多用電表 簡單的邏輯電路教案

第5課時多用電表簡單的邏輯電路基礎知識回顧1．多用電表的實驗原理：（1）如圖7-5-1所示為多用電表外形圖，多用電表是一種多量程、多用途的測量交、直流電學量的儀器，可以測量電阻、交直流電壓和電流.具體名稱如下，①表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等各種量程的刻度；②選擇開關及各種量程；③機械調(diào)零螺絲，用于調(diào)整電流、電壓零點；④歐姆表的調(diào)零旋鈕，用于調(diào)整歐姆零點；⑤表的接線插孔，紅表筆插“＋”孔，黑表筆插“—”孔.R0G+_紅黑ErRg圖7-5-1圖7-5-2（2）歐姆表測電阻的原理是閉合電路的歐姆定律，歐姆表內(nèi)部結構如圖7-5-2所示，其中G為靈敏電流計，滿偏電流Ig，線圈電阻RR0G+_紅黑ErRg圖7-5-1圖7-5-2當紅黑表筆短接時，調(diào)節(jié)R0使指針滿偏.當紅黑表筆間接電阻Rx時，通過電流表電流，每一個Rx對應一個電流I，在刻度盤上直接標出與I對應的Rx的值，這樣即可讀出待測電阻阻值，但由上式看出，I與Rx不成比例，故歐姆表刻度不均勻.當Rx＝Rg＋R0＋r時，I＝Ig/2，指針半偏，所以歐姆表的內(nèi)阻等于中值電阻，用R中表示.因此Rx與I的對應關系為Rx＝.（3）歐姆表測電阻時的誤差分析①在用多用電表測量電阻時可能測量值偏大，其主要原因可能是表筆與電阻兩端接觸欠緊而引入接觸電阻，或者在連續(xù)測量過程中，表筆接觸時間過長，引起電表內(nèi)電池電動勢下降，內(nèi)阻增加.如果是測量值偏小，則可能是人體電阻并入造成.②電池老化對歐姆表的影響：一個多用電表的電池已使用很久了，但是轉動旋鈕時，仍可使表針調(diào)至零歐姆刻度，這時測出的電阻值R測與所測電阻的真實值R真相比較R測>R真.分析如下：電阻調(diào)零時，Ig＝E/R內(nèi)，測量電阻時，I＝E/(R+R內(nèi))，故I＝電池用久后，E減小，由公式可知I隨之減小，從而指針指示的電阻刻度值偏大，即R測>R真.輸入輸出00001010011l2．簡單的邏輯電路（1）．“與”門電路①符號②真值表輸入輸出00001110111l2．“或”門電路①符號②真值表輸入輸出01103．“非”門電路①符號②真值表重點難點例析一.歐姆表法測電阻的三個公式（1）中值電阻計算R中＝E/Ig：歐姆表的中值電阻，即為指針指在刻度盤中間刻度時的待測電阻的值，此值也是歐姆表的內(nèi)電阻.在不同的擋位下，歐姆表的內(nèi)電阻不同，中值電阻也不同，即為R中＝nE/Ig，所以每選一次擋位，都要重新調(diào)一次零.（n為所選歐姆擋的倍率）（2）表盤刻度轉換式Rx＝：求出中值電阻，然后根據(jù)此公式就能將電流表的電流刻度轉化為歐姆表的電阻刻度.依據(jù)此公式還可以看出歐姆表盤的刻度排列特點.ErRG紅表筆黑表筆●●ErRG紅表筆黑表筆●●RxR0Ig圖7-5-3【例1】如圖7-5-3所示為歐姆表示意圖，Ig＝300μA，rg＝100Ω，調(diào)零電阻最大值R＝50KΩ，串聯(lián)固定電阻R0＝50Ω，E＝1.5V.它能準確測量的阻值范圍是圖7-5-3A.30KΩ—80KΩB.3KΩ—8KΩC.300KΩ—80ΩD.30Ω—80Ω【解析】由R中＝E/Ig可知：R中＝5KΩ，而在使用歐姆表測電阻時，指針指在中間刻度附近時測量結果是比較準確的，所以選項B正確.【答案】B【點撥】正確理解歐姆表測電阻的原理和刻度規(guī)律是解決本題的關鍵，另外考慮精確度時，歐姆表與電流表、電壓表的讀數(shù)不同的是指針指在中間刻度附近時測量結果比較準確.拓展關于多用電表的使用，下列說法正確的是A．多用電表的指針達滿偏時，被測電阻值最大B．多用電表的指針指歐姆零點時，說明通過被測電阻的電流最大C．測電阻時前，把面板上的選擇開關置于相應的歐姆擋上，將兩表筆的金屬桿直接短路，調(diào)整歐姆擋調(diào)零旋鈕使指針指在電流表的最大刻度處D．用歐姆表的“×10”擋，指針指在刻度20~40的正中央，則被測電阻的阻值為30Ω【解析】指針達滿偏時，電流最大，被測電阻最小，A錯，B對；按照歐姆表的操作規(guī)范，C正確；由于歐姆表表盤刻度不均勻，左密右稀，所以讀數(shù)時不用套用電流表電壓表的讀數(shù)方法，根據(jù)表盤刻度特點，正確的讀數(shù)應為在200Ω到300Ω之間的某一值.【答案】BC【點撥】讀數(shù)時根據(jù)規(guī)律Rx＝nR來處理.二．多用電表的使用1.紅表筆代表歐姆表內(nèi)部電源的負極，黑表筆代表內(nèi)部電源的正極；2.與使用電流表、電壓表一樣，多用電表在使用前要進行機械調(diào)零（即觀察指針是否指在刻度線左端的零刻度處，若不指零，可用小螺絲刀旋轉定位螺絲）；3.使用歐姆擋測電阻時，還要進行“歐姆調(diào)零”，方法是：將選擇開關置于歐姆擋（適當量程），將兩表筆短接，調(diào)整電阻調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位置上；注意：每換一次歐姆擋的量程，都要重新進行歐姆調(diào)零.4.關于歐姆擋量程的選擇：使用歐姆擋測電阻時，指針指示在表盤中值電阻左右讀數(shù)較準確.如某多用電表歐姆擋R中＝15Ω，當待測電阻約為2KΩ時，應選用“100”擋，讀數(shù)不要忘記乘以相應的倍率；5.測量時，待測電阻要與電源以及其他電阻斷開，且不能用手接觸表筆；6.測量完畢后，要把表筆從測試孔中拔出，并將選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最高擋；

