最新人教版高中物理选修31第二章《多用电表的原理》示范教案.docx
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最新人教版高中物理选修31第二章《多用电表的原理》示范教案
8 多用电表
教学设计
（一）
教学分析
本节是闭合电路欧姆定律的具体应用。
教科书通过例题的方式来讲解欧姆表的原理，并没有把欧姆表作为知识来处理，而是从闭合电路欧姆定律的应用入手，旨在提高学生灵活运用知识解决实际问题的能力。
欧姆表的原理是根据闭合电路欧姆定律，通过测量容易测得的电流，来实现测得较难测量的电阻，教学中要注意渗透这种转换的思想。
在学习欧姆表的基础上，教科书通过“思考与讨论”“说一说”栏目让学生了解多用电表的基本结构，并通过实验让学生学会使用多用电表。
教学目标
1．通过对欧姆表的讨论，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的能力，知道欧姆表测量电阻的原理。
了解欧姆表的内部结构和刻度特点。
2．了解多用电表的基本结构，通过实际操作学会使用多用电表测量电压、电流和电阻，培养学生的动手实践能力。
3．会用多用电表测量二极管的正、反向电阻，并据此判断二极管的正、负极，会用多用电表探索简单黑箱中的电学元件。
4．通过自主探究活动，激发学生学习物理的兴趣，提高学生应用物理知识解决实际问题的能力。
教学重点难点
欧姆表的原理和使用及多用电表的原理和正确使用的方法。
教学方法与手段
《多用电表》分三个主题单元内容：
“欧姆表”“多用电表”和“实验”。
教材摆脱旧教材中单纯理论的推导和仪表结构、原理、使用方法的讲解，而是基于学生的先前经验，通过“体验式探究”的方式，通过例题的解决，将欧姆表这一新知识建立在对原有学习过程的体验上，通过对该过程的创造性联想让学生真切感受并领会欧姆表的工作原理、结构和使用方法，尤其隐含了对欧姆表难点的阐述性讲解，像“欧姆表盘为什么非均匀？
”“电压电流的线性变化和电阻的非线性变化”“Rx＝0时如何使电路电流达到满偏？
”“对应不同的倍率，即换用不同的欧姆挡时，为什么要欧姆调零？
”对多用电表的结构认识，从单用表到双用表再过渡到三用表，从单量程过渡到双量程，体现出将一个复杂问题简单化处理的物理思想，采用阶梯式的教学方法引导学生由浅入深，但不宜要求过高。
通过学生自主探究的方式，亲历过程，学习使用多用电表的各种测量功能。
教学媒体
多用电表、电阻、二极管、导线、电池、电键、滑动变阻器、电压表、电流表、小灯泡。
多媒体课件、实物投影仪。
知识准备
电压表、电流表的改装，闭合电路欧姆定律等知识。
导入新课
[事件1]
教学任务：
创设情景，导入新课。
师生活动：
问题引导1：
电流表的工作原理是怎样的？
——当线圈中有电流通过时，线圈在磁场力的作用下带着指针一起偏转，通过线圈的电流越大，指针偏转的角度就越大，即θ∝I。
这样根据指针的偏角就可以知道电流的大小，在表头刻度盘上标出电流值就可以测量电流。
问题引导2：
电流表G改装成电压表V的原理是什么？
——利用串联电阻的分压作用，给表头G串联一个适当的分压电阻R，将表头G改装成一个量程较大的电压表V。
问题引导3：
电流表G改装成电流表A的原理是什么？
——利用并联电阻的分流作用，给表头G并联一个适当的分流电阻R，将表头G改装成一个量程较大的电流表A。
引入新课：
下面我们共同来探究如何将电流表改装成测量电阻的表——欧姆表。
推进新课
[事件2]
教学任务：
欧姆表的原理。
师生活动：
【例题】如图电源的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，电流表满偏电流Ig＝10mA，电流表电阻Rg＝7.5Ω，A、B为接线柱。
（1）用一条导线把A、B直接连起来，此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
此时电流表指针指在什么位置？
A、B间电阻阻值为多大？
