高中物理第3章恒定电流实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线教学案鲁科版.doc

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1、实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的1．会正确选择实验器材和实验电路。2．学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法。二、实验原理图11．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。2．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

2、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三、实验器材16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。四、实验步骤1．连电路：按图1连接电路，且使滑动变阻器的触头P滑动至A端。2．测数据：闭合开关，逐渐使P向B端移动，记录不同状态时的电压表、电流表示数，取12组，而后拆除电路。五、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：在如图2所示坐标

3、纸上以电流I为纵轴、电压U为横轴建立直角坐标系，描点绘出IU曲线。图23．析规律：分析曲线变化规律，分析曲线不为直线的原因。六、误差分析1．测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大。2．测量时读数不准，描绘IU图线时作图不准确造成的偶然误差。七、注意事项1．因本实验要作出IU图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法。2．本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的外接法。3．开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值(如0.5V)时，读取一次电流值；调节滑片时应

4、注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压。4．开关闭合前，变阻器滑片移到使小灯泡分得电压为零处。165．在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线。[例1]　有一个小灯泡上标有“4V　2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线。现有下列器材供选用：A．电压表(0～5V，内阻为10kΩ)B．电压表(0～15V，内阻为20kΩ)C．电流表(0～3A，内阻为1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻为0.4Ω)E．滑动变阻器(10Ω，2A)F．滑动变阻器(500Ω，1A)G．学生电源(直流6V)

5、、开关、导线若干(1)实验时，选用图3甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________。图3(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用______，滑动变阻器应选用________。(用序号字母表示)(3)把图4中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。图4[解析]　(1)因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用题图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据。(2)因小灯泡额定电压为4V，则电压表选0～5V的电压表A，而舍

6、弃0～15V的电压表B，因为15V的量程太大，读数误差大。小灯泡的额定电流I＝0.5A，则电流表选D。滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡的电阻8Ω，调节不方便，故舍去。16(3)小灯泡电阻为电流表内阻的＝20倍，电压表内阻是小灯泡的＝1250倍，故电流表采用外接法。[答案]　(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据　(2)A　D　E　(3)如图所示[例2]　某同学在研究标有“3V　0.3A”字样的小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到一组U和I的数据：编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0

7、600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在方框内画出实验电路图。(2)在图5中的方格纸内画出IU图线。图5(3)根据IU图线分析小灯泡的电阻随温度升高而________。(4)小灯泡工作电压为3V时，测得实际电功率为________W。[解析]　(1)描绘元件的伏安特性曲线，滑动变阻器应采用分压接法，由实验数据知小灯泡的电阻为10Ω左右，故电流表应外接。实验电路如图所示。16(2)描点连线之后IU图线如图所示。(3)由所绘图像知，曲线的斜率减小，故电阻增大，电阻率增大。(4