7.當黑箱內(nèi)有電源時不能用歐姆擋測量電阻.【例2】關于歐姆表及其使用中的問題，下列說法中正確的是A．表盤上所標明的電阻阻值刻度是均勻的B．應使待測電阻與其它電學元件斷開，并且不能用雙手同時接觸兩表筆金屬部分C．每次更換量程都要將兩表筆短接，進行歐姆調(diào)零D．為使測量準確，應使表針指在中值電阻附近，否則應換檔E．測量時，若指針偏角較大，應換用倍率較大的檔位F．使用完畢，應將選擇開關置于空檔OFF，或交流電壓最高檔【解析】歐姆表表盤刻度是不均勻的，所以A錯；在使用歐姆表測電阻時，應將被測電阻與電源和其它電阻斷開且手不要與表筆的金屬部分接觸，所以B正確；每次換擋應當重新調(diào)零，C正確；由于歐姆表刻度不均勻，所以當指針指在中間位置附近時讀數(shù)較準確，所以D正確；若指針偏轉角較大，說明電流大，待測電阻較小，應當換較小的倍率，E錯；使用完畢將選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，F(xiàn)正確.【答案】BCDF【點撥】正確理解歐姆表的工作原理及其刻度特點，并養(yǎng)成良好的實驗習慣.顯示屏選擇開關顯示屏選擇開關表筆插孔數(shù)字萬用表圖7-5-4數(shù)字式萬用表如圖7-5-4所示，是近些年發(fā)展起來的高科技數(shù)碼產(chǎn)品，是傳統(tǒng)的機械指針式儀表的更新?lián)Q代產(chǎn)品，數(shù)字表有很多獨特的優(yōu)點，具體表現(xiàn)在：圖7-5-4測量精度高，以型號為“DF930”普通數(shù)字表為例，直流電壓和直流電流擋的測量精度為±0.05%，歐姆擋精度為±0.08%，而常用指針式電壓表電流表精度只有±2.5%，歐姆擋的精度更低.數(shù)字表內(nèi)阻非常理想，數(shù)字表“DF930”的電壓擋所有量程內(nèi)阻高達10MΩ，而機械指針式電壓表內(nèi)阻一般為幾千歐到幾十千歐，內(nèi)電阻高出了2~3個數(shù)量級.今有一塊數(shù)字萬用表“DF930”、一只滑動變阻器（0~30Ω）、兩只開關、導線若干.利用這些器材，盡量采用簡單的方法，測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻，要求分兩步測量，首先測量電動勢，待電動勢測得之后再測其內(nèi)電阻.（1）連接萬用表.在如圖7-5-5電路中的各個元器件已經(jīng)連接妥當，數(shù)字萬用表的一個表筆也已經(jīng)跟電路相連，請將另一只表筆正確的接入電路.（2）操作步驟：圖7-5-5①將萬用表選擇開頭置于擋，選擇合適的量程，斷開開關，閉合開關，記錄表圖7-5-5SS2REradcbS1的示數(shù)，反復測量多次，示數(shù)的平均值記為X.②將萬用表選擇開頭置于擋，選擇合適的量程，斷開開關，閉合開關，記錄表的示數(shù)，設它為Y，緊接著進行下面的操作：將萬用表選擇開關置于擋，選擇合適的量程，將開頭S1與S2都閉合，記錄表的示數(shù)，設它Z，把Y和對應的Z作為一組數(shù)據(jù)記錄下來，反復測量多次得到多組數(shù)據(jù).③即為干電池的電動勢.（填“X”、“Y”或“Z”④內(nèi)電阻的表達式r＝（用X、Y、Z表示），將步驟測得的多組數(shù)據(jù)代入公式，求出r的平均值，即為干電池內(nèi)電阻的值.【解析】本題為一道信息實驗題，實驗目的即要測量電池的電動勢和內(nèi)電阻.很容易把人引到我們熟知的教材的萬用表實驗和測量電池的電動勢和內(nèi)電阻實驗去.實際上只要仔細審題，從長長的題干中，挖掘出兩個關鍵信息：此萬用表“測量精度高”、“內(nèi)電阻非常理想”.其意為此萬用表作為電壓表、電流表、歐姆表使用時，均可看作理想表.那么，將其接到電池兩端即可測量電池的電動勢，將其接到電阻兩端即可測量電阻，問題也就迎刃而解了.根據(jù)閉合電路歐姆定律：I＝E/(R+r)，把萬用表接到電池兩端即可測量電池的電動勢E（X），故（1）的答案為：將另一只表筆接到b或c.（2）中①的答案依次為：電壓；S1；S2；再測出外電阻R（Y），電路電流I（Z/Y），代入公式即可求得內(nèi)電阻r.②的答案依次為：歐姆；S2；S1；電壓.③的答案為：X④的答案為：（X—Z）/Z【答案】見解析【點撥】理解歐姆表測電阻的原理和萬用電表的使用規(guī)則，挖掘題中隱含條件，克服思維定勢的影響.三．多用電表探測黑箱內(nèi)的電學元件根據(jù)不同電學元件的電阻特點進行測量判斷1.電阻為零——兩接線柱由無阻導線短接.2.電壓為零有下述可能性（1）任意兩接線柱之間電壓均為零——盒內(nèi)無電源.（2）有的接線柱之間電壓為零.①或兩接線柱中至少有一個與電源斷路.②或兩接線柱之間有電動勢代數(shù)和為零的反串電池組.③或兩接線柱間短路.3.有充放電現(xiàn)象（歐姆表指針先偏轉，然后又回到“∞”刻度）——兩接線柱之間有電容器.在分析和解答黑盒問題時，其外觀表現(xiàn)往往相同，所以不僅答案多種多樣，而且在無條件限制時，還可能有無數(shù)多解答.解答步驟如下：【例3】如圖7-5-6所示，黑盒有四個接線柱，內(nèi)有4只阻值均為6Ω的電阻，每只電阻都直接與接線柱相連.測得Rab＝6Ω，Rac＝Rad＝10Ω.Rbc＝Rbd＝Rcd＝4Ω，試畫出黑盒內(nèi)的電路.acacbd圖7-5-6圖7-5-6acbd【解析】由于最小電阻是Rbc＝Rbd＝Rcd＝4Ω，只有2只6Ω串聯(lián)后再與1只6Ω并聯(lián)才能出現(xiàn)4Ω，因此bc、cd、db間應各接1只電阻.再于ab間接1只電阻，結論正合適acbd圖7-5-7圖7-5-7【答案】盒內(nèi)電路如圖7-5-7所示.