《3.4多用電表電路分析與設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)任務(wù)單

《3.4多用電表電路分析與設(shè)計(jì)》學(xué)習(xí)任務(wù)單一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知識(shí)與技能目標(biāo)深入理解多用電表中測(cè)量電壓電路的設(shè)計(jì)原理，明確其電路組成部分。透徹掌握多用電表中測(cè)量電流電路的設(shè)計(jì)原理以及相關(guān)電路構(gòu)成。熟練學(xué)會(huì)分壓電阻和分流電阻阻值的計(jì)算方法。了解歐姆表的原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和刻度特點(diǎn)。2、過(guò)程與方法目標(biāo)通過(guò)對(duì)多用電表不同電路的分析，培養(yǎng)邏輯思維能力和電路分析能力。在計(jì)算分壓電阻和分流電阻阻值的過(guò)程中，提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。借助對(duì)歐姆表原理的探究，學(xué)會(huì)運(yùn)用閉合電路歐姆定律解決實(shí)際問(wèn)題。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)感受物理知識(shí)在實(shí)際電表設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，激發(fā)對(duì)物理學(xué)科的興趣。在小組討論和合作學(xué)習(xí)中，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。二、學(xué)習(xí)重難點(diǎn)1、重點(diǎn)多用電表測(cè)電壓、測(cè)電流電路的設(shè)計(jì)原理。分壓電阻和分流電阻阻值的計(jì)算。歐姆表的原理。2、難點(diǎn)分壓電阻和分流電阻阻值計(jì)算過(guò)程中的數(shù)學(xué)運(yùn)算與物理原理的結(jié)合。理解歐姆表刻度不均勻的原因以及選擋依據(jù)。三、學(xué)習(xí)資源1、教材：滬教版選修31教材相關(guān)章節(jié)。2、網(wǎng)絡(luò)資源：可用于查詢相關(guān)的電路圖、動(dòng)畫(huà)演示等輔助學(xué)習(xí)資料。四、學(xué)習(xí)過(guò)程（一）課前預(yù)習(xí)1、閱讀教材內(nèi)容仔細(xì)閱讀3.4節(jié)關(guān)于多用電表電路分析與設(shè)計(jì)的內(nèi)容，對(duì)多用電表的基本概念和整體結(jié)構(gòu)有初步認(rèn)識(shí)。標(biāo)記出不理解的地方，如電路設(shè)計(jì)中的一些特殊連接方式或者計(jì)算公式的推導(dǎo)等。2、自主思考思考多用電表為什么能夠?qū)崿F(xiàn)多種電學(xué)量的測(cè)量，它的多功能性是基于哪些物理原理實(shí)現(xiàn)的？對(duì)于日常生活中的電表，如萬(wàn)用表，嘗試回憶其使用方法，并思考其內(nèi)部電路可能是如何設(shè)計(jì)的。（二）課堂學(xué)習(xí)1、多用電表測(cè)電壓電路教師講解介紹多用電表的表頭結(jié)構(gòu)和功能特性，讓學(xué)生明白表頭是多用電表的核心部件。詳細(xì)闡述測(cè)電壓電路的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)電路圖展示表頭和分壓電阻的串聯(lián)關(guān)系，解釋串聯(lián)電路在電壓測(cè)量中的作用。結(jié)合公式推導(dǎo)，說(shuō)明分壓電阻的確定方法，強(qiáng)調(diào)串聯(lián)電路中電壓分配與電阻的關(guān)系。小組討論以小組為單位，討論分壓電阻的大小對(duì)電壓表量程的影響。例如，如果分壓電阻增大，電壓表量程會(huì)如何變化？為什么？每個(gè)小組嘗試畫(huà)出不同量程電壓表的電路草圖，并分析其中表頭和分壓電阻的參數(shù)變化。課堂練習(xí)已知表頭內(nèi)阻為Rg，滿偏電流為Ig，要將電壓表量程擴(kuò)大為原來(lái)的n倍，計(jì)算分壓電阻的阻值。給出一個(gè)實(shí)際的表頭參數(shù)（如Rg＝100Ω，Ig＝1mA），讓學(xué)生計(jì)算當(dāng)電壓表量程為10V時(shí)的分壓電阻阻值。2、多用電表測(cè)電流電路教師講解講解測(cè)電流電路的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)對(duì)比測(cè)電壓電路，引出電流表改裝需要并聯(lián)電阻（分流電阻）的概念。利用電路圖展示表頭和分流電阻的并聯(lián)關(guān)系，解釋并聯(lián)電路在電流測(cè)量中的作用。結(jié)合公式推導(dǎo)，說(shuō)明分流電阻的確定方法，強(qiáng)調(diào)并聯(lián)電路中電流分配與電阻的關(guān)系。