2015届高考物理一轮复习专题课件10实验1《描绘小灯泡的伏安特性曲线》.ppt

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1、实验一　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.研究导体中电流和电压的关系，深化对欧姆定律的理解．二、实验原理用电压表和电流表测出小灯泡的电压值、电流值，在坐标中描绘出图线，就可以得到小灯泡的伏安特性曲线．由于小灯泡的电阻很小，所以应用电流表外接法测电流和电压．小灯泡的电阻会随着电压的升高、灯丝温度的升高而增大，所以U－I曲线不是直线．为了反映这一变化过程，灯泡两端的电压应该由零逐渐增大到额定电压，所以滑动变阻器必须选用分压接法，如右图所示．开始时滑动触头应该位于左端(使小灯泡两端的电压为零)．由实验数据作出的I－U曲线如右图所示，说明灯丝的电阻随温度的升高而增

2、大，也说明金属的电阻率随温度的升高而增大．(若用U－I曲线，则曲线的弯曲方向相反)三、实验器材4V～6V的学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、“3.8V0.3A”的待测小灯泡、开关及导线若干．四、实验步骤1.根据小灯泡上标示的额定电压和额定电流，选定电源的输出电压和电表的量程；2．将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如右图所示的电路；3.将滑片移动到右端，闭合开关，调节变阻器，读出并记录多组U、I数值；4.断开开关，拆除电路.五、数据处理将实验中的U、I数据记入如下所示的表中U/V00.20.40.60.91.21.62.02.42.83.23.53.8I/A0以U

3、为横轴、I为纵轴建立平面直角坐标系，描出以上各组对应点，用一条平滑的曲线把这些点连接起来，做出小灯泡的伏安特性曲线．六、误差分析1.经过计算可知，小灯泡电阻较小，为了减小误差，电流表采用外接法；2.记录数据的多少决定着描点的多少，直接影响着图线的准确程度，所以尽量多记录几组数据；3.实验中两个电表的记录示数也是容易产生误差的一个环节．七、注意事项1.因本实验要作出I－U图线，要求测出一组包括零在内的电压值、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外接法；3.电键闭合后，调节变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加

4、一个定值(如0.5V)时，读取一次电流值；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；4.电键闭合前滑动变阻器滑片移到图中的右端；5.在坐标纸上建立平面直角坐标系，横、纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使根据测量数据描点画出的图线占满坐标纸．连线一定用平滑的曲线，不能画成折线．6.实验过程中为了减小误差，电压表可以变换量程．当U≤3V时采用3V量程；当U>3V时采用15V量程．7.在调节滑动触头变化时，也要同时观察电表的示数情况．八、实验改进由于人工读数和绘制伏安特性曲线时存在较大误差，故可采用“DIS”数字化实验系统来进行数据的采集和处理，如下图所示，电流和电压均可由传感器测出

5、，并能得到尽可能多的连续的且差距不太大的数据，然后输入电脑，由电脑对数据进行分析，对偏差很大的数据进行自动取舍，再进行绘图，便得到小灯泡的伏安特性曲线．一、滑动变阻器的限流接法和分压接法1.两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特点连接电路的导线分别接金属杆一端和电阻线圈一端的接线柱(图中变阻器Pb部分被短路不起作用)连接电路的导线分别接金属杆一端和电阻线圈的两端接线柱(图中变阻器Pa、Pb都起作用)，即从变阻器上分出一部分电压加到待测电阻上接法项目限流式分压式电压调节范围≤Ux≤E(不计电源内阻)0≤Ux≤E(不计电源内阻)电流调节范围0≤Ix≤闭合开关前触头应处位置b端a

6、端相同条件下电路消耗的总功率E·IxE(Ix＋IaP)由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围较大，限流式接法较节能．2.两种接法的选择(2)两种接法的适用条件：①限流式接法适用于测阻值小的电阻，相对滑动变阻器总电阻而言，但又不是相差很大．这样移动滑动触头调节范围大且方便．②分压式接法适合测量大阻值电阻(与滑动变阻器的总电阻相比)，因为Rx越大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化明显，便于调节．通常情况下(满足安全条件)，由于限流电路连接简单，耗能较小，一般优先考虑用限流接法．(3)在下列情况下必须采用分压接法①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续

7、调节．②如果实验所提供的电表量程或电阻元件允许的最大电流很小，采用限流接法时，无论怎样调节，电路中的实际电流(电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(电压)，为了保护电表或电阻元件，必须采用分压接法．③若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，采用限流接法时，即使变阻器的滑动片从一端滑至另一端，待测电阻上的电流(电压)变化范围也不够大，不利于多次测量求平均值或用图象法处理数据，因此要采用分压接法．二、