【點撥】探測黑箱內(nèi)的電學元件時，應多思考可能性，然后再進行逐一核對.易錯門診某同學用多用電表測電阻Rx，所用多用電表的歐姆擋有×1、×10、×100、×1K四擋，他粗測時用×100擋，調(diào)零后測量時發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度太小，為了獲得較為準確的測量值，他的正確做法是什么？【錯解】改用×100擋測量.【錯因】不理解歐姆表測量電阻的原理和操作規(guī)范.【正解】用擋測量時指針偏轉角太小，說明未知電阻的阻值太大，因此正確的做法是把選擇開關扳到×1K擋位，再把兩表筆短接，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻，使指針指在電阻刻度的零刻度上，然后把兩表筆分別與Rx的兩端相接，方可讀出較準確的示數(shù).【點悟】空置狀態(tài)的歐姆表指針在“∞”位置，因此指針偏轉角太小，說明待測電阻太大，反之，指針偏轉角太大，說明待測電阻太小，這兩種情況都不便于讀出準確示數(shù)，通常表頭指針指在中間刻度附近，可讀出較準確數(shù)值.就本題來說很容易忽視換擋后重新調(diào)零.這是值得注意的問題.課堂自主訓練R1R2Sab1.如圖7-5-8所示中E為電源，R1、R2為電阻，S為開關.R1R2Sab圖7-5-8A．保持S閉合，將紅表筆接在a處，黑表筆接在b處圖7-5-8B．保持S閉合，將紅表筆接在b處，黑表筆接在a處C．將S斷開，紅表筆接在a處，黑表筆接在b處D．將S斷開，紅表筆接在b處，黑表筆接在a處【解析】將多用電表選擇開關調(diào)至直流電流擋，是把多用電表作為電流表使用，所以應將其串聯(lián)在電路中，且電流應從紅表筆流入，從黑表筆流出.圖7-5-90102010050圖7-5-901020100501kA．將兩根表筆短接，并調(diào)零B．將兩根表筆分別跟被測電阻的兩端接觸，觀察指針的位置C．記下指針所示的讀數(shù)D．將多用電表面板上旋鈕旋到“×100”擋E．將多用電表面板上旋鈕旋到“×10”擋F．將多用電表面板上旋鈕旋到OFF擋（1）根據(jù)上述有關操作將兩次的合理實驗步驟按順序寫出（用上述操作項目前面的字母表示，且可以重復使用）..（2）該電阻的阻值是.【答案】（1）EABDABCF（2）1.8KΩ.課后創(chuàng)新演練1.多用電表中“＋”孔插（紅、黑）表筆，電流是從該表筆流（填“進”或“出”），歐姆表內(nèi)部電池的正極是接（填“紅”或“黑”）表筆的.【答案】紅，進，黑.2.關于歐姆表及其使用中的問題，下列說法中正確的是（BCDF）A．表盤上所標明的電阻阻值刻度是均勻的B．應使待測電阻與其它電學元件斷開，并且不能用雙手同時接觸兩表筆金屬部分C．每次更換量程都要將兩表筆短接，進行歐姆調(diào)零D．為使測量準確，應使表針指在中值電阻附近，否則應換檔E．測量時，若指針偏角較大，應換用倍率較大的檔位F．使用完畢，應將選擇開關置于空檔OFF，或交流電壓最高檔3.用多用電表測直流電壓U和測電阻R時，若紅表筆插入多用電表的“＋”插孔，則（B）A．測U時電流從紅表筆流入多用表，測R時電流從紅表筆流出多用表

B．測U和測R時電流均從紅表筆流入多用電表C．測U和測R時電流均從紅表筆流出多用電表D．測U時電流從紅表筆流出多用電表，測R時電流從紅表筆流入多用電表12341234圖7-5-104.如圖7-5-10所示，黑盒子內(nèi)各電阻的阻值相同，測得1、2端的電阻R12是1、3端電阻R12341234圖7-5-10【答案】如圖7-5-11所示.圖7-5-11圖7-5-115.已知黑箱外有A、B、C三只接線柱如圖7-5-12所示，黑箱內(nèi)有一只定值電阻和一個二極管，它們的兩端都直接接在接線柱上.用多用電表依次測三只接線柱間的阻值，結果如下表所示.由此可以判定黑箱內(nèi)的結構.紅表筆AABCCB黑表筆BCCBAA阻值(Ω)100150502k2.1k100ABABCABC圖7-5-13圖7-5-12圖7-5-13圖7-5-12【解析】定值電阻阻值與電流方向無關.二極管有單向導電性，其電阻與電流方向有關：其正向電阻較小，反向電阻很大.電流方向總是從紅表筆流入多用電表，因此一定是從黑表筆流入被測電路的.A、B間電阻與電流方向無關，因此一定是定值電阻；B、C間電阻與電流方向有關，且阻值比A、C間的相應阻值大，說明二極管一定直接接在B、C間且C為正極.由以上分析，黑箱內(nèi)結構如圖7-5-13所示.圖7-5-14ABCD6.多用電表是確定電學元件、檢修電學故障的重要儀器，在電子技術中有廣泛的應用.如圖7-5-14所示，一個盒子外部有四個接線柱A、B、C、D.圖7-5-14ABCD（1）A、B間的電阻是B、D間電阻的兩倍，即RAB＝2RBD.ABCDRRC（2）兩表筆分別接觸A、C和C、D時，指針均先偏轉，然后緩慢回到“ABCDRRC【答案】如圖7-5-15所示.圖7-5-15圖7-5-157.如圖7-5-16所示由基本門組成的電路中，能使蜂鳴器發(fā)出聲音的是（B）圖7-5-16&圖7-5-16&+5VA≥1+5VB1+5VC+5V1≥1D繼電器水箱R1RtRBAC_+圖7-5-178繼電器水箱R1RtRBAC_+圖7-5-17（1）水箱中沒有水時，電路中AB部分處于狀態(tài)（填“接通”或“斷開”）；（2）電路中的邏輯電路C是門電路；（3）若要調(diào)高水的設定溫度值，須使可變電阻R1的阻值（填“增大”或“減小”）．【解析】（1）斷開（2）與（﹠）（3）減小【點悟】將物理知識與實際生活相聯(lián)系，尤其是與現(xiàn)代高科技的聯(lián)系，是高考的必然趨勢和熱點．因此復習中對本章所增加的邏輯電路內(nèi)容，應給予高度的關注．