高中物理第二章恒定电流实验测绘小灯泡的伏安特性曲线.ppt

,第二章,恒定电流,实验：,测绘小灯泡的伏安特性曲线,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,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、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,U,V,U,R,U,A,U,R,电流表示数,I,A,I,R,电压表示数,U,V,U,R,电流表示数,I,A,I,R,I,V,I,R,误差来源,电流表的分压作用,电压表的分流作用,R,测,R,真,R,测,R,真,2.,电流表内、外接的选择方法,(1),直接比较法：当,R,x,R,A,时，采用内接法，当,R,x,R,V,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,(,不计电源内阻,),适用,情况,负载电阻的阻值,R,x,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,R,x,滑动变阻器的总电阻,R,0,相差不多,远大于,零,三、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,I,U,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,2,所示,.,2.,实验器材,学生电源,(4,6 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,.,图,2,电流表,滑动变阻器,电压表,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,.,(3),用同样的方法测量并记录几组,U,和,I,，填入下表,.,断开,量程,零,次数,1,2,3,4,5,6,7,8,电压,U,/V,电流,I,/A,(4),断开开关，整理好器材,.,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,增大,横,大,6.,注意事项,(1),因,I,U,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,I,U,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,2,题型探究,一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择,例,1,有一个小灯泡上标有,“,4 V,2 W,”,的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的,I,U,图线,.,现有下列器材供选择：,A.,电压表,(0,5 V,，内阻,10,k,),B.,电压表,(0,15 V,，内阻,20,k,),C.,电流表,(0,3 A,，内阻,1),D.,电流表,(0,0.6 A,，内阻,0.4),E.,滑动变阻器,(10,，,2 A),F.,滑动变阻器,(500,，,1 A),G.,学生电源,(,直流,6 V),、开关、导线若干,(1),实验时，选用图,3_(,选填,“,甲,”,或,“,乙,”,),的电路图来完成实验，请说明理由：,_,_.,答案,解析,甲,图,3,描绘小灯泡的,I,U,图线所测数据需从零开始，并要多测,几组数据,因实验目的是要测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，故采用题图甲所示的分压式电路合适，这样小灯泡两端的电压可以从零开始调节，且能方便地测出多组数据,.,因小灯泡额定电压为,4 V,，则电压表选,0,5 V,的,A,，而舍弃,0,15 V,的,B,，因,15 V,的量程太大，读数误差大,.,小灯泡的额定电流,I,0.5 A,，则电流表应选,D.,滑动变阻器,F,的最大阻值远大于小灯泡内阻,8,，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用,部分的长度线性关系差，故舍去，则应选,E.,小灯泡电阻为电流表内阻的,20,倍，电压表内阻是小灯泡电阻的,1 250,倍，故电流表采用了外接法,.,(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,).,答案,A,图,3,D,E,(3),请根据,(1),中所选电路，把图,4,中所示的实验器材用实线连接成实物电路图,.,答案,图,4,如图所示,二、实验数据的处理,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.,答案,解析,图,5,(1),在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图,.,见解析图,与实物电路相对应的电路图如图所示,.,(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；,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；,左,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,.,答案,解析,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,见解析图,编号,1,2,3,4,5,6,7,8,U,/V,0.20,0.60,1.00,1.40,1.80,2.20,2.60,3.00,I,/A,0.020,0.060,0.100,0.140,0.170,0.190,0.200,0.205,小灯泡发,光情况,不亮,微亮,逐渐变亮,正常发光,根据表格中的数据，画出小灯泡的,I,U,图线如图所示,.,(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,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,.,编号,1,2,3,4,5,6,7,8,U,/V,0.20,0.60,1.00,1.40,1.80,2.20,2.60,3.00,I,/A,0.020,0.060,0.100,0.140,0.170,0.190,0.200,0.205,小灯泡发,光情况,不亮,微亮,逐渐变亮,正常发光,图线表明导体的电阻随温度的升高而,_.,答案,解析,增大,图线表明导体的电阻随温度的升高而增大,.,编号,1,2,3,4,5,6,7,8,U,/V,0.20,0.60,1.00,1.40,1.80,2.20,2.60,3.00,I,/A,0.020,0.060,0.100,0.140,0.170,0.190,0.200,0.205,小灯泡发,光情况,不亮,微亮,逐渐变亮,正常发光,小灯泡正常工作时的电阻约为,_.(,保留到小数点后一位,),答案,解析,14.6,编号,1,2,3,4,5,6,7,8,U,/V,0.20,0.60,1.00,1.40,1.80,2.20,2.60,3.00,I,/A,0.020,0.060,0.100,0.140,0.170,0.190,0.200,0.205,小灯泡发,光情况,不亮,微亮,逐渐变亮,正常发光,根据,I,U,图线可得电压,U,3 V,时，,I,0.205 A,，所以小灯泡正常工作时的电阻约为,R,14.6.,总结提升,1.,首先要根据表中数据选择合适的标度；,2.,描点后用平滑的曲线连接，个别偏离较远的点应舍去,.,达标检测,3,1.,在图,6,中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻,R,的电路图，下列说法不正确的是,A.,甲图的接法叫电流表外接法，,乙图的接法叫电流表内接法,B.,甲中,R,测,R,真,，乙中,R,测,R,真,C.,甲中误差由电压表分流引起，,为了减小误差，应使,R,R,V,，故此法测较小电阻好,D.,乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使,R,R,A,，故此法测较,大电阻好,图,6,1,2,答案,解析,题图甲叫做电流表的外接法，题图乙叫做电流表的内接法，,A,正确；,题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由,R,可知，,R,测,R,真,；,R,越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压，导致电压的测量值偏大,.,由,R,得,R,测,R,真,，,R,越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，,B,错误，,C,、,D,正确；,故选,B.,1,2,2.,在测绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：小灯泡,L,、量程恰当的电流表,A,和电压表,V,、直流电源,E,、滑动变阻器,R,、开关,S,等，要求小灯泡两端电压从,0,开始变化,.,(1),实验中滑动变阻器应采用,_,接法,(,填,“,分压,”,或,“,限流,”,).,答案,分压,1,2,(2),某同学已连接如图,7,所示的电路，在连接最后一根导线的,c,端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的,2,个不当之处，并说明如何改正,.,_.,_.,图,7,答案,开关,S,不应闭合，应处于断开状态,滑动变阻器滑动触头,P,位置不当，应将其置于,b,端,1,2,本课结束,