2018版高中物理 第3章 恒定电流 第6节 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学案 鲁科版选修3-1

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1、第6节　实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的1．描绘小灯泡的伏安特性曲线．2．分析IU曲线的变化规律．二、实验原理1．实验电路：小灯泡的电阻很小，电流表采用外接法；因电压要求从零开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法．图3612．曲线形状：以I为纵轴、U为横轴画出小灯泡的IU图线，由于金属的电阻率(电阻)随温度的升高而增大，其伏安特性曲线不是一条直线．3．滑动变阻器的两种接法：(1)两种接法的比较.名称限流接法分压接法电路图闭合开关前滑片位置使滑动变阻器所用的电阻最大(电阻R的电流最小)，滑片应位于最左端使滑动变阻器与负载R并联的电阻为零(R的

2、电流、电压为零)，滑片应位于最左端负载两端的电压调节范围U～U0～U通过负载的电流调节范围～0～电路中总电流等于负载R电路中总电流大于负载R负载正常工作时电路的效率的电流，电路效率较高的电流，电路效率较低(2)两种接法的选择：由于限流式接法电路简单，耗能低，所以通常采用滑动变阻器的限流式接法，但在以下三种情况中，必须选择分压式接法：a．当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须选用分压电路．b．若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过负载电阻或电表的额定值时，只能采用分压式接法．c．要

3、求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时(如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等)，即大范围内测量时，必须采用分压式接法．三、实验器材小灯泡、4～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、坐标纸．一、实验步骤1．按实验电路图连接电路，且使滑动变阻器的触头P滑至A端．2．闭合开关，使触头P逐渐向B移动，测出12组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.3．断开开关，拆除电路，整理器材．二、数据处理1．列表格：将记录的12组U、I值记录在表格中.实验次数123456UI实验次数789101112UI2．描曲线：在坐标纸上以

4、电流I为纵轴、电压U为横轴建立直角坐标系，描点绘出IU曲线．3．分析规律：分析曲线变化规律，分析曲线不是直线的原因．三、误差分析1．测量时，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大，而产生系统误差．2．测量时读数不准，描绘IU图线时作图不准确产生偶然误差．四、注意事项1．描绘IU图线要求电压、电流从零开始变化，因此滑动变阻器采用分压接法．小灯泡的电阻较小，电流表采用外接法．2．调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压，且要使实验中测出的各组数据均匀，间隔大致相等．3．作图时两坐标轴的标度要适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸．连

5、线时误差较大的点要舍去，要用平滑的曲线而不能画成折线.实验探究1　对实验原理及器材选取的考查　有一灯泡上标有“6V　0.1A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：A．电压表(0～5V，内阻2.0kΩ)B．电压表(0～10V，内阻3.0kΩ)C．电流表(0～0.3A，内阻2.0Ω)D．电流表(0～6A，内阻1.5Ω)E．滑动变阻器(30Ω，2A)F．滑动变阻器(100Ω，0.5A)G．学生电源(直流9V)及开关、导线等(1)实验中所用的电压表应选________，电流表应选________，滑动变阻器应选________．(2)画出实验

6、电路图，要求电压从0V开始测量．【解析】　(1)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压6V，故电压表选B.小灯泡的额定电流0.1A，故电流表选C.结合(2)的分析可知变阻器用分压式，故选电阻较小的E.(2)小灯泡的电阻R＝＝＝60Ω＜，故电流表应用外接法；实验数据包括电压在零附近的数值，故变阻器只能接成分压式，电路如图所示．【答案】　(1)B　C　E　(2)如图所示实验探究2　对实验数据处理的考查　图362甲为某同学测绘额定电压为2.8V小灯泡的I-U图线的实验电路图．图362(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接成完整的实验电路．(2

7、)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于________(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)．(3)实验得到小灯泡的I-U曲线如图363，由此可知小灯泡正常发光时的功率为________W.图363【解析】　(1)按电路图连实物如图．(2)开关S闭合之前应使用电器(小灯泡)处于被保护状态，即刚闭合时使其两端电压很小，故选A端．(3)由I-U曲线当U＝2.8V时，I＝0.28A，由公式P＝UI正常发光的功率P＝0.784W.【答案】　(1)见解析图　(2)A端　(3)0.784