《2018-2019物理实用课件选修3-1人教全国通用版：第二章 恒定电流实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019物理实用课件选修3-1人教全国通用版：第二章 恒定电流实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线 第二章 恒定电流 学习目标 1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择. 2.理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用. 3.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法. 内容索引 技能储备 明确原理 提炼方法 题型演练 学以致用 实训演练 达标检测 检测评价 达标过关 技能储备 一、电流表的内接法和外接法的比较 1.两种接法的比较 内接法外接法 电路 误差 分析 电压表示数 UVURUAUR 电流表示数IAIR R测 R真 电压表示数 UVUR 电流表示数 IAIRIVIR R测 R真 误差 来源 电流表的分压作用电压表的分流作用 2.电流表内、
2、外接的选择方法 (1)直接比较法：当RxRA时，采用内接法，当RxRV时，采用 外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大 内小外”. (2)公式计算法 (3)试触法： 如图1，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电 表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流 作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变 化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法. 图1 二、滑动变阻器两种接法的比较 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 一 ” 的接法 下上 调压 范围 E (不计电源内阻) E (不计电
3、源内阻) 适用 情况 负载电阻的阻值Rx与 滑动变阻器的总电阻 R ，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 开始连续可调 (2)负载电阻的阻值Rx 滑动变阻器的总电阻R 0 相差不多零 远大于 三、电表的读数方法 对于电压表和电流表的读数问题，首先要弄清电表量程，即指 针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值，然后根 据表盘总的刻度数确定精确度，按照指针的实际位置进行读数 即可. (1)03 V的电压表和03 A的电流表读数方法相同，此量程下 的精确度是0.1 V和0.1 A，看清楚指针的实际位置，读到小数点 后面两位. (2)对于
4、015 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求 读到小数点后面一位，即读到0.1 V. (3)对于00.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要 求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小 刻度的一半0.01 A. 举例：如图2为电流表和电压表的刻度盘. 图2 甲图中，电流表使用0.6 A量程时，刻度盘上的每一小格为 A，表针示数为 A； 当使用3 A量程时， 每一小格为 A， 表针示数为 A. 乙图中，电压表使用3 V量程时，每小格为 V，表针示数为 V； 使用15 V量程时，每小格为 V，表针示数为 V. 0.02 0.440.12.20 0.11.7
5、0 0.58.5 图3 四、测绘小灯泡的伏安特性曲线 1.实验原理 用 测出流过小灯泡的电流，用 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起来，即得小灯泡的伏安特性曲线 ，电路图如图3所示. 2.实验器材 学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A” 或“3.8 V 0.3 A”)、 、电压表、 、 开关、导线若干、铅笔、坐标纸. 电流表电压表 滑动变阻器电流表 3.实验步骤 (1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的 ，按 图3所示的电路图连接好实物图.(注意开关应 ，滑动变阻器 与小灯泡并联部分电阻
6、为 ) (2)闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表 有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I. 量程 断开 零 (4)断开开关，整理好器材. (3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表. 次数12345678 电压 U/V 电流I/A 4.数据处理 (1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系. (2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点. (3)将描出的点用 连接起来， 就得到小灯泡的伏安特 性曲线. 5.实验结果与数据分析 (1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是 向 轴弯曲的曲线. (2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化.曲线向横轴弯曲， 即曲线上的
7、点与原点的连线的斜率变小，电阻变 ，说明小灯 泡灯丝的电阻随温度升高而 . 平滑的曲线 横 大 增大 6.注意事项 (1)因IU图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压 值、电流值，因此滑动变阻器应采用 接法. (2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表 法. (3)画IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图线占据 整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，对 个别偏离较远的点应舍去. 分压式 外接 题型演练 例1 在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，选择“3 V 0.5 A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题： (1)下列实验器材中应选择_(填入器材序号) A.电流表