（2）调到满偏后保持R1的值不变，在A、B间接一个150Ω的电阻R2，电流表指针指着多少刻度的位置？
（3）调到满偏后保持R1不变，如果A、B间直接断开，电流表指针指多少刻度的位置？
此时A、B间电阻阻值为多大？
（4）如果把任意电阻R接在A、B间，电流表读数I与R的值有什么关系？
解：
（1）因电流表电阻Rg的值不能忽略，此时可以把电流表视为一个电阻来计算。
由闭合电路欧姆定律，得Ig＝
从中解出可变电阻R1的值
R1＝
－Rg－r＝（
－7.5－0.5）Ω＝142Ω
这表示，当两个接线柱直接连到一起，且表头指针恰好满偏时，可变电阻R1的值为142Ω；此时电表指在“10mA”刻度的位置，A、B间电阻为0Ω。
（2）保持可变电阻R1的值不变，把R2＝150Ω接在A、B之间，设这时电流表读数为I2，由闭合电路欧姆定律I2＝
＝
A＝5mA
这表示，接入R2后，电表指在“5mA”刻度的位置。
（3）如果A、B间直接断开，相当于A、B间电阻无穷大，电流表指“0mA”刻度的位置。
（4）把任意电阻R接到A、B之间，设电流表读数为I，则
I＝
代入数值后，得I＝
解出R＝（
－150）Ω
得出：
不同的电阻值R与不同的电流I是一一对应关系的。
分析并讨论：
从上题中可以看出，电流表的每一个示数对应一个外部电阻的阻值，那么是否可以用电流表表示电阻的阻值（即将电流表转换成直接测量电阻的仪表）?
——将电流表的“10mA”刻度线标为“0Ω”，“5mA”刻度线标为“150Ω”，其他电流刻度按R＝（
－150）Ω的规律转为电阻的标度，这样，电流表就改装成了直接测电阻的仪器。
原理：
闭合电路欧姆定律I＝
内部电路：
如图所示，这就是一个最简单的欧姆表的电路原理图，G是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流表，R是可变电阻也叫调零电阻，电池的电动势是E、内阻为r。
实际的欧姆表就是在这个原理的基础上制成的。
欧姆表电路
归纳总结：
（1）欧姆表的表盘刻度分布不均匀，左端密集右端稀疏；零欧姆刻度线在右端，无穷大刻度线在左端；
（2）读数时要注意，在中值电阻附近读数比较准确。
中值电阻：
是多用表电阻挡的内阻，当被测电阻Rx＝Rg＋R1＋r时，通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，所以称为中值电阻。
教学设计说明：
对于该事件，教师要让学生先进行自我尝试，并提出合作探究的问题，让学生感知教材后，带着问题进行思考，以加深对教材内容的理解。
实际教学中采取任务驱动式方法能有效增强学生真切的探究体验，在自悟和合作交流中达到“愤悱”的境界，教师再给予讲解能达到很好的效果，如果教师包办例题，虽然能有效提高问题的目的指向性，节约时间，却让教材在此的精心设计成为一种可有可无的摆设和点缀。
这种处理方式只不过是沿袭旧教材的教学方式，对于学生而言，失去了发展的真切动力，沦落成仅为证明某一结论而进行的一个旁证。
因此说，采取任务驱动式教学方法，必须注意问题指向具体而明确，不仅仅具有思考性，而且难度相对小，能从学生的先前经验出发，有效调动学生的知识背景信息，合作探究才能真实富有成效。
教学中，问题可设计如下：
1．阐述R1的作用？
如果电路中再串联一个电阻箱R0，不断改变R0连入线路的数值，为使电路电流达到Ig，应当如何调节？
2．在R1不变的前提下，分析电流计中电流的变化规律？
写出Rx表达式？
不同的电流对应不同的Rx，如果将表盘刻度换成待测电阻值，试表述表盘的特点，并标出∞、0时的位置和对应的电流？
[事件3]
教学任务：
设计多用电表。
师生活动：
问题引导1：
如何利用一只电流表G改装成一个既能测量电压又能测量电流的两用表？
学生讨论并提出设计方案，教师投影或课件展示进行点评。
问题引导2：
电流表、电压表以及欧姆表都是由表头改装而成，能不能让它们共用一个表头而组合在一起呢？
思考并讨论：
图1分别表示电流表、欧姆表、电压表的电路示意图。
把它们组合在一起，在图2的基础上画出最简单的多用电表的电路图，并说明转换的测量功能。
