2017_2018学年高中物理第二章恒定电流第4讲实验描绘小灯泡的伏安特性曲线学案新人教版选修3_1

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1、实验描绘小灯泡的伏安特性曲线[目标定位]　1.会正确选择实验器材和实验电路.2.描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法．一、实验原理1．实验方法原理由于灯丝的电阻率随温度的升高而增大，因此灯丝的电阻随温度的升高而增大．由R＝得，在I－U坐标系中，图线上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数，故画出的小灯泡的I－U图线为曲线．2．实验电路选择原理(1)电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表的分压电压表的分流测量值和真实值的比较R测＝＝Rx＋RA测量值大于真实值R测＝＝测量值小于真实值适用于测量测大电阻或＞测小电阻或＞两种电路的选择：①阻

2、值比较法：当＞时，选用电流表外接法；当＞时，选用电流表内接法．②临界值计算法：当Rx＜时，用电流表外接法；当Rx＞时，用电流表内接法．(2)滑动变阻器的两种接法比较接法项目限流式分压式电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“两下一上”的接法调压范围E～E(不计电源内阻)0～E(不计电源内阻)适用情况负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R二、实验器材学生电源(4～6V直流)或电池组、小

3、灯泡(“4V　0.7A”或“3.8V　0.3A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸．三、实验过程1．实验步骤(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，在方框中画出实验的电路图，并按图所示的电路图连接好实物图．(2)闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I.(3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.次数12345678电压U/V电流I/A(4)断开开关，整理好器材．2．数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系．(2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点

4、．(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．3．实验结果与数据分析(1)结果：描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线，而是曲线．(2)分析：曲线的斜率变小，即电阻变大，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大．4．误差分析(1)系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差．(2)测量误差：测量时读数带来误差．(3)作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差．5．注意事项(1)本实验要作I－U图线，要求测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应

5、采用分压式接法．(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法．(3)画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中，以所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对个别偏离较远的点应舍去．例　图1为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3V.图1(1)在方框图中画出与实物电路相应的电路图．(2)完成下列实验步骤：①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，应停留在滑动变阻器________端；(选填“左”或“右”)②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；

6、③记录如下一组U和I的数据，断开开关．根据实验数据在图2中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线.编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1700.1900.2050.1000.1400.200灯光发光情况不亮　　微亮　　逐渐变亮　　正常发光图2(3)数据分析：①从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_____________________．②图线表明导体的电阻随温度升高而____________．③小灯泡正常工作时的电阻约为________．(保留小数点后一位有效数

7、字)解析　(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡电阻较小，约为几欧姆到十几欧姆，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法．(2)①为保护电路安全，开关闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于左端．②根据表格中的数据，画出小灯泡的I－U图线(3)①从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大．②图线表明导体的电阻随温度升高而增大．③根据I－U图线得当灯电两端电压U＝3V时，I＝0.205A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R＝Ω≈14.6Ω.答案　(1)见解析图(2)①左　②见解析图

8、(3)①先不变，后逐渐增大　②增大　③14.61．在“描绘小灯泡的