物理选修3-1鲁科版实验二 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件.

1实验二描绘小灯泡的伏安特性曲线基础知识梳理【实验目的】描绘小灯泡的伏安特性曲线，分析曲线的变化规律．【实验原理】1．金属导体的电阻率随温度的升高而增大，从而使金属导体的电阻随温度的升高而增大，因此小灯泡的伏安特性曲线不是一条直线．测出若干组小灯泡两端的电压U和电流I值，然后在坐标纸上以I为纵轴、U为横轴画出I－U曲线．22．实验电路如图实二－1所示，小灯泡的电阻很小，故电流表采用外接；应使电压能从0开始连续变化，故滑动变阻器采用分压接法．【实验器材】小灯泡、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、坐标纸．图实二－13核心要点突破【实验过程】一、实验步骤1．连电路：按图实二－1连接电路，且使滑动变阻器的触头P滑至A端．2．测数据：闭合开关，逐渐使P向B端移动，记录不同状态时的电压表、电流表示数，取12组．然后拆除电路，整理仪器．4二、数据处理1．列表格：将记录的12组U、I值记录在表格中实验次数123456UI实验次数789101112UI52.描曲线：在如图实二－2所示坐标纸上以电流I为纵轴、电压U为横轴建立直角坐标系，描点绘出I－U曲线．3．析规律：分析曲线变化规律，分析曲线不为直线的原因．图实二－26【误差分析】1．测量电路存在系统误差，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大；2．测量时读数不准，描绘I－U图线时作图不准确造成的偶然误差．7【注意事项】1．因本实验要作出I－U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此，变阻器要采用分压接法；2．本实验中，因被测小灯泡电阻较小，因此实验电路必须采用电流表的外接法；3．开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在电电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻要分压，A表外接减误差，电压从零开始变，U－I坐标连曲线.8压表读数每增加一个定值(如0.5V)时，读取一次电流值；调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压；4．开关闭合前，变阻器滑片移到图中的A端；5．在坐标纸上建立坐标系，横纵坐标所取的分度比例应该适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸．连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线.9【典例1】如图实二－3所示，在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，某组同学已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接．图实二－310解析如图所示实验要求电压从零开始调整，滑动变阻器采用分压式接法，小灯泡内阻较小，电流表采用外接法．答案见解析11【典例2】用下列器材组装成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路，请将实物图(图实二－4)连线成为实验电路．微安表μA(量程200μA，内阻约200Ω)；电压表V(量程3V，内阻约10kΩ)；电阻R0(阻值约20kΩ)；滑动变阻器R(最大阻值50kΩ，额定电流1A)；电池组E(电动势3V，内阻不计)；开关S及导线若干．图实二－412解析由于RVR0＝0.5，R0RA＝100，可以看出R0≫RA，故采用电流表内接法，又因R0与R的阻值相差不是很大，故限流式调节电流变化范围大小，不利于测量数量，需用分压式电路．画出电路图如图所示．13答案实物连线如图所示141．有一个小灯泡上标有“6V,0.2A”字样，现要测量这个灯泡的伏安特性曲线，所需器材及规格如下：A．电压表(0～10V，内阻5.0kΩ)B．电流表(0～0.3A，内阻2.0Ω)C．滑动变阻器(10Ω)D．学生电源(直流9V)E．开关一个，导线若干画出实验电路图，要求电流、电压从零开始．15解析电压从零开始故滑动变阻器应采用分压接法，小灯泡的电阻R＝U/I＝60.2Ω＝30Ω，故电流表应外接．实验电路如答案图．答案162．某同学在研究标有“3V,0.3A”字样的小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到一组U和I的数据：编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.20517(1)在方框内画出实验电路图．(2)在图实二－5所示方格纸内画出I－U图线．(3)根据I－U图线分析小灯泡的电阻随温度升高而______．(4)小灯泡工作电压为3V时，测得实际电功率为______W.图实二－518解析(1)描绘元件的伏安特性曲线滑动变阻器应采用分压接法，由实验数据小灯泡的电阻约10Ω，故电流表应外接．实验电路如图(2)描点连线之后I－U图线如图19(3)由所绘图象，曲线的斜率减小，故电阻增大，电阻率增大；(4)由图象知U＝3.00V时I＝0.205A，故功率为0.615W或0.62W.答案(1)见解析图(2)见解析图(3)增大(4)0.615或0.62203．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6V，1.5W”的小灯泡、导线和开关外，还有：A．直流电源6V(内阻不计)B．直流电流表0～3A(内阻0.1Ω以下)C．直流电流表0～300mA(内阻约为5Ω)D．直流电压表0～10V(内阻约为15kΩ)E．滑动变阻器10Ω，2AF．滑动变阻器1kΩ，0.5A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量．21(1)实验中电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(均用序号表示)(2)在方框内画出实验电路图．(3)试将图实二－6所示器材连成实验电路．图实二－622答案(1)CE(2)实验电路如图所示解析由I额＝1.56A＝250mA，故选C.因要求电压从零开始变化，变阻器用分压接法，应选小阻值的E.又因电流表内阻为5Ω，相对于灯泡阻值太大故选电流表外接法．23(3)实物连线图如图所示．244．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，备有下列器材：A．小灯泡(“3.8V,0.3A”)B．直流电源(电动势4V，内电阻约0.5Ω)C．电流表A1(量程0～500mA，内电阻0.5Ω)D．电流表A2(量程0～5mA，内电阻50Ω)E．滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为2A)F．滑动变阻器R2(0～100Ω，额定电流为0.2A)G．定值电阻R0(950Ω，额定电流为2A)H．开关一个、导线若干25(1)某同学发现上述器材中虽然没有电压表，但给出了两个电流表，于是他设计了图实二－7中三种实物连接方式，其中最合理的是________(填代号)；在该电路中，为了操作方便且能较准确地进行测量，滑动变阻器应选________(填器材前的字母代号)．图实二－726(2)该同学根据(1)中选出的合理电路，在实验中正确操作，测出了多组电流数据并记录在预先设计的表格中(见下表)．请将对应的电压值算出，填入该表格中.1234567表A1的示数I1/mA70140190230250270290表A2的示数I2/mA0.401.001.602.202.803.403.80灯泡两端的电压U/V27(3)请在图实二－8所示方格纸中作出小灯泡的伏安特性曲线．图实二－828解析(1)由于该实验要求描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压从零开始变化，所以滑动变阻器用分压式接法，滑动变阻器选E，(c)图错．又因电流表A1需用外接法，A2改装成电压表应串联一个电阻．所以(b)图正确，(a)图错误．(2)灯泡两端电压UL＝IA2(R0＋RA2)＝1000IA2所以表格中电压值从左向右分别为：0．40,1.00,1.60,2.20,2.80,3.40,3.80.(3)如答案图29答案(1)(b)E(2)0.401.001.602.202.803.403.80(3)见解析图