学生讨论，画电路图。
这个要求比较高，一般学生困难较大，可以将有能力完成的学生所画出的示意图展示出来（如果没有学生完成，可以由教师直接给出），让学生说出选择开关分别接1、2、3时，电表的功能分别是什么。
图1电流表、欧姆表和电压表的示意图图2请完成最简单的多用电表的电路图
思维拓展：
【说一说】
图3是一个多量程多用电表的简化电路图。
测量电压、电流和电阻时各有两个量程。
请谈一谈：
开关S调到哪两个位置是电流挡、哪两个位置是电压挡、哪两个位置是欧姆挡？
两个位置中哪一个的量程比较大？
图3 多量程多用电表示意图
学生讨论、代表发言。
师生互动、点评。
[事件4]
教学任务：
了解多用电表的基本结构。
师生活动：
甲 指针式多用电表
乙 数字式多用电表
观察与描述：
学生观察，教师投影教材图甲和乙（如图所示），向学生介绍指针式多用电表和数字式多用电表的外形和各部分结构。
基本结构：
表的上半部分为表盘，下半部分是选择开关，开关周围标有测量功能的区域和量程；在表盘和选择开关之间有一个指针定位螺丝，多用电表在使用前应平放且观察指针是否停在表盘左端零刻度的位置，若不指零，可用小螺丝刀轻轻转动“指针定位螺丝”使指针指零（此操作简称为机械调零）；选择开关的右上方有一个欧姆调零旋钮，测电阻时要先进行欧姆调零；表笔分为红、黑两支，使用时应分别插入右下方的两个标有“＋”“－”号的插孔中。
教学设计说明
通过实物介绍认识表盘和选择开关以及测量功能的区域及量程。
充当电压表、电流表和欧姆表时，共用同一个表头，其内部如何组合。
在这个事件中，涉及隐形知识点的分析，采取任务驱动的方式进行教学，要比单纯的讲解更合理有效。
教材通过“做一做”和“说一说”进行巩固强化，这无疑体现新教材这样编写的匠心独运。
任务驱动问题设计如下：
1．共用一个灵敏电流计，充当不同仪表与作为欧姆表测量电阻所对应的不同倍率中，在都达到满偏时，Ig是否相同？
试比较测量电流、电压和电阻时，红黑表笔电流的流向及两表笔电势的高低？
2．欧姆挡上对应的数据×1，×10，×100，×1k与电流挡1,10,100，电压挡上2.5,10,50,250,500所对应数据的意义有什么不同？
3．表盘上A－V－Ω是否对应下部电流、电压和欧姆表盘？
[事件5]
教学任务：
练习使用多用电表。
师生活动：
教师巡回指导，学生自主探究进行分组实验。
1．用多用电表测量小灯泡的电流、电压
【例】用多用电表测量如图所示的电路中通过灯泡的电流时，首先把选择开关拨到________挡，然后把多用电表______联在电路中，则电流应从________表笔流入，从________表笔流出；测电压时，应把选择开关拨到________挡，然后把多用表________联在电路中，则________表笔接触点的电势应比________表笔高。
答案：
直流电流 串 红 黑 直流电压 并 红 黑
规律总结：
多用电表测量电流、电压时，电流经红表笔流入多用电表，从黑表笔流出。
2．用多用电表测量定值电阻
自主探究：
学生以小组为单位自主进行探究活动，并将实验的具体操作步骤简要记录，组间交流，合作学习。
1．操作过程
（1）________________
（2）________________
（3）________________
2．发现问题
（1）________________
（2）________________
（3）________________
3．解决方法
（1）________________
（2）________________
（3）________________
规律总结：
（1）多用电表在使用前，一定要观察指针是否指向电流的零刻度。
若有偏差，应机械调零；
（2）估测电阻的大小，合理选择欧姆挡的倍率，短接红、黑表笔，转动欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置；
（3）指针尽可能指表盘中央刻度线附近，读数比较准确；
（4）要用欧姆挡读数时，注意要乘以选择开关的倍率；
