(1)欧姆表的刻度左边密集，右边稀疏，刻度不均匀。(2)当所测电阻Rx＝0时，电流表中的电流最大，此时为表头的满偏电流，所以电阻挡的零刻度在最右端。课内互动探究探究一、实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管，定值电阻(大、中、小)三个。多用电表的使用二、实验步骤1．测量直流电压(1)将功能选择开关旋转到直流电压挡。(2)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，应按照由大到小的顺序，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后根据试测的数值，重新确定适当的量程进行测量。(3)测量时，用红黑测试表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)(4)根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。2．测量直流电流按照右图，仿照电压的测量步骤进行测量。注意：(1)多用电表直流电流挡的单位是毫安，不能测量比较大的电流。(2)测电流时，选择适当的量程，使表针偏转角度尽量大一些，这样测量结果比较准确。3．测量电阻第一步：选择倍率挡。估计待测电阻阻值，选择适当的倍率挡，使测量时指针指在中央刻度附近，这样测量比较准确。第二步：调零。测量前，将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指在欧姆挡刻度盘零刻度处。第三步：测量。将红、黑表笔与待测电阻两端接触。读取指针示数再乘以倍率就是待测电阻阻值。第四步：测量结束要将选择开关旋转至“OFF”挡或交流电压最高挡。用多用电表测量定值电阻的注意事项：(1)每次换挡后要重新进行欧姆调零。(2)测电阻时，电流由内部电源提供，所以待测电阻必须与外界电源断开，避免损坏内部电源。(3)测电阻时，最终得到的是红、黑表笔间电阻的阻值，所以待测电阻必须与外界其他电阻断开，且不要用手接触表笔的金属杆。4．测量二极管的正、反向电阻(1)二极管的单向导电性(2)二极管具有单向导电性，加正向电压时电阻很小，加反向电压时，电阻值很大。(3)将多用电表调到欧姆挡，进行欧姆调零，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接二极管“正”极，红笔表接二极管“负”极时，电阻示数较小(正向电阻)；当黑表笔接二极管“负”极，红表笔接二极管“正”极时，电阻示数很大(反向电阻)。三、多用电表的使用注意事项1．使用多用电表“十三忌”(1)忌不调零就使用多用电表。(2)忌搞错连接方式，测电压需并联，测电流需串联。(3)忌搞反直流电流方向，直流电要从正极测试笔插孔流入，从负极测试笔插孔流出。(4)忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。(5)忌用直流电挡位测交流电。(6)忌用多用电表测不是50 Hz的交流电，普通多用电表的交流电挡位是按照50 Hz设计的，不能准确测量其他频率的交流电。(7)忌不进行欧姆表调零，就用多用电表测电阻值。(8)忌只看读数不乘倍率。(9)改换欧姆挡量程后，忌不重新调零。(10)忌把电阻同其他电路联在一起进行测量。(11)忌把电池装反。(12)忌把电池装在多用电表内长期不用。(13)多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡。典例剖析　　　　　(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮，把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在的横线上：____________a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1 kd．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔cabe　典题1(2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 (　 　)A．测量电阻时如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开D．测量阻值不同的电阻时都必须重新调零AC　解析：(1)测量几十千欧的电阻，如果选用×100，则指针不在中间刻度线附近，读数误差太大，因此应选×1 k，使用前应先进行欧姆调零，然后再进行测量；使用完毕后应将选择开关置于“OFF”挡或者交流电压最大挡，拔出表笔。(2)欧姆挡更换规律为“大小，小大”，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位。每次换挡一定要重新进行欧姆调零，但只要不换挡不需要重新调零，不管电流从哪端流入电阻，电阻的阻值是相等的，因此红、黑表笔接反不影响测量结果。测量电阻时，为避免外界电源的干扰，应该把该电阻与电路断开。方法点拨：很多同学误认为第(2)题中的B、D项也正确，主要是不理解欧姆表的原理。一个是电阻没有正、负极，不管电流从哪边流，电阻都相等；我们是换挡时重新调零，因为换挡后对应里边的内阻阻值就变了，必须重新调零，但如果测量另外的电阻，不换挡，则对应的内阻不变，不需要重新调零。对点训练1．如图所示为多用电表的示意图，试回答下列问题：(1)当选择开关位置旋至“mA”挡中的某挡位时，则测量的是____________。(2)当选择开关位置旋至“V”挡中的某挡位时，则测量的是____________。直流电流　直流电压　(3)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的某挡位时，则测量的是________。(4)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么正确的操作步骤依次是：①_________________；②______________________________；③__________________________________。