第6課時實驗:測定電池的電動勢和內(nèi)電阻基礎知識回顧實驗目的：測定電池的電動勢和內(nèi)電阻.實驗原理：如圖7-6-1圖1所示，改變R的阻值，從電壓表和電流表中讀出幾組I、U值，利用閉合電路的歐姆定律求出幾組E、r值，最后分別算出它們的平均值.此外，還可以用作圖法來處理數(shù)據(jù).即在坐標紙上以I為橫坐標，U為縱坐標，用測出的幾組I、U值畫出U－I圖象（如圖2）所得直線跟縱軸的交點即為電動勢值，圖線斜率的絕對值即為內(nèi)電阻r的值.實驗器材：待測電池，電壓表（0－3V），電流表（0－0.6A），滑動變阻器（10Ω），電鍵，導線.實驗步驟：1．電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按電路圖連接好電路.2．把變阻器的滑動片移到阻值最大的一端.3．閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)（I1、U1），用同樣方法測量幾組I、U的值.4．打開電鍵，整理好器材.5．處理數(shù)據(jù)，用公式法和作圖法求出電動勢和內(nèi)電阻的值.注意事項：1．為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池.2．干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A.因此，實驗中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電.3．要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出E、r值再平均.4．在畫U－I圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側.個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮.這樣，就可使偶然誤差得到部分的抵消，從而提高精確度.5．干電池內(nèi)阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫U－I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當值開始（橫坐標I必須從零開始）.但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流.不過直線斜率的絕對值照樣還是電源的內(nèi)阻.圖7-6-1重點難點例析圖7-6-1一．誤差來源及分析1．系統(tǒng)誤差分析：根據(jù)閉合電路歐姆定律：E＝U+Ir，本實驗電路中電壓表的示數(shù)是準確的，而電流表的示數(shù)比通過電源的實際電流小，所以本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的.根據(jù)閉合電路的歐姆定律：E＝U+Ir.由兩次測量列方程為：解得：若是考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，應用閉合電路的歐姆定律：式中的E與r是電動勢和內(nèi)阻的真實值.解得：比較得：E測<Er測<r.為了減小這個系統(tǒng)誤差，滑動變阻器R的阻值應該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應該大一些.本題還可用圖象法分析誤差.圖7-6-2EUBA2．為了減小偶然誤差，要多做幾次實驗，多取幾組數(shù)據(jù)，然后利用U—I圖象處理實驗數(shù)據(jù).將點描好后，用直尺畫一條直線，使盡可能多的點落在這條直線上，而且在直線兩側的點數(shù)大致相等.這條直線代表的U—I關系的偶然誤差比每一組實驗數(shù)據(jù)的偶然誤差都小.如圖7-6-2所示這條直線在U軸上的截距就是被測電源電動勢E（對應的I＝0），斜率的絕對值就是被測電源的內(nèi)阻r.（特別要注意：有時縱坐標的起始點不是0，求內(nèi)阻的一般式應該是r＝|ΔU/Δ圖7-6-2EUBA3．每次讀完電表示數(shù)沒有立即斷開電源，造成E和r的變化.4．用圖像法求E和r時，由于做圖不準確造成的偶然誤差.本實驗結果：E測<E真、r測<r真.【例1】在用“電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中，如圖7-6-3（甲）所示.①移動滑動變阻器的滑動觸頭應特別注意防止_____.②現(xiàn)備有以下器材：A．干電池1節(jié)B．滑動變阻器（0～50Ω）C．滑動變阻器（0～1750Ω）D．電壓表（0～3V）E．電壓表（0～15V）F．電流表（0～0.6A）G．電流表（0～3A）其中滑動變阻器應選_____，電流表應選___，電壓表應（只填序號）.③圖（乙）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U—I圖像，由此可知這節(jié)干電池的電動勢E＝V，內(nèi)電阻r＝Ω.【解析】實驗中應防止短路，所以實驗之前應將滑動變阻器的滑動觸頭P滑至a端；滑動變阻器應選擇較小的阻值，以減小實驗誤差；關于電流表和電壓表的選擇，根據(jù)要求，一般在實驗室只用0～0.6A擋和0～3V擋即可，故電流表和電壓表應選F和D；根據(jù)圖象可得縱截距為電源電動勢，圖線的斜率表示電源的內(nèi)阻，注意0.4A不是短路電流.【答案】（1）短路（2）B、F、D；（3）1.50，0.75.【點撥】了解用電流表和電壓表測電源電動勢和內(nèi)電阻的基本原理和方法及數(shù)據(jù)處理技巧.