（5）指针偏角过大，换成小倍率；偏角过小，换成大倍率；
（6）换用欧姆挡不同倍率时，一定要重新进行欧姆调零；
（7）测电阻时，待测电阻要与别的元件断开，切不要用手接触表笔的金属部分；
（8）实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压的最高挡；长期不用，应将多用电表中的电池取出。
[事件6]
教学任务：
判断二极管的正、负极。
师生活动：
二极管的单向导电性：
如图甲：
电流从正极流入电阻较小，从正极流出时电阻较大。
图甲 晶体二极管和它的符号
欧姆表中电流的方向：
从黑表笔流出，经过待测电阻，从红表笔流入。
测正向电阻：
将选择开关置于欧姆表的“×10”挡，短接红、黑表笔，转动欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置。
黑表笔接二极管正极、红表笔接二极管负极（如图乙），读出欧姆表指示的电阻数值。
乘以倍率，记下正向阻值。
测反向电阻：
将选择开关置于欧姆表的“×1K”挡，短接红、黑表笔，转动欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置。
黑表笔接二极管负极、红表笔接二极管正极（如图丙），读出欧姆表指示的电阻数值。
乘以倍率，记下反向阻值。
实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
思考与讨论：
（投影）教材图。
两位同学在多用电表用完后，把选择开关放在图示的位置，你认为谁的习惯比较好？
从知识和习惯两个方面去分析和引导。
谁的习惯比较好？
教学设计说明
事件5和事件6测量小灯泡的电压、电流，测量几个定值电阻以及测量二极管正反方向的电阻，通过完全开放式的自主探究，学生通过合作学习、小组探究，在探究中发现问题、提出问题、解决问题，在探究中逐步规范实验操作，深化与熟练多用电表的使用方法。
在测量二极管正反方向的电阻判断极性时，通过实验感知、了解这一元器件的性能，强化欧姆表的实验操作技能，同时为测定电容器，学习黑盒子问题留下扩展性的空间。
[事件7]
教学任务：
用多用电表探测黑箱内的电学元件。
师生活动：
一般的“电学黑箱”有四种，一是纯电阻黑箱，二是纯电源黑箱，三是由电阻和电源组成的闭合电路黑箱，四是含电容器、二极管的黑箱。
为了根据对黑箱外部接线柱的测试结果，判定黑箱内部的元件的种类和电路的连接方式，除了应熟悉电路的基本规律之处，还必须善于利用伏特表和万用电表欧姆挡进行测试（注意，若要用欧姆表测试，必须用伏特表判定盒内无电源后，才能进行。
想一想，为什么？
），并对结果作出正确的分析和判断，一般判断的依据如下。
（1）电阻为零，两接线柱由无阻导线短接。
（2）电压为零，有下述可能性：
若任意两接线柱之间电压均为零，盒内无电源；若有的接线柱之间电压为零，则：
①两接线柱之间电压为零；②两接线柱中至少有一个与电源断路；③两接线柱之间有电动势代数和为零的反串电池组。
（不要求掌握）
（3）电压最大，两接线柱之间有电源。
（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（欧姆表指针偏转，然后又回到“∞”刻度）———两接线柱之间有电容器。
在分析和解答黑箱问题时，还必须注意问题的多解性，因为不同的内部结构，其外观表现往往相同，所以不仅答案多种多样，而且在无条件限制时，还可能有无数多解答。
“黑箱问题”的这一特点，对培养求异思维能力具有特殊意义。
总结：
应用多用电表测量判断黑箱内电学元件的思路：
课堂巩固与反馈
[事件8]
教学任务：
形成性测试：
学生独立完成。
时间：
6分钟。
1．用多用表进行测量，指针的位置分别如图a、b所示。
若选择开关处在以下表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？
所选择的挡位
指针读数
a
b
直流电压2.5V
直流电流100mA
电阻×10