8、(量程00.6 A，内阻约1 ) B.电流表(量程03 A，内阻约1 ) C.电压表(量程015 V，内阻约10 k) D.电压表(03 V，内阻约2 k) E.滑动变阻器(阻值0100 ) F.滑动变阻器(阻值010 ) G.电源E6 V H.开关S，导线若干 一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择 ADFGH 答案解析 解析 灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A； 灯泡额定电压为3 V，电压表选择D； 为方便实验操作，滑动变阻器应选择F； 实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为： ADFGH； (2)在本实验中，滑动变阻器应采用_(填“分压”或“限流 ”)接法，电流表应采用
9、_(填“内”或“外”)接法. 答案解析 分压 外 解析 描绘小灯泡伏安特性曲线要求电压与电流从零开始变化 ，滑动变阻器应采用分压接法； 由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法； (3)在方框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图4中的 器材连接成可供实验的电路. 答案解析 图4 答案 见解析图 解析 滑动变阻器采用分压接法， 电流表采用外接法， 电路图如图甲 所示： 根据电路图连接实物电路图，实物 电路图如图乙所示： 答案 见解析图 (1)在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图. 例2 图5甲为“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路 图，已知小灯泡的额定电压为3 V. 二、
10、实验数据处理 图5 答案解析 解析 与实物电路相对应的电路图如图甲所示. (2)完成下列实验步骤： 闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变 阻器的最_(选填“左”或“右”)端； 答案解析 左 解析 为保护电路安全，开关闭合之前，题图甲中滑动变阻器 的滑片应该置于最左端. 闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端 的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定 电压； 编号12345678 U/V0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I/A0.02 0 0.06 0 0.10 0 0.14 0 0.17 0 0.19 0
11、 0.20 0 0.20 5 小灯泡 发光情 况 不亮 微亮 逐渐变亮 正 常发光 记录如下8组U和I的数据，断开开关.根据实验数据在图丙方 格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线. 答案解析 答案 见解析图 解析 根据表格中的数据，画出小灯泡的IU图线如图乙所 示. (3)数据分析： 从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化 情况是_. 答案解析 先不变，后逐渐增大 解析 从图线上可以得知，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的 变化情况是先不变，后逐渐增大. 图线表明导体的电阻随温度的升高而_. 增大 解析 图线表明导体的电阻随温度的升高而增大. 小灯泡正常工作时的电阻约为_.(保留到小数点后
12、一 位) 答案解析 14.6 解析 根据IU图线可得电压U3 V时，I0.205 A， 所以小灯泡正常工作时的电阻约为R 14.6 . 达标检测 1.分别读出下表中的电压表和电流表的示数，并填在表格中. 123 电表所选量程测量值 015 V 03 V 03 A 00.6 A 11.0 V 2.20 V 0.80 A 0.16 A 答案解析 解析 015 V的最小分度为0.5 V，读数为11.0 V； 03 V的最小分度为0.1 V，读数为2.20 V； 03 A的最小分度为0.1 A，读数为0.80 A； 00.6 A的最小分度为0.02 A，读数为0.16 A. 123 2.在“描绘小灯泡
13、的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验 器材如下： 小灯泡L(“3.8 V 0.3 A”) 电压表V(量程05 V，内阻约5 k) 电流表A1(量程0100 mA，内阻约4 ) 电流表A2(量程0500 mA，内阻约0.4 ) 滑动变阻器R1(最大阻值10 ，额定电流1.0 A) 滑动变阻器R2(最大阻值500 ，额定电流0.5 A) 直流电源E(电动势约为6 V，内阻不计) 开关S，导线若干 (1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_. R1 123 A2 答案解析 123 解析 本题滑动变阻器采用分压式接法，为了便于调节，应 当选用最大阻值较小的滑动变阻器，故滑动变阻器应选R1.
14、电 流表A1的量程太小，故电流表应选A2. (2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号. 123答案解析 答案 电路图见解析图 123 解析 电路图如图所示，因为灯泡的电阻比较小，电流表用 外接法. 3.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中， 实验室备有下列器材供选 择： A.待测小灯泡“3 V，0.6 A” B.电流表A1(量程3 A，内阻约为1 ) C.电流表A2(量程0.6 A，内阻约为5 ) D.电压表V1(量程3 V，内阻约为10 k) E.电压表V2(量程15 V，内阻约为50 k) F.滑动变阻器(最大阻值为100 ，额定电流50 mA) G.滑动变阻器(最大阻
15、值为10 ，额定电流1 A) H.电源(电动势为4 V，内阻不计) I.开关及导线等 (1)电流表应选用_；电压表应选_；滑动变阻器应选用_.(填 器材前面的字母) 123 C 答案 DG (2)在图6甲实物图中，有部分线已连好，要求小灯泡的电压从零 开始测量，请连成符合要求的完整的电路图. 答案解析123 图6 答案 连线见解析图 123 解析 要求小灯泡的电压从零开始变化，滑动变阻器应采用分 压接法；电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实 物电路图如图所示. 解析 由题图甲可知，测量电路与滑动变阻器左侧并联，故为 了保证电路的安全，开关闭合之前，滑片位置应滑到A端； 答案解析123 (3)开关闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于_(选填 “A端” “B端”或“AB中间”) A端 解析 由题图乙可知，当电压为2.4 V时，电流I0.55 A， 答案解析123 (4)某同学实验后作出的IU图象如图乙所示，则当灯泡两端 的电压为2.4 V时，灯泡的实际电阻是_ (结果保留两位有 效数字). 4.4