(5)无论用多用电表进行何种(直流)操作测量，电流都应该是从_____表笔流入多用电表(填“红”或“黑”)。电阻　换挡位“×1 k”　将表笔短接重新进行欧姆调零　将电阻与其他元件断开后进行测量　红　解析：多用电表的选择开关放置在不同的区域，多用电表就用来测量不同的物理量。测量电阻时，指针偏转角度小，应选择更大倍率，每次换挡都要重新进行欧姆调零。无论多用电表选择开关指向哪个区域，都要求电流从红表笔流入多用电表。探究1．多用电表的表盘上共有三条刻度线，它们的作用各不相同常用的多用电表的表盘共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“∞”，右端标有“0”，是用于测电阻的，其刻度分布是不均匀的。中间的刻度线是用于测交、直流电流和直流电压的，其刻度分布是均匀的；最下面一条刻度线左侧标有“V～”是用于测交流电压的，其刻度分布是不均匀的。多用电表的读数2．在测量功能区域，各挡位所对应数值的意义各不相同测量功能区域电压挡和电流挡对应的数值表示电压表和电流表的量程，电阻挡对应的数值表示倍率。读数时，要读取跟选择开关挡位相对应的刻度值。3．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“×1 k”，示数应×1 000，才是被测电阻的电阻值。电压、电流的读数同样要看清选择开关所指的量程。将量程乘倍率即为读数。倍率等于指针所指刻度除以所选择的总刻度值(如图)。选用的刻度盘不同，倍率也不同，但读数相同。(3)选择欧姆挡“×10”挡时，对Ⅲ则有R＝100×10 Ω＝1 000 Ω。典例剖析　　　　　某同学在做多用电表测电阻的实验中：典题2(1)测量某电阻时，用“×10 Ω”挡时发现指针偏转角度过大，他应该换用“__________”挡(选填“×1 Ω”或“×100 Ω”)，换挡后，在测量前先要____________。(2)如图所示是某次使用多用电表的实验中，多用电表表盘指针所示的位置，请你读数：①如果使用的是直流2.5 V的电压挡，则读数为________ V；②如果使用的是×100 Ω的欧姆挡，则读数为__________ Ω；③如果使用的是直流10 mA的电流挡，则读数为_______ mA。×1 Ω　欧姆调零　0.85　3 000　3.4　解析：(1)根据欧姆表的工作原理可知，指针的偏角过大，说明电阻较小，即所选的倍率过大，应选择小一挡的倍率×1 Ω挡，换挡后在测量前要重新欧姆调零；(2)①如果使用的是直流2.5 V的电压挡，则每小格代表0.05 V，读数为17×0.05 V＝0.85 V；②如果使用的是×100 Ω的电阻挡，则读数为30×100 Ω＝3 000 Ω；③如果使用的是直流10 mA的电流挡，则每小格代表0.2 mA，读数为17×0.2 mA＝3.4 mA。对点训练2．如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。(1)如果多用电表是用×1 kΩ挡测量电阻，则指针位置的读数为__________________________；如果多用电表是用×1 Ω挡测量电阻，则指针位置的读数为___________。(2)如果是用直流5 mA挡测量电流，则指针位置的读数为______________；如果是用直流2.5 V挡测量电压，则指针位置的读数为____________。12.0×103 Ω(或12.0 kΩ)　12.0 Ω　2.80 mA　1.40 V　解析：(1)测电阻时，指针指向欧姆挡12.0的位置，故用×1 kΩ测量电阻，阻值为12.0×103 Ω，用×1 Ω挡测量电阻，阻值为12.0 Ω。(2)用直流5 mA挡测量电流，共有5个大格，每个大格1 mA，每个小格0.1 mA，故读数为2.80 mA，用直流2.5 V挡测量电压每个大格0.5 V，每个小格0.05 V，因此读数为1.40 V。探究电路故障一般是短路或断路，常见的情况有灯泡灯丝烧断，电阻器内部断路，或滑动变阻器接触不良等。检查故障的方法：(1)用多用电表的欧姆挡检测，在确保电源断开的情况下，用电阻的×1挡(注意要先调零)，如果指针明显偏转，说明无断路。用多用电表排查电路故障(2)用多用电表的电压挡检测，如果多用电表示数为零，说明表上无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路；如果多用电表有示数，说明表上有电流通过，则在并联电路之外无断路或并联路段内无短路。(3)用多用电表的电流挡检测法，把多用电表分别逐段与两接线柱之间的部分并联，如果多用电表有读数，其他部分开始工作，则此时与多用电表并联的部分断路。注意，多用电表电流挡要用试触法选择合适的量程，以免烧坏多用电表。典例剖析　　　　　如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。典题3(1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡。(2)在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明____________________可能有故障。(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。__________________________________________________________________________________________________________________电压　欧姆　开关或连接点5、6　①调到欧姆挡；②将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；③测量小灯泡的电阻。如电阻无穷大，表明小灯泡有故障。　解析：(1)当连接点1、2已接好时，电路中已有电压存在，故需用电压挡来检测电路。当连接点1、2同时断开时，电路中没有电源提供电压，要检测电路故障，只有通过测各段电路的电阻是否异常，故采用欧姆挡。