2．在用多用电表正确测量了一个13Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值大约是2kΩ左右的电阻。
在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下哪些操作步骤是必须的，请选择其中有用的，按操作顺序写出：
__________________。
A．用螺丝刀调节表盘下中间部位的调零螺丝，使表针指零
B．将红表笔和黑表笔接触
C．把选择开关旋转到“×1kΩ”位置
D．把选择开关旋转到“×100Ω”位置
E．调节调零旋钮使表针指着欧姆零点
3．用多用电表欧姆挡测电阻，有许多注意事项，下列说法中哪些是错误的（ ）
A．测量前必须机械调零，且每测一次电阻都要重新机械调零
B．每次换挡后必须重新欧姆调零
C．待测电阻如果是连接在某电路中，应把它先与其他元件断开，再进行测量
D．两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确，为此应当用两个手分别将两个表笔与电阻两端紧捏在一起
4．用欧姆表测量一个晶体二极管的极性，当红表笔与二极管的a端相连，黑表笔与二极管的b端相连时，二极管的电阻很小。
当把红、黑表笔互换后再测量时，测得二极管的电阻很大，由此可以判定______端是二极管的正极。
答案：
1.
所选择的挡位
a
b
直流电压2.5V
0.55
2.00
直流电流100mA
22.4
80.00
电阻×10
500
30
2．D、B、E 3.AD 4.b
[事件9]
教学任务：
引导学生从知识、方法、情感三个侧面小结本节课的学习活动。
师生活动：
学生认真概括总结本节的内容并把自己这节课的体会写下来，比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
设计说明：
总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
1．复习本节教材。
2．完成课本课后问题与练习。
8 多用电表
一、欧姆表
1．原理：
闭合电路欧姆定律
2．内部结构
3．表盘刻度的特点
4．中值电阻
二、多用电表
1．单量程多用电表的电路设计
2．多量程多用电表
3．了解多用电表的构造
三、实验
1．用多用电表测量小灯泡的电压、电流
2．用多用电表测量定值电阻
3．用多用电表测量二极管的正反向电阻
4．注意事项
本节是闭合电路欧姆定律的具体应用。
通过例题的方式来讲解欧姆表的原理，从闭合电路欧姆定律入手，旨在提高学生灵活运用知识解决问题的能力。
欧姆表的原理是根据闭合电路欧姆定律通过测量容易测得的电流，来实现测量较难测量的电阻，渗透了转换测量的思想。
在学习了欧姆表的基础上，学生通过思考与讨论由浅入深设计多用电表，了解多用表的基本结构。
并通过自主探究实验，灵活组合自主、探究、合作的学习方式，使学生亲身经历探究过程，激发了学习物理的兴趣，在实践中规范了实验操作，掌握了多用表的使用。
本节教材内容的编写为教师深化理解课程理念，有意识转变和发展教学方式提供个性彰显的机会。
在失却行为目标具体界定的境况下，教师只有依据对《课程标准》的理解，深入细致地咀嚼教材，分析教材各部分内容之间的逻辑关系，渗透知识与技能、过程与方法、态度情感价值观三维目标，力求基于教材让学生能深化性感知，通过整合课程资源进行二度开发，设计出符合学生发展认知水平的教学预案。
本节基于学生的认知基础，通过“问题驱动教学方式”，实现自主学习、合作探究的学习方式。
让学生基于问题为中心，以研究的态度思考，理解教师整合后提出的问题，通过这种方式，才能有效避免一问一答，形似启发式教学实质为灌输的教学方式，也只有这样才能培养学生阅读理解、独立思考的思维品质。
思维的深刻性、独立性与合作学习的互助性才能得以深化，这远比形式化的表演更为精彩，更能体现学科思想的厚重，“体验性探究→归类性分析→应用→深化与创新”才能真正实现。
教材文本设计的合情合理，围绕教与学的每一环节提供必要的场景铺垫和问题引导，有利于释疑性解读使之更加流畅，有效提高学生感知教材深度，培养学生自主学习的能力。
