《3.4多用电表电路分析与设计》学习任务单

《3.4多用电表电路分析与设计》学习任务单一、学习目标1、知识与技能目标深入理解多用电表中测量电压电路的设计原理，明确其电路组成部分。透彻掌握多用电表中测量电流电路的设计原理以及相关电路构成。熟练学会分压电阻和分流电阻阻值的计算方法。了解欧姆表的原理、内部结构和刻度特点。2、过程与方法目标通过对多用电表不同电路的分析，培养逻辑思维能力和电路分析能力。在计算分压电阻和分流电阻阻值的过程中，提高数学应用能力。借助对欧姆表原理的探究，学会运用闭合电路欧姆定律解决实际问题。3、情感态度与价值观目标感受物理知识在实际电表设计中的应用，激发对物理学科的兴趣。在小组讨论和合作学习中，培养团队协作精神。二、学习重难点1、重点多用电表测电压、测电流电路的设计原理。分压电阻和分流电阻阻值的计算。欧姆表的原理。2、难点分压电阻和分流电阻阻值计算过程中的数学运算与物理原理的结合。理解欧姆表刻度不均匀的原因以及选挡依据。三、学习资源1、教材：沪教版选修31教材相关章节。2、网络资源：可用于查询相关的电路图、动画演示等辅助学习资料。四、学习过程（一）课前预习1、阅读教材内容仔细阅读3.4节关于多用电表电路分析与设计的内容，对多用电表的基本概念和整体结构有初步认识。标记出不理解的地方，如电路设计中的一些特殊连接方式或者计算公式的推导等。2、自主思考思考多用电表为什么能够实现多种电学量的测量，它的多功能性是基于哪些物理原理实现的？对于日常生活中的电表，如万用表，尝试回忆其使用方法，并思考其内部电路可能是如何设计的。（二）课堂学习1、多用电表测电压电路教师讲解介绍多用电表的表头结构和功能特性，让学生明白表头是多用电表的核心部件。详细阐述测电压电路的设计原理，通过电路图展示表头和分压电阻的串联关系，解释串联电路在电压测量中的作用。结合公式推导，说明分压电阻的确定方法，强调串联电路中电压分配与电阻的关系。小组讨论以小组为单位，讨论分压电阻的大小对电压表量程的影响。例如，如果分压电阻增大，电压表量程会如何变化？为什么？每个小组尝试画出不同量程电压表的电路草图，并分析其中表头和分压电阻的参数变化。课堂练习已知表头内阻为Rg，满偏电流为Ig，要将电压表量程扩大为原来的n倍，计算分压电阻的阻值。给出一个实际的表头参数（如Rg＝100Ω，Ig＝1mA），让学生计算当电压表量程为10V时的分压电阻阻值。2、多用电表测电流电路教师讲解讲解测电流电路的设计原理，通过对比测电压电路，引出电流表改装需要并联电阻（分流电阻）的概念。利用电路图展示表头和分流电阻的并联关系，解释并联电路在电流测量中的作用。结合公式推导，说明分流电阻的确定方法，强调并联电路中电流分配与电阻的关系。小组讨论讨论分流电阻的大小对电流表量程的影响。如果分流电阻增大，电流表量程会怎样变化？并分析原因。每个小组尝试画出不同量程电流表的电路草图，分析表头和分流电阻的参数变化。课堂练习已知表头内阻为Rg，满偏电流为Ig，要将电流表量程扩大为原来的m倍，计算分流电阻的阻值。给出一个实际的表头参数（如Rg＝50Ω，Ig＝0.5mA），让学生计算当电流表量程为5A时的分流电阻阻值。3、欧姆表原理教师讲解从闭合电路欧姆定律出发，讲解欧姆表的测量原理，通过公式I＝E/（R内+Rx)说明电流与被测电阻Rx的关系。展示欧姆表的内部结构示意图，解释红表笔和黑表笔的连接情况以及与内部电源的关系。讲解欧姆表的刻度特点，说明为什么刻度不均匀，以及在测量时为什么要尽量使指针位于中央附近。小组讨论讨论欧姆表在测量不同阻值电阻时的误差情况，分析在高阻值和低阻值两端测量误差较大的原因。结合实际生活，讨论欧姆表在电子设备维修等领域的应用场景。课堂练习已知欧姆表的内阻为R内，电源电动势为E，当被测电阻Rx＝2R内时，计算通过表头的电流与满偏电流的比值。给出一个欧姆表的实际参数（如R内＝1000Ω，E＝1.5V），让学生计算当指针指向刻度盘中间时的被测电阻阻值。（三）课后巩固1、书面作业完成教材上相关章节的课后练习题，包括关于分压电阻、分流电阻计算的习题，欧姆表读数和测量误差分析的习题等。补充作业：设计一个简单的多用电表电路，要求能够测量电压、电流和电阻，给出电路设计图并说明各部分元件的作用和参数选择依据。2、拓展学习查阅资料了解现代多用电表的发展现状，例如数字式多用电表与传统指针式多用电表在电路设计和功能上的区别。思考多用电表在新能源汽车电路检测、智能家居设备故障排查等新兴领域中的应用前景。五、学习评价1、课堂表现（30%）参与小组讨论的积极性和贡献度（10%）。课堂练习的完成情况和准确率（20%）。2、作业完成情况（50%）书面作业的完成质量，包括答题的准确性、解题步骤的完整性等（30%）。拓展学习的成果展示，如对多用电表新应用的理解和分析（20%）。3、知识掌握程度测试（20%）在章节学习结束后进行一次小测试，内容涵盖多用电表的电压、电流测量电路原理，欧姆表原理，电阻、电压、电流计算等知识点。六、答案1、多用电表测电压电路课堂练习答案已知电压表量程扩大为原来的n倍，根据串联电路电压分配关系可得：分压电阻R＝（n1)Rg。对于Rg＝100Ω，Ig＝1mA，电压表量程为10V时，首先根据Ug＝IgRg计算表头满偏电压Ug＝0.1V，再根据上述公式计算分压电阻R＝（10/0.11)×100＝9900Ω。2、多用电表测电流电路课堂练习答案已知电流表量程扩大为原来的m倍，根据并联电路电流分配关系可得：分流电阻R＝Rg/（m1)。对于Rg＝50Ω，Ig＝0.5mA，电流表量程为5A时，先将量程换算为与表头满偏电流相同单位，即5000mA，根据公式计算分流电阻R＝50/（5000/0.51)≈0.005Ω。3、欧姆表原理课堂练习答案当Rx＝2R内时，根据