小組討論討論分流電阻的大小對(duì)電流表量程的影響。如果分流電阻增大，電流表量程會(huì)怎樣變化？并分析原因。每個(gè)小組嘗試畫(huà)出不同量程電流表的電路草圖，分析表頭和分流電阻的參數(shù)變化。課堂練習(xí)已知表頭內(nèi)阻為Rg，滿偏電流為Ig，要將電流表量程擴(kuò)大為原來(lái)的m倍，計(jì)算分流電阻的阻值。給出一個(gè)實(shí)際的表頭參數(shù)（如Rg＝50Ω，Ig＝0.5mA），讓學(xué)生計(jì)算當(dāng)電流表量程為5A時(shí)的分流電阻阻值。3、歐姆表原理教師講解從閉合電路歐姆定律出發(fā)，講解歐姆表的測(cè)量原理，通過(guò)公式I＝E/（R內(nèi)+Rx)說(shuō)明電流與被測(cè)電阻Rx的關(guān)系。展示歐姆表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，解釋紅表筆和黑表筆的連接情況以及與內(nèi)部電源的關(guān)系。講解歐姆表的刻度特點(diǎn)，說(shuō)明為什么刻度不均勻，以及在測(cè)量時(shí)為什么要盡量使指針位于中央附近。小組討論討論歐姆表在測(cè)量不同阻值電阻時(shí)的誤差情況，分析在高阻值和低阻值兩端測(cè)量誤差較大的原因。結(jié)合實(shí)際生活，討論歐姆表在電子設(shè)備維修等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景。課堂練習(xí)已知?dú)W姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)，電源電動(dòng)勢(shì)為E，當(dāng)被測(cè)電阻Rx＝2R內(nèi)時(shí)，計(jì)算通過(guò)表頭的電流與滿偏電流的比值。給出一個(gè)歐姆表的實(shí)際參數(shù)（如R內(nèi)＝1000Ω，E＝1.5V），讓學(xué)生計(jì)算當(dāng)指針指向刻度盤中間時(shí)的被測(cè)電阻阻值。（三）課后鞏固1、書(shū)面作業(yè)完成教材上相關(guān)章節(jié)的課后練習(xí)題，包括關(guān)于分壓電阻、分流電阻計(jì)算的習(xí)題，歐姆表讀數(shù)和測(cè)量誤差分析的習(xí)題等。補(bǔ)充作業(yè)：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的多用電表電路，要求能夠測(cè)量電壓、電流和電阻，給出電路設(shè)計(jì)圖并說(shuō)明各部分元件的作用和參數(shù)選擇依據(jù)。2、拓展學(xué)習(xí)查閱資料了解現(xiàn)代多用電表的發(fā)展現(xiàn)狀，例如數(shù)字式多用電表與傳統(tǒng)指針式多用電表在電路設(shè)計(jì)和功能上的區(qū)別。思考多用電表在新能源汽車電路檢測(cè)、智能家居設(shè)備故障排查等新興領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。五、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)1、課堂表現(xiàn)（30%）參與小組討論的積極性和貢獻(xiàn)度（10%）。課堂練習(xí)的完成情況和準(zhǔn)確率（20%）。2、作業(yè)完成情況（50%）書(shū)面作業(yè)的完成質(zhì)量，包括答題的準(zhǔn)確性、解題步驟的完整性等（30%）。拓展學(xué)習(xí)的成果展示，如對(duì)多用電表新應(yīng)用的理解和分析（20%）。3、知識(shí)掌握程度測(cè)試（20%）在章節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束后進(jìn)行一次小測(cè)試，內(nèi)容涵蓋多用電表的電壓、電流測(cè)量電路原理，歐姆表原理，電阻、電壓、電流計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)。六、答案1、多用電表測(cè)電壓電路課堂練習(xí)答案已知電壓表量程擴(kuò)大為原來(lái)的n倍，根據(jù)串聯(lián)電路電壓分配關(guān)系可得：分壓電阻R＝（n1)Rg。對(duì)于Rg＝100Ω，Ig＝1mA，電壓表量程為10V時(shí)，首先根據(jù)Ug＝IgRg計(jì)算表頭滿偏電壓Ug＝0.1V，再根據(jù)上述公式計(jì)算分壓電阻R＝（10/0.11)×100＝9900Ω。2、多用電表測(cè)電流電路課堂練習(xí)答案已知電流表量程擴(kuò)大為原來(lái)的m倍，根據(jù)并聯(lián)電路電流分配關(guān)系可得：分流電阻R＝Rg/（m1)。對(duì)于Rg＝50Ω，Ig＝0.5mA，電流表量程為5A時(shí)，先將量程換算為與表頭滿偏電流相同單位，即5000mA，根據(jù)公式計(jì)算分流電阻R＝50/（5000/0.51)≈0.005Ω。3、歐姆表原理課堂練習(xí)答案當(dāng)Rx＝2R內(nèi)時(shí)，根據(jù)