(2)当电路中两点间有电压时，这表明在此两点之外的电路与电源两极是接通的。当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时，就可以确定断路位置在此两点之间。(3)①调到欧姆挡；②将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；③测量小灯泡的电阻。如电阻无穷大，表明小灯泡有故障。对点训练3．如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线是好的。为了查出断的导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针指示的示数。对于多用电表挡位的选择正确的是 (　　)A．直流10 V挡 B．直流0.5 A挡C．直流2.5 V挡 D．欧姆挡A　核心素养提升用多用电表探究黑箱问题1．测量常见现象(1)正向和反向电阻均为零——两接线柱由无电阻导线短接。(2)电压为零——分情况讨论：①任意两接线柱之间电压均为零→箱内无电源。②某两个接线柱之间电压为零→可能是以下三者之一：两接线柱由无电阻导线相连；两接线柱中有一个和电源断开；两接线柱之间有反串电池组且电动势代数和为零。(3)存在电压——电源。(4)正向和反向电阻差值很大——两接线柱之间有二极管。(5)有充、放电现象，即欧姆表指针先偏转，然后又回到“∞”刻度——两接线柱之间有电容器。2．探究黑箱问题的基本思路①首先用电压表测量各接点电压，若电压不为零，则黑箱内有电源存在，且电压最大的接点间为电源。②若电压为零，则电路内无电源，改用欧姆表测量，若正反电阻恒定，则其间为定值电阻；若指针摆动一下又返回，则其间有电容器；若其间存在正、反向电阻差说明其间有二极管。③结合串、并联电路的特点，再加以判断。　　　　黑箱中有一个二极管，还有两个阻值均为1 kΩ的电阻，它们与黑箱的接线柱1、2、3接成电路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如表所示，那么黑箱中的线路是哪一个 (　　)C　案例 解析：根据表头读数为零，二极管反接这一点可判断B是错误的；根据读数为0.5 kΩ，二极管正接电阻为0，两个电阻应是并联，可判断A是错误的；再根据读数为2 kΩ，两个电阻应是串联，可判断D是错误的；只有C满足三次测量，故选C。课堂达标检测1．(2022·山东省昌乐二中高二上学期检测)若多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100。用×10挡测量某电阻Rx时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，为了较准确地进行测量，则应：①将选择开关置于___________；②将红、黑表笔短接进行____________；③将待测电阻Rx接在__________________进行测量。若按照以上①②③步骤正确操作后，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是_________Ω。解析：表头指针偏转角度过小，说明选择挡位太小，因此应换用较高的挡位，即选用×100挡；换成×100挡后应重新进行欧姆调零；最后将红、黑表笔接触待测电阻Rx两端进行测量。图中所显示的待测电阻阻值为2 200 Ω。×100挡　欧姆调零　红、黑表笔之间　2 200　2．(2022·四川成都外国语学校高二下学期开学检测)多用电表的示意图如图所示，正确操作如下。(1)若选择开关的位置如箭头a所示，则测量的物理量是________ _____，测量结果为________ V。(2)若选择开关的位置如箭头b所示，则测量的物理量是________ _____，测量结果为___________。(3)若选择开关的位置如箭头c所示，则测量的物理量是________，测量结果为___________。直流电　压　1.25　直流电　流　50 mA　电阻　1.7 kΩ　解析：(1)箭头a指在直流电压量程为2.5 V处，由指针读出测量结果为1.25 V。(2)箭头b指在直流电流量程为100 mA处，由指针读出测量结果为50 mA。(3)箭头c指在电阻×100挡处，由指针读出测量结果为1.7 kΩ。3．(2022·山西吕梁高二上期末)同学在“练习使用多用电表”的实验中：(1)若用此表测量一阻值约为150 Ω的定值电阻，下列操作正确的是________；A．将选择开关应调到“×100”欧姆挡B．欧姆调零时，两表笔短接，用螺丝刀转动调零螺丝，直到指针与表盘右边零刻度对齐C．在电阻测量时，双手不能同时接触电阻两端D．测量完成后，将选择开关调到“OFF”挡CD　(2)如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。如果选择开关在欧姆挡“×1 k”，则读数为___________Ω；如果选择开关在直流电压挡“2.5 V”，则读数为________V。(3)若用多用电表的欧姆挡去探测一个正常的二极管，某次探测时，发现表头指针偏转角度很大，则与二极管正极相连的是多用电表的__________(填“红表笔”或“黑表笔”)。15 000　1.25　黑表笔　解析：(1)测电阻时倍率的选择原则是尽可能使指针指向刻度盘的中央位置，因为待测阻值约为150 Ω，选择开关应调到“×10”欧姆挡，故A错误；欧姆调零时，两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，直到指针与表盘右边零刻度对齐，故B错误；在电阻测量时，双手不能同时接触电阻两端，否则测出来的是电阻和人体并联后的电阻，误差太大，故C正确；测量完成后，将选择开关调到“OFF”挡，符合操作规则，故D正确。故选CD。(2)欧姆挡读数为15×1 000 Ω＝15 000 Ω；如果选择开关在直流电压挡“2.5 V”，则读数为1.25 V。(3)用多用电表的欧姆挡去探测一个正常的二极管，发现表头指针偏转角度很大，说明回路中电流较大，二极管处于导通状态，与二极管正极相连是电势较高的一端，多用电表的黑表笔与内部电池正极相接，故与二极管正极相连的是黑表笔。