拓展若采用如圖7-6-4所示電路測量電池的電動勢和內(nèi)電阻的實驗時，請分析實驗誤差.【解析】根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝U+Ir，兩次測量的方程為：VARS圖7-6-4E測＝U1+IVARS圖7-6-4E測＝U2+I2r測解得：若考慮電流表和電壓表的內(nèi)阻，對圖所示電路應用閉合電路歐姆定律有：圖（甲）圖(乙)圖7-6-3圖（甲）圖(乙)圖7-6-3式中，E和r為電動勢和內(nèi)阻的真實值.解得：，比較得：E測＝E，r測>r.【答案】E測＝E，r測>r.【點撥】若采用圖示電路測電池的電動勢和內(nèi)電阻，電動勢的測量值等于真實值，而內(nèi)電阻的測量值大于真實值，其測量值為真實值與電流表內(nèi)阻之和.由于在實驗室測量時電流表內(nèi)阻與電池的內(nèi)阻可比擬，因此在實驗室測量電池的電動勢和內(nèi)電阻，宜采用上題所示電路，而不宜采用本題所示電路.二．測電池電動勢和內(nèi)電阻的其它方法【例2】如圖7-6-5用電流表、電阻箱測量電源電動勢和內(nèi)電阻.測出兩組電流和電阻的值，就能算出電動勢和內(nèi)阻.ARAR圖7-6-5E＝（R1+r）I1E＝（R2+r）I2b1/IR圖7-6-6實際操作中可以作出和R的關系圖象如圖7-6-6所示，利用圖線解決問題.E＝（R+r）I∴若圖象斜率為K，與縱軸截距為b.則E＝，r＝b1/IR圖7-6-6測量誤差：E無系統(tǒng)誤差、r測量值大于真實值.V拓展V圖7-6-7如圖7-6-7用電壓表、電阻箱測量電源電動勢和內(nèi)電阻.圖7-6-7測出兩組電壓和電阻的值，就能算出電動勢和內(nèi)阻.原理公式E＝U1+rE＝U2+r實際操作中可以作出1/U和1/R的關系圖象如圖7-6-8所示，利用圖線解決問題.E＝U+b1/U1/R若圖象斜率為K，與縱軸截距為b1/U1/RE＝，r＝圖7-6-8測量誤差：E、r測量值小于真實值.圖7-6-8若已知RV，則E＝U+∴若圖象斜率為K，與縱軸截距為b.則E＝，r＝無系統(tǒng)誤差.【點撥】上面兩道實驗題給我們的啟發(fā)是：首先，要更加重視課本中的實驗，高考的實驗題不管是驗證型實驗還是探究實驗都是以教材中規(guī)定實驗的原理、方法和器材為基礎編寫出來的.只有真正挖掘和理解了課本中的實驗，才能為遷移運用奠定基礎.其次，我們教師也應該認識到，課本中的實驗僅僅是為我們提供了一套可行的實驗設計方案和操作規(guī)程，但它決不是唯一可行的，也不一定是最佳實驗方案.我們應該著重從中領悟物理實驗的設計思想、所運用的科學方法、規(guī)范的操作程序及合理的實驗步驟.應從實際出發(fā)作合理的變通和大膽的改進，通過改變實驗目的和要求、實驗控制的條件、實驗儀器等方法，培養(yǎng)學生運用實驗思想方法、設計新的物理實驗的能力.只有充分挖掘課本才能充分理解教材，才能在遇到新題憑借扎實的基本知識從容解決實際問題.易錯門診有兩只電壓表V1和V2，量程已知，內(nèi)阻未知．另有一干電池，它的內(nèi)阻不能忽略，但大小未知．試用這兩只電壓表、開關、導線測定這只干電池的電動勢（已知電動勢不超過電壓表的量程）．（1）畫出測量時所用的電路圖．（2）以測量的量為已知量，導出計算電動勢的表達式．【錯解】直接將電壓表接在電池兩端，電壓表的示數(shù)就是電動勢．【錯因】對電源的電動勢沒有足夠的認識，本題中已明確電池的內(nèi)阻不能忽略，且實際的電壓表的內(nèi)阻不是無窮大，所以電壓表直接接在電池兩端時，電壓表的示數(shù)應為路端電壓，小于電池的電動勢．【正解】測電池的電動勢和內(nèi)電阻，一般采用多次測量（至少兩次），列方程組的數(shù)學方法．只有兩只電壓表，沒有定值電阻，而且只要測出電源的電動勢，因此可以將兩只電壓表作為定值電阻．單獨使用V1、單獨使用V2、將V1和V2串聯(lián)使用．因此設計的電路有兩種方式，選1、3兩種或2、3兩種．現(xiàn)設計電路如圖7-6-9所示．SKSSKSV1VSKSV1VV2V圖7-6-9圖7-6-9【點悟】通常我們習慣把電壓表并聯(lián)在電路中，把電流表串聯(lián)在電路中，但在某些實驗中如按常規(guī)接法無法完成實驗或導致實驗結果誤差很大．這時，我們可以對電流表、電壓表進行非常規(guī)使用，把電流表并聯(lián)在電路中，電壓表串聯(lián)在電路中，以達到精確完成實驗的目的．電流表有三個作用：（1）當作一個小電阻使用；（2）測流過某電路的電流；（3）已知內(nèi)阻測某電路兩端的電壓．其中電流表的非常規(guī)接法——用電流表測電壓，要聯(lián)想到并聯(lián)電路的性質，對知識進行遷移，把電流表并聯(lián)在電路中，而且當可選器材中既有內(nèi)阻已知的電流表，又有電壓表時，應從實驗的安全性和精確性原則來分析是選用電流表還是選電壓表來測電壓．課堂自主訓練1.如圖7-6-10中E為直流電源，R為已知電阻，V為理想電壓表，其量程略大于電源電動勢，K1和K2為開關．現(xiàn)要利用圖中電路測量電源的電動勢E和內(nèi)阻r，試寫出主要實驗步驟及結果表達．圖7-6-10VREK1K2【解析】《測量電源的電動勢E和內(nèi)阻r》的實驗是中學電學中的一個學生實驗，除課本介紹的伏安法測量方法外，還有已知兩個定值電阻和一個電流表測量法、已知兩個定值電阻和一個電壓表測量法，這些測量方法在實驗復習時大家都已掌握，而本題的變化在于將電壓表換成了理想電表，這樣的變換出乎大家的意料，也使問題得到簡化．實驗步驟為：①將K1閉合，K2斷開，記下電壓表讀數(shù)U1．②K1、K2均閉合，記下電壓表讀數(shù)U2．