高中物理 第2章 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP免费

实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线[学习目标]1.描绘小灯泡的伏安特性曲线。2.分析伏安特性曲线的变化规律。3.会正确选择实验器材和实验电路。4.掌握分析图线的方法，正确进行数据处理。一、实验原理和方法1．用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在IU坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来。2．据欧姆定律可知，在纯电阻电路中，电流I与电阻R两端的电压U成正比，即I＝，其IU图线是一条过原点的直线。由于小灯泡的电阻随着温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线。3．由于小灯泡的电阻很小，当它与电流表串联时，电流表的分压影响很大，为减小实验误差，应采用电流表“外接法”。二、实验器材小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、直流电源、开关、导线。三、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按图中的原理图连接好实验电路。2．把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。3．移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A)U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)4.拆除电路，整理仪器。四、数据处理1．在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。2．在坐标纸上描出各组数据所对应的点。(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。五、误差分析1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差。2．电流表、电压表的读数带来误差，要严格按照读数规则读数。3．在坐标纸上描点、作图带来操作误差。六、注意事项1．电路的连接方式(1)电流表应采用外接法：因为小灯泡的电阻很小，与0～0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。(2)滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化。2．闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝。3．IU图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差。4．当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关。5．误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折线。【例1】有一个小灯泡上标有“4V2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线。现有下列器材供选择：A．电压表(0～5V，内阻10kΩ)B．电压表(0～15V，内阻20kΩ)C．电流表(0～3A，内阻1Ω)D．电流表(0～0.6A，内阻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)、开关、导线若干(1)实验时，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：___________________________________________________________________________________________________。甲乙(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)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。[解析]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，故采用甲图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。因小灯泡额定电压为4V，则电压表选0～5V的A而舍弃0～15V的B，因15V的量程太大，读数误差大。小灯泡的额定电流I＝0.5A，则电流表应选D.滑动变阻器应选用阻值小的滑动变器E。小灯泡内阻为电流表内阻的＝20倍，电压表内阻是小灯泡的＝1250倍，故电流表采用了外接法。[答案](1)描绘小灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)ADE(3)如图所示描绘小灯泡的伏安特性曲线的三点注意(1)根据题目要求明确变阻器采用分压接法还是限流接法，测量电路采用电流表外接法。(2)选择电表量程时，在不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转至量程之间。(3)电流表、电压表连线时，注意电流从正接线柱流入，从负接线柱流出。【例...