【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第8课时实验十五用多用电表的的的探索黑箱内 的电学元件课件 人教大纲版.ppt

1了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法2会使用多用电表测电压、电流及电阻会使用多用电表测电压、电流及电阻3会用多用电表探索黑箱中的电学元件会用多用电表探索黑箱中的电学元件4了解晶体二极管的单向导电性及其符号了解晶体二极管的单向导电性及其符号第第8 8课时课时 实验十五实验十五 用多用电表探索黑箱内的用多用电表探索黑箱内的 电学元件电学元件 实验十六实验十六 传感器的简单应用传感器的简单应用1多用电表多用电表多多用电表用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程外形见图程外形见图10108 81 1所示，上半部为表头，表盘上有电流、电压、电阻等所示，上半部为表头，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程另外，还有欧姆表的调零旋钮、机械调零旋钮和测试笔的插孔程另外，还有欧姆表的调零旋钮、机械调零旋钮和测试笔的插孔图图10108 81 1多用电表的特点多用电表的特点(1)电阻零刻度在刻度盘的最右端，即与电流的最大刻度重合；电阻无限大，刻电阻零刻度在刻度盘的最右端，即与电流的最大刻度重合；电阻无限大，刻度与最左端的电流零刻度重合度与最左端的电流零刻度重合(2)欧姆表的刻度不均匀欧姆表的刻度不均匀(3)欧姆挡选倍率欧姆挡选倍率在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，小倍率小角度偏，大倍率大角度偏大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧左侧“”处处)(4)欧姆表的读数欧姆表的读数待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率为了减小读数误差，指针应指表待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率为了减小读数误差，指针应指表 盘盘 的部分，即中央刻度附近的部分，即中央刻度附近 晶体二极管是半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的晶体二极管是半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如图符号如图1082甲所示甲所示晶体二极管具有单向导电性晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向符号上的箭头表示允许电流通过的方向)当给二极当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图1082乙所示；当给二极管乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图1082丙所示丙所示 2二极管的单向导电性二极管的单向导电性图图1082(1)传感器：传感器是能将所测的物理量传感器：传感器是能将所测的物理量(一般是非电学量一般是非电学量)转换成便于测量的量转换成便于测量的量(一一般是电学量般是电学量)的一类元件其工作过程是利用某一元件对某一物理量敏感，按一定的一类元件其工作过程是利用某一元件对某一物理量敏感，按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而方便检测或自动化控制规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而方便检测或自动化控制(2)敏感元件：敏感元件：热敏电阻：由半导体材料制成，温度升高，电阻率显著减小热敏电阻：由半导体材料制成，温度升高，电阻率显著减小光敏电阻：由半导体材料制成，光照射下，电阻率显著减小光敏电阻：由半导体材料制成，光照射下，电阻率显著减小3传感器的简单应用传感器的简单应用 一、练习使用多用电表一、练习使用多用电表 1观察多用电表的外形观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程认识选择开关的测量项目及量程 2检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的电流零位置，若不指零，则检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的电流零位置，若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零可用小螺丝刀进行机械调零 3将红将红、黑表笔分别插入黑表笔分别插入“”“”“”插孔插孔 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线、小灯泡、二极管、铁架台多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线、小灯泡、二极管、铁架台(带铁带铁夹夹)、温度计、烧杯、光敏电阻、热敏电阻、冰、温度计、烧杯、光敏电阻、热敏电阻、冰(热热)水、光电计数器等水、光电计数器等4将选择开关置于直流电压将选择开关置于直流电压2.5 V挡，测挡，测1.5 V干电池的电压干电池的电压5将选择开关置于交流电压将选择开关置于交流电压250 V挡，测挡，测220 V交流电源的电压交流电源的电压(一定要注意安一定要注意安全，手指不能接触红黑表笔前端的金属杆全，手指不能接触红黑表笔前端的金属杆)6将选择开关置于直流电流将选择开关置于直流电流10 mA挡，测量挡，测量1.5 V干电池与干电池与200 