結果為：電源電動勢E＝U1圖7-6-10VREK1K22.測量電源的電動勢E及內(nèi)阻r（E約為4.5V，r約為1.5Ω）．器材：量程3V的理想電壓表V，量程0.8A的電流表A（具有一定內(nèi)阻）．固定電阻R＝4Ω，滑線變阻器R'，電鍵K，導線若干．①畫出實驗電路原理圖．圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出．②實驗中，當電流表讀數(shù)為I1時，電壓表讀數(shù)為U1；當電流表讀數(shù)為I2時，電壓表讀數(shù)為U2．則可以求出E＝_______，r＝_____．（用I1、I2、U1、U2及R表示）圖7-6-11【解析】由題中所給的器材可知：測量電源內(nèi)阻r應采用伏安法．由E＝U+Ir可知：U為路端電壓，I為電路總電流．而題中所給的電壓表量程為3V，電流表的量程0.8A，也就是說路端電壓最大不得超過3V，電路總電流最大不得超過0.8A．若根據(jù)課本學生實驗電路圖，當U＝3V時，由所給的已知值可算得電路總電流約為1A，超過電流表的量程；當I＝0.8A時，由所給的已知值可算得路端電壓約為3.3V，超過電壓表的量程，所以電路應用固定電阻作為保護電阻．圖7-6-11解答一：固定電阻R作限流電阻，相當于內(nèi)阻，實驗電路原理圖如圖7-6-11所示．滑線變阻器R'阻值在1Ω—11Ω這一大致范圍內(nèi)變化，都能確保儀表安全，實現(xiàn)實驗目的．根據(jù)題意解得：，—R解答二：固定電阻R作分流電阻，實驗電路原理圖如圖7-6-12所示．滑線變阻器R'阻值在4Ω—12Ω這一大致范圍內(nèi)變化，都能確保儀表安全，實現(xiàn)實驗目的．根據(jù)題意解得：，圖7-6-12圖7-6-12課后創(chuàng)新演練1.下面給出多種用電流表和電壓表測量電池電動勢和內(nèi)電阻的數(shù)據(jù)處理方法，其中既減小偶然誤差，又直觀、簡便的方法是（C）A．測出兩組I、U的數(shù)據(jù)，代入方程組E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r中，即可求出E和rB．多測幾組I、U的數(shù)據(jù)，求出幾組E、r，最后分別求出其平均值C．測出多組I、U的數(shù)據(jù)，畫出U—I圖象，再根據(jù)圖象求E、rD．多測出幾組I、U數(shù)據(jù)，分別求出I和U的平均值，用電壓表測出斷路時的路端電壓即為電動勢，再用閉合電路歐姆定律求出內(nèi)電阻r2.本實驗為了減小誤差，數(shù)據(jù)的處理可采用作圖法，即以為橫坐標，以為縱坐標，用測得的幾組數(shù)據(jù)作出圖象，該圖象應該是一條．其縱軸截距表示外電路時的路端電壓，即為的測量值；其橫軸截距表示外電路時的電流；圖線的斜率即為的測量值．【答案】I，U，U—I，直線，斷開，電動勢E，短路，內(nèi)阻r．3.在進行測定電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗時，除了需有待測電源、開關和導線外，下列各組器材可以完成實驗的是（填字母代號）A．電壓表和電流表B．電流表和電阻箱C．電流表和滑動變阻器D．電壓表和電阻箱E．電壓表和滑動變阻器F．電壓表、電流表和滑動變阻器【答案】BDF4.為了測定一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)電阻，現(xiàn)準備了下列器材：①待測干電池（電動勢約1.5V，內(nèi)阻約1.0Ω）②電流表G（滿偏電流3.0mA，內(nèi)阻10Ω）③安培表A（量程0~0.60A，內(nèi)阻0.10Ω）④滑動變阻器R1（0~20Ω，10A）⑤滑動變阻器R2（0~100Ω，1A）⑥定值電阻R3＝990Ω⑦電鍵和導線若干（1）為了能較為準確地進行測量，也為了操作方便，實驗中應選用的滑動變阻器是．（2）請在方框中畫出實驗電路圖．I1/mAI2/A1.51.41.31.21.11.0（3）下圖為某同學根據(jù)正確的電路圖作出的I1—I2圖線（I1為電流表G的示數(shù)，I2I1/mAI2/A1.51.41.31.21.11.0AAGR1R3【答案】（1）④（2）電路圖如圖7-6-14所示圖7-6-14（3）E＝1.47V圖7-6-14r＝0.76Ω5．一同學利用如圖7-6-15a所示的電路測定定值電阻R0、電源的電動勢E和內(nèi)電阻r，表格一和表格二是當滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時依次測得的實驗數(shù)據(jù)表．表格一表格一電壓表讀數(shù)/V0.190.410.620.791.00電流表讀數(shù)/A0.100.200.300.400.50表格二電壓表讀數(shù)/V1.401.311.221.081.00電流表讀數(shù)/A0.100.200.300.400.50圖圖b圖7-6-15圖7-6-15（1）用畫線代表導線，按圖a將圖b中的實物元件連接成實驗電路．（注意電表的量程）（2）用實驗數(shù)據(jù)分別作出R0的U—I圖像以及電源的U—I圖像．01.201.21.41.6U/V0.20.40.6I/A1.0R0的U-I圖像00.51.01.5U/V0.20.40.6I/A電源的U-I圖像（3）根據(jù)U—I圖像，可以求出定值電阻R0＝Ω電源電動勢E＝V內(nèi)電阻r＝Ω【答案】（1）（見圖7-6-16所示）圖7-6-1600.51.01.5圖7-6-1600.51.01.5U/V0.20.40.6I/A001.21.41.6U/V0.20.40.6I/A1.0（3）2.0，1.50，1.0三個答案的范圍1.9～2.1，1.48～1.52，0.8～1.0．