描绘小灯泡伏安特性曲线教案.doc

电学专题实验三：
描绘小灯泡伏安特性曲线教案
教学目标： 封丘县高级中学 李志红
1. 掌握电流表的内接法和外接。
2.学会分析滑动变阻器的分压法和限流法。
教学重点：
1.掌握电流表的内接法和外接法。
2.学会分析滑动变阻器的分压法和限流法。
3.小灯泡伏安特性曲线的描绘及变化规律。
教学难点
1.学会连接实验电路图。
2.描绘小灯泡的伏安特性曲线及对小灯泡伏安特性曲线变化规律的分析。
教学过程：
内接法
外接法
一、知识讲析
知识点一、电流表和电压表的接法
1、两种电路形式（如图所示）
2、实验电路（电流表内外接法）的选择
知识点二、滑动变阻器应用分析
滑动变阻器是电学实验中常用的仪器，如何选择滑动变阻器的接法、设计控制电路仍是历届考生应考的难点.右图的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为R0）对负载R的电压、电流强度都起控制调节作用。
知识点三、描绘小灯泡的伏安特性曲线
二、实验过程：
★实验目的：描绘小电珠的伏安特性曲线；分析伏安特性曲线的变化规律．
★实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组（U，I）值，在U-I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．电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用 分压式：使电压能从零开始连续变化．
★实验器材：小灯泡（3.8 V 0.3 A）或（2.5 V 0.6 A）一个、电压表（0 ～3 V ～ 15 V）与电流表（0 ～0.6 A ～ 3 A）各一个、滑动变阻器（最大阻值20 Ω）一个、学生低压直流电源（或电池组）、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔．
★实验步骤：
⑴ 确定电流表、电压表的量程，采用电流表 外 接法，滑动变阻器采用 分压 式接法，按图中的原理图连接好实验电路．
⑵ 把滑动变阻器的滑片调节到图中最 左 端，接线经检查无误后，闭合开关S．
⑶ 移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S．
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
U/V

I/A

⑷ 拆除电路，整理仪器．
★数据处理：
⑴ 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系．
⑵ 在坐标纸上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）．
⑶ 将描出的点用 平滑 的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线．
★误差分析：由于电压表、电流表不是理想电表，电表 内阻 对电路的影响会带来误差；电流表、电压表的 读数 带来误差，要严格按照读数规则读数；在坐标纸上描点、作图带来 操作 误差．
★注意事项：
⑴ 电路的连接方式：① 电流表应采用 外 接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与0～0.6 A的电流表串联时，电流表的 分压 影响很大．② 滑动变阻器应采用 分压式 连接：目的是使小电珠两端的电压能从 零 开始 连续 变化．
⑵ 闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为 零 的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝．
⑶ I-U图线在U0 = 1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U = 1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差．
⑷ 电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定，即使用的若是“3.8 V 0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V 0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程．
⑸ 当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关。
⑹ 误差较大的点要舍去，I-U图线应是平滑曲线而非折线．
三：知识反馈：
★考点知识整合
考点一　对实验原理和电路设计的考查
【例1】(2013·天津理综·9(3))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 Ω)；电流表(量程为0～250 mA,内阻约5 Ω)；
电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；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 Ω，额定电流1 A)
B．滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω，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)．

③根据以上电路图进行实物连线

④实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图1所示．如果将这个小灯泡接到电动势为1．5 V、内阻为5 Ω的电源两端，小灯泡消耗的功率是________W

在灯泡的I-U图上做出电源的I-U图线，交点坐标即为这个电源给这个灯泡供电时的电压和电流，此时P=UI=
0.1×1W=0.1W
参考答案：①A ②B ④0.1W
四、课后探究
1、二极管是一种半导体元件，电路符号为 ，其特点是具有单向导电性．某

实验小组要对一只二极管正向接入电路时的伏安特性曲线进行测绘探究．据了解，该二极管允许通过的最大电流为50 mA．
(1)该二极管外壳的标识模糊了，同学们首先用多用电表的电阻挡来判断它的正负极：当将红表笔接触二极管的左端、黑表笔接触二极管的右端时，发现指针的偏角比较小，当交换表笔再次测量时，发现指针有很大偏转，由此可判断____ (填“左”或“右”)端为二极管的正极．
(2)实验探究中他们可选器材如下：
A．直流电源(电动势3 V，内阻不计) B．滑动变阻器(0～20 Ω)
C．电压表(量程15 V、内阻约80 kΩ) D．电压表(量程3 V、内阻约30 kΩ)
E．电流表(量程0．6 A、内阻约1 Ω) F．电流表(量程50 mA、内阻约50 Ω) G．待测二极管 H．导线、开关
为提高测量精度，电压表应选用_______，电流表应选用_______．(填序号字母)
(3)实验中测得的数据如下表，请在图3坐标纸上画出该二极管的伏安特性曲线．
电流I/mA
0
0
0.2
1.8
3.9
8.6
14.0
21.8
33.5
50.0
电压U/V
0
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
．

(4)同学们将该二极管与阻值为100 Ω的定值电阻串联后接到输出电压恒为3 V的电源两端，则二极管导通时定值电阻的功率为________ W．
参考答案：(1)左 （2）D,F (4)0.017W

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