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1、描绘小灯泡U-I图线的思维拓展福建省诏安第一中学 吴水炎指导老师： 吴超男（一）、教学目的：1、 理解描绘小灯泡U-I图线实验原理。2、 掌握应用U-I图线求解实际功率的方法。（二）、教学重点： 应用U-I图线求解实际功率（三）、教学过程：一、 核心知识两种U-I图像对比电源的U-I图像电阻的U-I图像图 形U0I0坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外电阻的大小表示此电阻的大小联 系两图线交点坐标(U0，I0)，即表示用该电源与该电阻组成回路时的路端电压和电路中的电流，也表示电阻两端电压及其电流。二、 实验操作与原理应用：例1、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线
2、”的实验中，需测量一个标有“3V，1.5W”灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。现有如下器材：电流表A1（量程3A，内阻约0.1） 电流表A2（量程0.6A，内阻约5） 电压表V1（量程3V，内阻约3k） 电压表V2（量程15V，内阻约200k） 滑动变阻器R1（阻值010，额定电流1A） 滑动变阻器R2（阻值01k，额定电流300mA）直流电源（电动势3.0V，内阻不计） 在该实验中，电流表应选择_（填“A1”或“A2”），电压表应选择_（填“V1”或“V2”）滑动变阻器应选择_（填“R1”或“R2”）。请你在方框内画出电路图 完成实验实物电路图连接图1图2、为了探究灯丝电阻与温度的关系，已作出
3、电阻随电流的变化曲线如图2所示：请指出图线的特征，并解释形成的原因设计意图：掌握实验电路原理、理解电阻随温度变化特性。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3a所示方式连接电路，电路中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零.(1)闭合开关前滑动变阻的滑片应置于_端（填“左”或“右”）图3a(2)若电压表的示数为2 V，电流表的示数为零，小电珠不亮，则断路的导线为_.(3)若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A，小电珠亮，则断路的导线为_.若实验中某小组同学在连接电路时误把导线g接在电源正极与滑动变阻器之间，(4)若反复调节滑动变阻器，小电珠亮
4、度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为 .图3b(5)若实验中某小组同学在连接电路时，误把导线g接成如图3b虚线所示，合上电键滑片从左向右滑动过程灯炮亮度将如何变化？（电源电动势小于灯炮额定电压）设计意图：掌握实验电路故障及电路结构分析方法。三、U-I图线的拓展应用：例3、某物理学习小组要描绘一只小灯泡（）的伏安特性曲线如图4，当灯泡两端电压为1.2V时，其电阻为 若将此小灯泡接在电动势是2.0V，内阻是2.0的电池两端，则小灯泡的实际功率约为_(保留两位有效数字)设计意图：掌握求解小灯泡电阻及实际功率的方法。图4思维拓展1、(2017全国卷23)某同学研究小灯泡的伏安特
5、性，所使用的器材有：小灯泡L(额定电压3.8 V，额定电流0.32 A)；电压表 (量程3 V，内阻3 k)；电流表 (量程0.5 A，内阻0.5 )；固定电阻R0(阻值1 000 )；滑动变阻器R(阻值09.0 )；电源E(电动势5 V，内阻不计)；开关S；导线若干. (1)实验要求能够实现在03.8 V的范围内对小灯泡的电压进行测量，画出实验电路原理图. (2)实验测得该小灯泡伏安特性曲线如图5(a)所示. 由实验曲线可知，随着电流的增加小灯泡的电阻 (填“增大”“不变”或“减小”)，灯丝的电阻率 (填“增大”“不变”或“减小”). 图5(3)用另一电源E0(电动势4 V，内阻1.00 )
6、和题给器材连接成图(b)所示的电路，调节滑动变阻器R的阻值，可以改变小灯泡的实际功率.闭合开关S，在R的变化范围内，小灯泡的最小功率为 W，最大功率为 W.(结果均保留两位小数) 思维拓展2、若将例3的灯炮与R=2的定值电阻并联接入接在电动势是2.0V，内阻是2.0的电池两端，则小灯泡的实际功率约为_(保留两位有效数字)思维拓展3、若测得两只灯泡l1和l2 的伏安特性曲线如图6甲中和所示，现将灯泡l1、l2与电池组（电动势和内阻均衡定）连成如图6乙所示电路。多次测量后得到通过l1和l2的电流平均值分别为0.24A和0.32A.A.在图甲中画出电池组路端电压U和电流I的关系曲线。B.由该曲线可知
7、电池组的电动势为_V,内阻为_(取两位有效数字)L1L2甲乙图6思维拓展4、如下图7甲硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件。实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的UI曲线a，如图7乙所示.由此可知电池内阻_(填“是”或“不是”)常数，短路电流为_mA，电动势为_V.甲乙硅光电池图7实验二：减小“实验一”中光的强度，重复实验，测得UI曲线b.当滑动变阻器的电阻为某值时，若“实验一”中的路端电压为1.5 V.那么实验二中外电路消耗的电功率为_ mW(计算结果保留两位有效数字)。设计意图：思维拓展1和思维拓展2从不同角度引导学生掌握等效电源的处理方法，通过思维拓展
8、3和思维拓展4让学生进一步两种U-I图线的综合应用。四、实验的拓展创新：思考：如何准确测出小灯泡的电阻值呢？备选实验器材：两个内阻很大完全相同的电压表、电阻箱、待测小灯泡、电源、滑动变阻器、单刀双掷开关、单刀单掷开关等。 请设计相关电路图(两种方案）设计意图：让学生进一步理解实验电路原理，掌握实验改进方法。教学反思：求解小灯泡实际消耗功率的基本方法是本节课的重点和难点，本节课采用递进式拓展的方法，多点挖掘，变式创新，让学生深度理解实验电路原理、电阻U-I图线和电源U-I图线的综合应用，使学生对U-I图线处理方法较为全面的认识，形成系统的知识网络，实现高考物理专题复习课堂教学的高密度和快节奏。对实验电路改进方案可先让学生自主设计，再进一步点评分析。