ErSR0RV圖7-6-176.現(xiàn)有一特殊的電池，其電動勢E約為9V，內(nèi)阻r在35～55Ω范圍，最大允許電流為50mA．為測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，某同學利用如圖7-6-17的電路進行實驗．ErSR0RV圖7-6-17（1）實驗室備有的定值電阻R0有以下幾種規(guī)格：A．10Ω，2.5WB．50Ω，1.0WC．150Ω，1.0WD．1500Ω，5.0W本實驗應選用，其作用是．（2）該同學接入符合要求的R0后，閉合開關S，調(diào)整電阻箱的阻值讀出電壓表的示數(shù)U，再改變電阻箱阻值，取得多組數(shù)據(jù)，作出了如圖7-6-18的圖線．則根據(jù)該同學所作的圖線可知圖象的橫坐標與縱坐標的比值表示．（3）根據(jù)乙圖所作出的圖象求得該電池的電動勢E為V，內(nèi)電阻r為Ω．0.20.20.30.52046810120.10.40.60.7圖7-6-18【答案】（1）C，作為保護電阻（2）回路中電流（3）10V46～50Ωab圖7-6-197.如圖7-6-19所示為一黑箱裝置，盒內(nèi)有電源、電阻等元件，a、ab圖7-6-19abab甲①用多用電表的電阻擋測量a、b間的電阻；②用多用電表的電壓擋測量a、b間的輸出電壓；③用多用電表的電流擋測量a、b間的輸出電流．你認為以上測量中不妥的有：（填序號），理由是：．a(chǎn)bVA圖7-6-20（2）含有電源的黑箱相當于一個“等效電源”，a、b是等效電源的兩極．為了測定這個等效電源的電動勢和內(nèi)阻，該同學設計了如圖7-6-20所示的電路，調(diào)節(jié)變阻器的阻值，記錄下電壓表和電流表的示數(shù)，并在方格紙上建立了U—abVA圖7-6-20E＝V，內(nèi)阻r＝Ω．（3）由于電壓表和電流表的內(nèi)阻，會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，則采用此測量電路所測得的電動勢與實際值相比，測得的內(nèi)阻與實際值相比（填“偏大”、“偏小”和“相同”）．【答案】（1）①、③①中不能用電阻檔直接測量含源電路的電阻；③中可能會造成短路．1.01.11.21.31.41.01.11.21.31.41.50.10.20.30.40.50.60.7I/A0U/V圖7-6-21E＝1.45（±0.02）Vr＝0.73（±0.02）Ω1.01.11.21.01.11.21.31.41.50.10.20.30.40.50.60.7I/A0U/V圖7-6-22圖7-6-22第7課時單元綜合提升基本概念電流強度基本概念電流強度I=Q/tI=nsve電壓U=W/qU=IR電阻R=ρL/SR=U/I電動勢E=W非/q基本規(guī)律電阻定律R=ρL/S歐姆定律：部分電路I=U/R，閉合電路I=E/(R+r)電功W=qU=IUt電功率用電器功率P=IU(對純電阻P=I2R=U2/R)電源總功率P=IE電源輸出功率P=IU電源損失功率P=I2r電源效率η=P出/P總=U/E基本實驗描繪小燈泡的伏安特性曲線電表的改裝測電源電動勢和內(nèi)阻邏輯電路的簡單應用多用表的使用本章主要方法本章知識是高中物理的重點知識，全章以電路為主體，以歐姆定律為主線，理論聯(lián)系實際，分析解決各種電路問題．本章難度較大的幾類問題有：1.含電容器的直流電路分析；2.直流電路的動態(tài)分析；3.恒定電流的能量分析；4.電路的故障分析；5.電學實驗問題．本章用到的解題方法有：1.等效電路法；2.程序法；3.極限法、特殊值法；4.假設法；5.圖象法；6.能量觀點和方法；7.數(shù)學極值法．電學實驗問題是歷年高考實驗題考查的熱點和重點，考查的內(nèi)容有電壓、電流、電阻、電功、電功率的測量，有電表的改裝，電源電動勢和內(nèi)電阻的測量，測量儀器的使用，電路的設計等，考題多以填空題、選擇題、作圖題和連線題的形式出現(xiàn)．測量電阻的若干方法1.安安法測電阻A2AA2A1圖7-7-1A2A1R0（1）如圖7-7-1當兩表所示的最大電壓接近時，如果已知A1的內(nèi)阻R1，則可測得A2的內(nèi)阻R2＝I1R圖7-7-1A2A1R0圖7-7-2（2）如圖7-7-2，當兩電表的滿偏電壓U2》U1時，A1串聯(lián)一定值電阻R0后，如果已知A1的內(nèi)阻，同樣可以測得A2的內(nèi)阻R2＝I1（R1＋R0）/I2．圖7-7-22．伏伏法測電阻V1VV1V2圖7-7-3（1）如圖7-7-3，兩電表的滿偏電流接近時，若已知V1的內(nèi)阻R1，則可測出V2的內(nèi)阻R2＝U2R1/U1．圖7-7-3圖7-7-4V1V2R0（2）如圖7-7-4，兩電表的滿偏電流I1《I2時，V1并聯(lián)一定值電阻R0后，若V1的內(nèi)阻R1已知，同樣可測得V2的內(nèi)阻圖7-7-4V1V2R0①電阻箱電流表E,rS①電阻箱電流表E,rSRA2A1圖7-7-5（1）電阻箱當電壓表使用圖7-7-5圖7-7-10如圖7-7-5，可測得電流表A2的內(nèi)阻R2＝（I1—I2）R/I2．圖中電阻箱起到了測電壓的作用．圖7-7-10（2）電阻箱當電流表使用RVVR如圖7-7-6，若已知R及RVVR圖7-7-6I＝．圖7-7-6圖中電阻箱與電壓表配合使用起到了測電流的作用．A1A2A1A2RxR1U如圖7-7-7所示，測得電阻箱R1的阻值及A1表、A2表的示數(shù)I1、I2，可得Rx＝I2R1/I1．