测绘小灯泡的伏安特性曲线.doc

扬中市第二高级中学2014-2015学年度高二物理导学案实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线【自主学习导航】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。2实验器材学生电源(4V6V直流)或电池组、小灯泡(“4V，0.7A”或“3.8V，0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸。3在虚线框中画出测小灯泡伏安特性曲线的电路图。一、电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表的分压电压表的分流测量值和真实值的比较R测RxRA测量值大于真实值R测测量值小于真实值适用于测量测大(填“大”或“小”)电阻或测小(填“大”或“小”)电阻或二、滑动变阻器的两种接法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“两下一上”的接法调压范围E(不计电源内阻)0E(不计电源内阻)适用情况负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多，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，且从零开始连续可调。(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R。三、实验过程1实验步骤(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，按图所示的电路图连接好实物图。(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)(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。次数12345678电压U/V电流I/A(4)断开开关，整理好器材。2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。(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。3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，而是向横轴弯曲的曲线。(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，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大。4误差分析(1)系统误差：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)测量误差：测量时读数带来误差。5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分压式接法。(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法。(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。【典例精析】例1有一个小灯泡上标有“4V，2W”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(05V，内阻10k)B电压表(015V，内阻20k)C电流表(03A，内阻1)D电流表(00.6A，内阻0.4)E滑动变阻器(10，2A)F滑动变阻器(500，1A)G学生电源(直流6V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：_。(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。例2某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据：编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在图中画出I-U图象。(2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是 。(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而 。【课堂达标检测】1在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：小灯泡L，“3.8V，0.3A”电压表V，量程05V，内阻5k电流表A1，量程0100mA，内阻4电流表A2，量程0500mA，内阻0.4滑动变阻器R1，最大阻值10，额定电流1.0A滑动变阻器R2，最大阻值5，额定电流0.5A直流电源E，电动势约为6V，内阻约为0.5(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_。(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。(3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在IU坐标系中，描绘出如图所示的小灯泡的伏安特性曲线。根据此图给出的信息，可以判断下图中正确的是(图中P为小灯泡的功率)( )2在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：A小灯泡：规格为“3.8V，0.3A” B电流表：量程00.6A，内阻约为0.5C电流表：量程03A，内阻约为0.1 D电压表：量程05V，内阻约为5kE滑动变阻器：阻值范围010，额定电流2AF电池组：电动势6V，内阻约为1 G开关一只，导线若干(1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8V且能方便地进行调节，因此电流表应选_。(填器材前选项)(2)根据你选用的实验电路，将图所示的器材连成实物电路。【课后巩固练习】1要测绘一个标有“3V，0.6W”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3V，并便于操作。已选用的器材有：电池组(电动势为4.5V，内阻约1)； 电流表(量程为0250mA，内阻约5)；电压表(量程为03V，内阻约3k)； 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滑动变阻器(最大阻值20，额定电流1A)B滑动变阻器(最大阻值1750，额定电流0.3A)(2)实验的电路图应选用下列的图_(填字母代号)。2在探究小灯泡的伏安特性实验中，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、电键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”)。(2)某同学已连接如图所示的电路，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。_。_。3如图甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感)的IU关系曲线图。(1)为了通过测量得到如图甲所示IU关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路中应选择的是图_，简要说明理由：_。(电源电压为9V，滑动变阻器的阻值为0100)(2)在如图丁所示的电路中，电源电压恒为9V，电流表读数为70 mA，定值电阻R1250。由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为 V；电阻R2的阻值为 。甲 乙丙 丁4在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线a、b、c、d、e、f、g和h按图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：(1)若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是_导线断路。(2)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中的(a)、(b)、(c)，下列说法正确的是 ( )Aa可以作为标准电阻使用Bb能作为标准电阻使用Cb的阻值随电压升高而增大Dc的阻值随电压升高而增大10