《高三物理总复习精品课件：实验九 描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《高三物理总复习精品课件：实验九 描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、实验九,描绘小灯泡的伏安特性曲线,实验准备 实验目的,通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变,化规律,实验原理,金属导体的电阻率随温度升高而增大，从而使得金属导体 的电阻随温度变化而发生相应的变化一个灯泡，不正常发光 和正常发光时灯丝的电阻值可能相差几倍到几十倍它的伏安 特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的本实验 通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化 范围内，其阻值的变化，从而了解它的导电特性,实验器材,小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导,线、坐标纸,实验过程 实验步骤 (1)按电路图连接好电路实验电路图如图 S9-1 所示；实物 接线图
2、如图 S9-2 所示,图 S9-1,图 S9-2,(2)检查无误后，将滑片调节至最左边附近，闭合电键，读,出一组 U、I 值，记录在表格中,(3)再向右依次调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十,组不同的 U、I 值，记录在表格中,(4)断开电键，整理好器材,数据分析,(1)在坐标纸上以 U 为横轴，以 I 为纵轴，并选取适当的单,位,(2)用描点法在坐标纸上标出各组 I、U 值的对应点位置,(3)用平滑曲线将各点依次连接起来 (4)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律.,实验分析 误差分析,(1)由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的,影响会带来误差,(2)在坐标纸上描点、作图会带来误
3、差,注意事项 U R U 图线应为一条过原点的直线但由于小灯泡的灯丝在其两端 电压由零增至额定电压的过程中，灯丝温度由室温升高到近 2000 ，灯丝电阻率明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为 曲线,(2)实验用的小灯泡通常为“3.8 V,0.3 A”，其在白炽状态,下电阻很小，在室温下电阻更小，为减小实验误差，测量电路 应采用电流表外接法 (3)为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化，滑动变阻器 应采用分压式连接,(1)对一纯电阻用电器，有I.因此，当R为定值时，I,【自我检测】,1某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时，误 将电流表和电压表接成如图 S9-3 所示的电路，其他部分连接正
4、确，通电后小灯泡的发光情况是_若本实验给定电压 表(内阻约为 5 k)、电流表(内阻约为 4 )、滑动变阻器、电源、 开关、小灯泡(额定电压 3.8 V)及导线若干，要求小灯泡的电压 从零开始增大，实验应选择图 S9-4 中的电路图是_该 同学描出的伏安特性曲线如图 S9-5 所示，从图中可知小灯泡的 阻值随小灯泡两端的电压的增大而_，当给小灯泡加额 定电压 3.8 V 时，其电阻为_(结果保留三位有效数字),图 S9-3,图 S9-4,图 S9-5,答案：不亮,乙 逐渐增大(或增大),11.9 ,考点1,伏安法测电阻的综合运用,重点归纳,3控制电路限流和分压的选择：若滑动变阻器的最大阻值 小
5、于待测电阻，则用分压接法，滑动变阻器的阻值是待测电阻 的 110 倍，选用限流接法，若有特殊要求，如要求电压从零 开始增加，要特殊考虑,4误差分析：内接法测量值大于真实值，外接法测量值小,于真实值,典例剖析,例1：利用伏安法测电阻时，电源电压是 3 V，电压表有 03 V 和 015 V 两个量程，电流表有 00.6 A 和 03 A 两 个量程，估计待测电阻的阻值约为 10 .则电压表应选择量程 _，电流表应选择量程_ (1)此实验的原理是_,(2)在虚线框内画出实验电路图，并把图 S9-6 的实物对应连,接起来,图 S9-6,(3)实验中应测量的物理量是 _ 和 _，分别用_和_测量 (4
6、)连接电路时，开关应_，闭合开关前滑动变阻器滑 片应置于_(填“左”或“右”)端，滑动变阻器的作用是 _,(5)某次实验，电流表和电压表的示数如图 S9-7 所示，该次,实验测得的电阻 Rx 为_.,图 S9-7,(6)如果要使电流表的示数变为 0.4 A，滑动变阻器滑片应向 实物图中的_(填“左”或“右”)端移动，此时电压表 示数为_V.,(7)若实验中所用器材良好，但某同学在实验中发现电流表 的指针几乎不动，而电压表的示数却有明显偏转(示数较大)， 则电路中发生故障的原因是_,_. 思维点拨：题目未给出电压表和电流表的内阻，可以按照 量程来估算，电流表00.6 A 量程的内阻大约1 左右，
7、03 A 量程的内阻大约0.1 左右，而电压表 03 V 量程的内阻大约 1000 左右，015 V 量程的内阻接近10 k，可以根据以上的 估测来选择内接或外接,(6)电流变小，滑动变阻器接入电路的阻值变大，故应向阻 值变化大的方向移动，即向左移动，此时电压表示数为UIR 2 V.,(7)电流表没示数，说明电流表所在支路断路，电压表示数 变大，电路断在电压表两接线柱之间，即待测电阻两端接线柱 接触不良,答案：03 V 00.6 A U I (2)如图 34 所示 图 34,电流表,(3)电阻两端电压 通过电阻的电流 电压表 (4)断开 左 改变被测电阻两端电压 (5)5 (6)左 2 (7)
8、待测电阻两端接线柱接触不良,(1)部分电路的欧姆定律(或R),【触类旁通】,1给你一个电流表(内阻可忽略不计)、一节干电池(内阻可 忽略不计)、一个开关、一个已知阻值的电阻 R 和导线若干，如 何测出未知电阻 Rx？,(1)画出你设计的电路图 (2)简要说明测量步骤 (3)写出 Rx 的表达式,(3)Rx R.,解：(1)如图35 所示,图35,(2)把Rx 与已知阻值的电阻R 并联在电路中，用电流表分别,测出通过Rx 及已知阻值R 的电流 Ix 和I.,I,Ix,考点2,描绘小灯泡的伏安特性曲线,重点归纳 1实验前注意检查电表是否指零，如果不指零，要调节定 位螺丝使指针指零经过计算可知，小灯
