高中物理 实验2 描绘小灯泡的伏安特性曲线学案 鲁科版选修3-1-鲁科版高二选修3-1物理学案VIP免费

实验二描绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线，分析曲线的变化规律。二、实验原理(1)金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大，因此小灯泡的伏安特性曲线不是一条直线。测出若干组小灯泡两端的电压U和电流I值，然后在坐标纸上以I为纵轴、U为横轴画出IU曲线。(2)实验电路如图实－2－1所示，小灯泡的电阻很小，故电流表采用外接；应使电压能从0开始连续变化，故滑动变阻器采用分压接法。三、实验器材图实－2－1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、实验过程1．实验步骤(1)连电路：按图实－2－1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。2．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789101112UI(2)描曲线：在如图实－2－2所示坐标纸上以电流I为纵轴、电压U为横轴建立直角坐标系，描点绘出IU曲线。1图实－2－2(3)析规律：分析曲线变化规律，分析曲线不为直线的原因。五、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。六、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；(5)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。实验原理及器材的选取[例1]有一灯泡上标有“6V0.1A”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。由题目要求可知变阻器用分压式，故选电阻较小的E。2(2)小灯泡的电阻R＝＝＝60Ω，故电流表应用外接法，变阻器接成分压式，电路如图所示。[答案](1)BCE(2)如图所示实验数据的处理[例2]某同学在研究标有“3V0.3A”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/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在方框内画出实验电路图。(2)在图中的方格纸内画出IU图线。图实－2－3(3)根据I－U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。(2)描点连线之后IU图线如图所示。3(3)由所绘图象知，曲线的斜率减小，故电阻增大，电阻率增大；(4)U＝3.00V时I＝0.205A，故功率为0.615W或0.62W。[答案](1)见“解析”(2)见“解析”(3)增大(4)0.615(或0.62)1．为探究小灯泡L的伏安特性，连好图实－2－4的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的UI图象是图实－2－5中的()图实－2－4图实2－5解析：灯丝电阻随电压的增大而增大，在图像上某点到原点连线的斜率应越来越大。C正确。答案：C2．在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，可以同时测定小灯泡的功率和电阻...