再加上“做一做”“说一说”和“思考与讨论”，使每一主题单元独立且相对完善，都能为下一主题单元的学习起到良好的铺垫。
由于是选修系列，因此“问题与思考”的设计从实践操作层面提出学生困惑的问题，虽然有一定的难度但却有一定的典型性，为此说，课程文本的编写方式是课改理念能否被教师理解、能否尽快转变教学行为的根本，文本的科学合理性决定了课程理念接受的顺畅性，它是转变教师教育思想最有效的动力源。
任何脱离实践操作的单纯理念解读，永远是一种设想和期望，课程目标只有借助于有形的案例，理念才能成为教师的自觉行为，基于常态化的教学，教师不断完善自我行为，使自己的教学实践无限接近课程预定目标，课程的人文气息和教与学的人本思想才能呈现出来。
教材文本的先进性是有效提高教师预设能力，教法选择和手段优化的根本，是科学预设的前提，是启发并衍生动态问题的根本，也只有在这样的课程背景下，基于问题为中心的课堂教学模式才能常态，合作学习才能具体落到实处。
教学设计
（二）
教学目标
（一）知识与技能
理解并掌握欧姆表和多用电表的制作原理。
（二）过程与方法
动手操作，学会用多用电表测量小灯泡的电压、电流及二极管的正、反向电阻。
（三）情感、态度与价值观
培养学生探索、发现，勇于创新的精神。
教学重点难点
重点：
欧姆表和多用电表的制作原理。
难点：
理解欧姆表和多用电表的制作原理。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学媒体
投影仪、多用电表（指针式、数字式）、小灯泡、电池、电键、导线（若干）、二极管。
导入新课
教师：
我们已经学习过把电流表改装成电压表和量程较大的电流表的原理，下面请同学们画出改装的原理图。
学生：
在练习本上画出改装的原理图。
学生代表到黑板上画。
师生互动：
对学生画的改装原理图进行点评。
教师：
能否将电流表改装成测量电阻的欧姆表呢？
下面我们就来探究这方面的问题。
推进新课
1．欧姆表
教师活动：
（投影）教材例题1
【例题1】在如图所示的电路中，电源的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，电流表满偏电流Ig＝10mA，电流表电阻7.5Ω，A、B为接线柱。
欧姆表的原理
（1）用一条导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
（2）调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2，电流表指针指着多少刻度的位置？
（3）如果把任意电阻R接在A、B之间，电流表读数I与R的值有什么关系？
教师引导学生分析、求解，对求解结果进行总结、点评。
解：
（1）因电流表电阻Rg的值不能忽略，此时可以把电流表视为一个电阻来计算。
由闭合电路欧姆定律，有
Ig＝
从中解出可变电阻R1的值
R1＝
－Rg－r
＝（
－7.5－0.5）Ω
＝142Ω
这表示，当两个接线柱直接连到一起，且表头指针恰好满偏时，可变电阻R1的值为142Ω。
（2）保持可变电阻R1的值不变，把R2＝150Ω接在A、B之间，设这时电流表读数为I2，由闭合电路欧姆定律
I2＝
＝
A
＝0.005A
＝5mA
这表示，接入R2后，电表指在“5mA”刻度的位置。
（3）把任意电阻R接到A、B之间、设电流表读数为I，则
I＝
代入数值后，得I＝
解出R＝
－150Ω
教师：
通过以上计算同学们有何启发？
如何将电流表转换成直接测量电阻的仪表？
谈谈你的设想。
学生讨论，代表发言：
将电流表的“10mA”刻度线标为“0Ω”，“5mA”刻度线标为“150Ω”，其他电流刻度按R＝
－150（Ω）的规律转为电阻的标度，这样，电流表就改装成了直接测电阻的仪器。
教师（总结）：
（投影）教材图（如图所示）。
这就是一个最简单的欧姆表的电
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