电阻串联回路电阻串联回路的电流的电流7将选择开关置于欧姆表的将选择开关置于欧姆表的“1”挡，短接红、黑表笔，调整调零旋钮，使指挡，短接红、黑表笔，调整调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置针指向欧姆表刻度的零位置8将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端，读出欧姆表指示的电阻数将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端，读出欧姆表指示的电阻数值，并与标准值比较，然后断开表笔值，并与标准值比较，然后断开表笔9将选择开关置于欧姆挡的将选择开关置于欧姆挡的“100”挡，重新进行欧姆调零，然后测定几百欧、挡，重新进行欧姆调零，然后测定几百欧、几千欧的电阻，并将测定值与标准值进行比较几千欧的电阻，并将测定值与标准值进行比较10选择适当的量程，测定灯丝、电炉丝和人体的电阻选择适当的量程，测定灯丝、电炉丝和人体的电阻二、研究二极管的单向导电性二、研究二极管的单向导电性1将二极管、小灯泡、开关、直流电源按图将二极管、小灯泡、开关、直流电源按图1083所示电路连接起来，闭合所示电路连接起来，闭合开关开关S后，小灯泡正常发光后，小灯泡正常发光；2将二极管、开关、小灯泡等按图将二极管、开关、小灯泡等按图1084连接起来，闭合开关连接起来，闭合开关S后，小灯泡不后，小灯泡不发光发光三、探测黑箱内电路三、探测黑箱内电路(如图如图1085所示所示)1机械调零：熟悉多用电表的表面结构，观察使用前指针是否指在刻度机械调零：熟悉多用电表的表面结构，观察使用前指针是否指在刻度 线左端电流线左端电流0位置，若不指位置，若不指0，调整调零螺丝，使指针指，调整调零螺丝，使指针指0.2将多用电表选择开关旋转到直流电压挡，并置于较大量程，用多用电将多用电表选择开关旋转到直流电压挡，并置于较大量程，用多用电 表测量黑箱任意两个接线柱间的电压，若均无电压，说明箱内不含电源表测量黑箱任意两个接线柱间的电压，若均无电压，说明箱内不含电源3先选定欧姆挡某一较小的挡，两表笔短接，进行电阻调零然后，用欧先选定欧姆挡某一较小的挡，两表笔短接，进行电阻调零然后，用欧姆挡测姆挡测AC间正反接电阻，若两次所测阻值相等，则标明间正反接电阻，若两次所测阻值相等，则标明AC间只含有电间只含有电阻若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明阻若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明AB间有二极管，且测间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极4用欧姆挡测量用欧姆挡测量BC间正反接电阻，若两次测量值相等表明间正反接电阻，若两次测量值相等表明BC间只有电间只有电 阻若两阻若两次测量值不相等，且一次较小一次较大说明次测量值不相等，且一次较小一次较大说明BC间有二极间有二极 管，阻值较小时，管，阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极与黑表笔接触的那一端为二极管的正极5根据前面所测结果，画出黑箱内电路根据前面所测结果，画出黑箱内电路1如图如图1086所示将热敏电阻连入电路，多用电表置于所示将热敏电阻连入电路，多用电表置于“欧姆欧姆”挡，观察热挡，观察热敏电阻的阻值敏电阻的阻值2分几次向烧杯中倒入热水，逐渐改变水的温度，观察不同温度下热敏电阻的分几次向烧杯中倒入热水，逐渐改变水的温度，观察不同温度下热敏电阻的阻值阻值四、传感器实验四、传感器实验3按图按图1087所示将光敏电阻连入电路中，观察欧姆表的示数所示将光敏电阻连入电路中，观察欧姆表的示数4用手挡住部分光线或上下移动手掌，观察光敏电阻的阻值随光线的变化而变用手挡住部分光线或上下移动手掌，观察光敏电阻的阻值随光线的变化而变化的情况化的情况 5将钩码放在纸带上，如图将钩码放在纸带上，如图1088所示拖动纸带向前运动，观察光电计数所示拖动纸带向前运动，观察光电计数 器上的数字变化器上的数字变化 使用多用电表使用多用电表“六忌六忌”1忌不调零就使用多用电表忌不调零就使用多用电表2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笔的金属杆3忌不进行欧姆调零，就用多用电表测电阻值忌不进行欧姆调零，就用多用电表测电阻值4忌把电阻同其他电路连在一起进行测量忌把电阻同其他电路连在一起进行测量5忌把电池装在多用电表内长期不用忌把电池装在多用电表内长期不用6多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡1测电阻时，刻度线不均匀造成读数误差测电阻时，刻度线不均匀造成读数误差2电池用旧后由于电动势下降，会使电阻测量值偏大电池用旧后由于电动势下降，会使电阻测量值偏大3用多用电表测电流、电压时，误差主要来自电表内阻影响，使所测电流、电压用多用电表测电流、电压时，误差主要来自电表内阻影响，使所测电流、电压 值均小于真实值值均小于真实值 4传感器中的误差主要来自于温度计的读数传感器中的误差主要来自于温度计的读数 【例【例1】 (1)用用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有_处，并把多处，并把多用电表用电表_联接到被测电路中，若测电压时，应把选择开关旋至标有联接到被测电路中，若测电压时，应把选择开关旋至标有_处，并把多用电表与被测电路处，并把多用电表与被测电路_联测直流电压和电流时，都必联测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在须把红表笔接在_处，即电流从处，即电流从_表笔流进表笔流进 (2)如图如图1089的的、三条线分别表示多用电表指针的指示位置三条线分别表示多用电表指针的指示位置将多用电表选择开关置于将多用电表选择开关置于“1”挡，挡，的示数的示数_ ，的示数的示数_ .将选择开关置于直流将选择开关置于直流“50 V”挡，挡，的示数为的示数为_ V，的示数为的示数为_ V，的的示数为示数为_ V.选择开关置于直流选择开关置于直流“250 V”挡时，挡时，示数为示数为_ V，的示数为的示数为_ V.解析：解析：(1)多用电表测直流电流时，选择开关应置于多用电表测直流电流时，选择开关应置于“mA挡挡”，且把电表串联接入，且把电表串联接入被测电路中测电压时，把选择开关置于标有被测电路中测电压时，把选择开关置于标有“V”处，且并联于被测电路两处，且并联于被测电路两端因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压端因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压和直流电流时，都必须把红表笔接在电势高处，即电流从红表笔进入和直流电流时，都必须把红表笔接在电势高处，即电流从红表笔进入 (2)多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋线，根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡次倍率，才是电阻的测量值钮指示的挡次倍率，才是电阻的测量值答案：答案：(1)mA串串V并电势高红并电势高红(2)243625.020.010.0125100 