9、泡电阻较小，为了减 小误差，电流表采用外接法，为了使小灯泡两端的电压能从零 开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法 2实验过程中为了减小误差，电压表量程要进行变换当 U3 V 时采用 03 V 量程；当 U3 V 时采用 015 V 量程,3闭合开关 S 前，滑动变阻器滑片应移到一端，使开关闭 合时小灯泡两端的电压能从零开始逐渐增大，在滑片移动的过 程中，加在小灯泡两端的电压不要超过小灯泡的额定电压 4画 IU 图线时，不要画成折线，要用平滑曲线连接，,如果有个别偏离较远的点应该舍弃,典例剖析 例2：在“描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，用导线 a、 b、c、d、e、f、g 和 h 按图 S
10、9-8 所示方式连接好电路，电路中所 有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：,图 S9-8,图 S9-9,(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化， 但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是图 S9-8 中的 _(填导线字母)导线断路,(2)某同学测出电源和小电珠的UI 图线如图S9-9 所示， 将小电珠和电阻 R 串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A， 则 R_.,(3)某同学在实验中还测出 a、b、c 三种元件的伏安特性曲,),线分别如图 S9-10 中的甲、乙、丙，下列说法正确的是( 图 S9-10 Aa 能作为标准电阻使用 Bb 能作为标准电阻使用 C
11、b 的阻值随电压升高而增大 Dc 的阻值随电压升高而增大,思维点拨：(1)以滑动变阻器在电路中的功能来考虑，即调 节电路，得到多组数据；问题(2)中用闭合电路欧姆定律计算出 外电路的总电阻，再从图象中读出对应电流为1.0 A 的小灯泡 的电阻，既可求解出定值电阻R 的值,解析：(1)调节滑动变阻器，小电珠的亮度发生变化，但电 压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用， 所以可能是g 导线断路,(2)由电源的UI 图线知电源电动势E3.0 V，内阻r 1，当小电珠与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得EI(Rr U I 0.8 . (3)因a 元件的IU 图象是直线，说明a 元件的阻值
12、不变， 故可作为标准电阻，A 正确，B 错误因IU 图线斜率的倒数 表示电阻值的变化，故C 正确，D 错误,答案：(1)g,(2)0.8,(3)AC,R灯)，又由小电珠的UI图线得R灯1.2 ，解得R,【触类旁通】,2(2013 年天津卷)要测绘一个标有“3 V 0.6 W”小灯泡 的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V， 并便于操作已选用的器材有：,电池组(电动势为 4.5 V，内阻约 1 ) 电流表(量程为 0250 mA，内阻约 5 ) 电压表(量程为 03 V，内阻约 3 k) 电键一个、导线若干,(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字 母代号) A滑动变阻
13、器(最大阻值 20 ， 额定电流 1 A) B滑动变阻器(最大阻值 1750 ，额定电流 0.3 A) (2)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号),A,B,C,D,(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图 S9-11 所示如果 将这个小灯泡接到电动势为 1.5 V，内阻为 5 的电源两端，小 灯泡消耗的功率是_W.,图 S9-11,解析：(1)在测绘小灯泡的伏安特性曲线时，滑动变阻器应 该采用分压式连接，而滑动变阻器用小阻值时，便于调节，所 以用最大阻值为20 的滑动变阻器，故选项A 正确；(2)因要求 小灯泡电压从零开始持续可调，所以滑动变阻器应使用分压式 连接，由于小灯泡电阻远小于电压
14、表内阻，电流表应采用外接 法，故选B；(3)将小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 的电 源两端时，由EUIr 可得I0.30.2U，再在小灯泡的伏安 特性曲线图象中作出电源的IU 曲线(如图36 所示), 在图象中 的两曲线的交点即为小灯泡的电流值与电压值，所以小灯泡消 耗的功率PUI0.1 W.,图 36,答案：(1)A,(2)B,(3)0.1,方法,控制电路的选择,用滑动变阻器控制电路时，有两种接法，一种是滑动变阻 器分压式接法，一种是滑动变阻器限流式接法,1两种控制电路的比较：,2.两种控制电路的选择：,(1)下列三种情况必须选用分压式接法：,要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零
15、开始可连 续调节时(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路) 当用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0，且实 验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时(因为若用 限流法，RL 两端电压变化不明显),若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍,超过 RL 的额定值时，只能采用分压接法,(2)下列情况可选用限流式接法：,测量时电路的电流或电压没有要求从零开始连续调节， 只是小范围内测量，且 RL 与 R0 接近或 RL 略小于 R0，采用限流 式接法,电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满,足分压式接法的要求时，采用限流式接法,没有很高的要求，仅从安全性和精确性角度分析两者均 可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法