圖7-7-7如果考慮電表內(nèi)阻的影響，則圖7-7-7I1（Rx+RA1）＝I2（R1+RA2）．R2ARR2AR1Rx12SU如圖7-7-8所示，（1）S接1，調(diào)節(jié)R2，讀出A表示數(shù)為I；圖7-7-8（2）S接2，R2不變，調(diào)節(jié)電阻箱R1，使A表示數(shù)仍為I；圖7-7-8（3）由上可得：Rx＝R1．該方法優(yōu)點是消除了A表內(nèi)阻對測量的影響，缺點是電阻箱的電阻R1不能連續(xù)變化．6.半偏法測電流表和電壓表內(nèi)阻S1AS1AR2S2R1（R1>>R2）S（R1<<R2）VR2R1圖7-7-9圖7-7-9【例1】現(xiàn)在按圖7-7-10①所示的電路測量一節(jié)舊干電池的電動勢E（約1.5V）和內(nèi)阻r（約20Ω），可供選擇的器村如下：②A1A2R1RS2S3ES1電流表A1、A2（量程（0～500μA，內(nèi)阻約為500Ω），滑動變阻器R（阻值0～100Ω，額定電流1.0A），定值電阻R1（阻值約為②A1A2R1RS2S3ES1由于現(xiàn)有電流表量程偏小，不能滿足實驗要求，為此，先將電流表改裝（擴大量程），然后再按圖①電路進行測量．若按圖②電路測量A2的內(nèi)阻，以下給出了實驗中必要的操作．A．斷開S1．B．閉合S1、S2．C．按圖②連接線路，將滑動變阻器R的滑片調(diào)至最左端，R2調(diào)至最大．D．調(diào)節(jié)R2，使A1的示數(shù)為I1，記錄R2的值．E．斷開S2，閉合S3．F．調(diào)節(jié)滑動變阻器R，使A1、A2的指針偏轉適中，記錄A1的示數(shù)I1．請按合理順序排列實驗步驟（填序號）：．【解析】半偏法常用來測電表的內(nèi)阻，此題中操作要領求是閉合S1先調(diào)節(jié)R使待測電表A2滿偏，保持R的觸頭位置不變，閉合S2先調(diào)節(jié)電阻箱使待測電表A2半偏，則電阻箱的讀數(shù)與電表A2的內(nèi)阻相等．【答案】CBFEDA．【點撥】半偏法測電流表的內(nèi)阻實質是利用并聯(lián)電路的電流與電阻的分配規(guī)律來測量電阻，半偏法同樣也可用來測電壓表的內(nèi)阻，但利用的是串聯(lián)電路中電壓與電阻的分配規(guī)律，二者的操作方法基本一致．本題也可看作是用替代法測電表內(nèi)阻．【例2】用以下器材測量一待測電阻的阻值，器材如下：電流表A1（量程250mA，內(nèi)阻r1為5Ω）電流表A2（量程300mA，內(nèi)阻r2約為5Ω）待測電阻Rx（阻值約為100Ω）滑動變阻器R（最大阻值10Ω）電源E（電動勢約10V，內(nèi)阻約為1Ω）單刀雙擲開關S，導線若干（1）要求方法簡單，并能測多組數(shù)據(jù)，畫出實驗電路原理圖，并標明器材代號．（2）實驗中所要直接測量的物理量是，用測得的量表示待測電阻Rx的阻值計算公式為Rx．圖7-7-11A1A2SERRx【解析】測量Rx的電阻需知道Rx的兩端的電壓與流過它的電流，因電流表A1內(nèi)阻r1已知而電流表A2內(nèi)阻r2不確定，故可用A1與Rx并聯(lián)測得Rx兩端的電壓為Ux＝I1r1，用A2測A1與Rx的電流之和I2，從而可得Rx上的電流Ix=I2—I1由R圖7-7-11A1A2SERRx可得Rx=I1r1/（I2—I1），故實驗中直接測量的物理量有兩安培表的示數(shù)即I1、I2．又因變阻器的阻值比被測電阻小得多，實驗要求測量多組數(shù)據(jù)，故變阻器以分壓式接入電路中，電路圖如圖7-7-11所示．【點撥】此題用兩安培表法測電阻，因電流表A1的內(nèi)阻已知，則可起到電壓表的作用，利用并聯(lián)電路兩端電壓相等得Rx兩端的電壓是解決本題的關鍵，實驗中應注意電流不宜過大，以免燒壞兩電流表．高考試題賞析【例3】（2006年天津高考）在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進入電壓為U的加速電場，設其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S，電流為I的電子束．已知電子的電量為e，質量為m，則剛射出加速電場時，一小段長為△L的電子束內(nèi)的電子數(shù)為A． B． C． D．【考點】電流的定義式、動能定理等．【解析】根據(jù)動能定理可以知道，電子束經(jīng)過加速電場后的速度為：電子束運行△L所需要的時間：t=△L/v=由電流定義式I=Q/t=Ne/t可以知道：N=It/e=，所以答案B正確．【答案】B【點撥】由此題可以看出高考并不都是高難度的題，其實大多數(shù)都是中等難度以下的試題，對此種題，我們應該對基本概念、基本規(guī)律給予重視，抓住基礎，從基礎出發(fā)，對于高考來說還是很有效的．R2L1E=3Vr=0.5ΩL2L3R1S【例4】（2006年重慶高考）三只燈泡L1、L2和R2L1E=3Vr=0.5ΩL2L3R1S圖7-7-11（1）試求圖7-7-11所示電路的總電流和電阻R2消耗的電功率．圖7-7-11L2E＇=６VｒL2E＇=６Vｒ＇=１ΩR3SL1L3圖7-7-11圖7-7-11【考點】閉合電路中的電路分析與計算．【解析】（1）由題意，在圖7-7-11電路中，電路的總電流I總＝IL1+IL2+IL3＝0.9AU路＝E—I總r＝2.25VUR2＝U路—UL3＝0.05VIR2＝I總＝0.9A電阻R2消耗的功率為PR2＝IR2UR2＝0.045W（2）圖7-7-11中電源提供的電功率P總＝I總E＝0.9×3W＝2.7W圖7-7-12中電源提供的功率：P總＇＝I總＇E＇＝0.３×６W＝１.８W由于燈泡正常發(fā)光，兩電路有用功率相等，而P總>P總＇