【例【例2】 如如图图10810所示，已知黑箱外有所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上用多用电表依只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示请判定黑箱内的结构次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示请判定黑箱内的结构红表笔红表笔AABCCB黑表笔黑表笔BCCBAA阻值阻值()100150502 k2.1 k100解析：解析：此题考查用多用电表判定黑箱内的电路结构，考查学生对二极管特性的掌握此题考查用多用电表判定黑箱内的电路结构，考查学生对二极管特性的掌握情况，考查推理能力定值电阻阻值与电流方向无关二极管有单向导电性，其电情况，考查推理能力定值电阻阻值与电流方向无关二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大电流方向总是从红表笔流入阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的A、B间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；B、C间电阻与电流方向有关，间电阻与电流方向有关，且阻值比且阻值比A、C间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在B、C间且间且C为正极为正极答案：答案：黑箱内结构如图所示黑箱内结构如图所示【例【例3】(2008广东物理，广东物理，15)某某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性现有器实验小组探究一种热敏电阻的温度特性现有器材：材：直流恒流电源直流恒流电源(在正常工作状态下输出的电流恒定在正常工作状态下输出的电流恒定)、电压表、待测热敏电阻、电压表、待测热敏电阻、保温容器、温度计、开关和导线等保温容器、温度计、开关和导线等 (1)若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图若用上述器材测量热敏电阻的阻值随温度变化的特性，请你在图10811甲的实物图上连线甲的实物图上连线(2)实验的主要步骤：实验的主要步骤：正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；电流值；在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关，_，断开开关；断开开关；重复第重复第步操作若干次，测得多组数据步操作若干次，测得多组数据(3)实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得如图10811乙的乙的Rt关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的Rt关系式：关系式：R_t()(保留保留3位有效数字位有效数字) 解析：解析：(3)根据根据R 就可解出不同温度下热敏电阻的阻值，并利用图线得出图线的就可解出不同温度下热敏电阻的阻值，并利用图线得出图线的斜率在图象上取两点，当斜率在图象上取两点，当t110 时，时，R1104 ，当，当t260 时，时，R2124 ，Rt图象图象1的斜率为的斜率为 0.400；将图线延长，交于原点，说明；将图线延长，交于原点，说明t0 时的电阻为时的电阻为100 ，故，故Rt关系式为关系式为R1000.400t() 答案：答案：(1)如右图所示如右图所示(2)读取温度计示数，读取电压表示数读取温度计示数，读取电压表示数 【例【例4】 (2009山东，山东，23)为为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发系统光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)某光敏电阻某光敏电阻RP在不同照度下的阻值如下表：在不同照度下的阻值如下表：照度照度(lx)0.20.40.60.81.01.2电阻电阻(k)754028232018(1)根据表中数据，请在给定的坐标系中根据表中数据，请在给定的坐标系中(如图如图10812所示所示)描绘出阻值随照度描绘出阻值随照度变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点变化的曲线，并说明阻值随照度变化的特点 (2)如图如图10813所示，当所示，当1、2两端所加电压上升至两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照时，控制开关自动启动照明系统请利用下列器材设计一个简单电路，给明系统请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图(不考虑控制不考虑控制开关对所设计电路的影响开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：提供的器材如下：光敏电阻光敏电阻RP(符号符号 ，阻值见上表，阻值见上表)；直流电源直流电源E(电动势电动势3 V，内阻不计，内阻不计)；定值电阻：定值电阻：R110 k，R220 k，R340 k(限选其中之一并在图中标出限选其中之一并在图中标出)；开关开关S及导线若干及导线若干 解析：解析：根据图表信息，正确作出阻值随照度变化的图象，可知随照度的增加，电根据图表信息，正确作出阻值随照度变化的图象，可知随照度的增加，电阻逐渐减小；第阻逐渐减小；第(2)题中，关键信息是题中，关键信息是1、2两端所加电压升到两端所加电压升到2 V时就自动启动照时就自动启动照明系统，故随着光敏电阻上的照度减弱，其电阻阻值逐渐增加，根据上述特点可明系统，故随着光敏电阻上的照度减弱，其电阻阻值逐渐增加，根据上述特点可设计如图所示的电路图设计如图所示的电路图 答案：答案：(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图所示特点：光敏电阻的阻光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如图所示特点：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小值随照度的增大非线性减小(2)见解析图见解析图 点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册