2013-2014学年高中物理 第2章 第3节 第2课时 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教

第2课时实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的1．测绘小灯泡的伏安特性曲线．2．分析伏安特性曲线的变化规律．实验要点解读对应学生用书P48二、实验原理根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即UI图线是一条过原点的直线．但是实际电路中由于各种因素的影响，UI图线就可能不是直线．用伏安法分别测出灯泡两端电压及通过的电流便可绘出UI图线，其原理图如图所示．三、实验器材小灯泡(3.8V,0.3A)一个，电压表(0～3V～15V)，电流表(0～0.6A～3A)各一个，滑动变阻器(20Ω)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．四、实验步骤1．按图连接好实验电路．小灯泡的电阻较小，当它与电流表(0～0.6A)串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确测绘出小灯泡的伏安特性曲线，电流表应采用外接法，为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法．2．把滑动变阻器的滑片C调节到A端，经检查无误后，闭合开关S.3．移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右的不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格.4.拆除实验电路，整理实验器材．U(V)00.20.40.60.81.01.21.6I(A)0U(V)2.02.42.83.23.63.8I(A)五、数据处理1．在坐标纸上以U为横轴I为纵轴，建立坐标系．2．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)3．将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．六、误差分析1．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，电流表外接，则电流表示数偏大．2．测量时，读数带来误差．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．七、注意事项1．实验前应先检查电流表、电压表是否指零，不指零时要先转动定位螺丝使指针指零．2．实验过程中，电压表量程变更：U3V时采用0～3V量程，当U3V时采用0～15V量程．3．读数时，视线要与刻度盘垂直，力求读数准确．4．当电压接近灯泡额定电压值时，一定要慢慢移动滑动变阻器滑片位置，注意电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压．5．两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸，且数据点连接时不能连成折线，误差大的点应当舍去.器材选择及图线的描绘、电路图的连接一个小灯泡的额定电压为6.3V，额定电流为0.3A，用以下所给的实验器材描绘出小灯泡的伏安特性曲线．实验电路如图(1)所示．解题方法指导对应学生用书P49电源E1：电动势为8.0V，内阻不计；电源E2：电动势为12.0V，内阻不计；电压表V：量程为0～10V，内阻约为10kΩ；电流表A1：量程为0～3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2：量程为0～300mA，内阻约为1Ω；滑动变阻器R：最大阻值10Ω，额定电流1.0A；开关S，导线若干．(1)依照实验电路图将图(2)中的实物图连接成实验电路．(2)实验中电源应该选用________；电流表应该选用________．(3)实验测出的数据如下表所示，依照这些数据在图(3)所示的坐标纸中描绘出该小灯泡的伏安特性曲线.U/V00.50.81.01.21.52.02.53.04.05.06.06.3I/A00.050.080.100.120.140.160.180.200.230.250.270.27【解析】(1)实物连线如图所示；(2)由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，如果用12V的电源E2，则通过滑动变阻器的最大电流为1.2A，这个数值超过了滑动变阻器允许通过的最大电流，故电源不能选E2，只能选E1；由题图(1)可知加在测量部分电路两端的最大电压值为电源E1的电动势8V、而测量电路的总电阻不超过灯泡正常发光时的电阻(21Ω)，由此可得到通过电流表的电流最大值为380mA，因此电流表应选A2；(3)按表中测量数据描点，将所描各点用平滑线连成曲线，如图所示．【答案】见解析【方法总结】1．器材选择的原则(1)安全性原则：指的是所选用的实验器材能保证实验安全正常运行．(2)精确性原则：指的是所选用的实验器材能尽可能地减小误差．(3)方便性原则：指的是所选用的实验器材要便于操作．2．器材选择的具体要求(1)安全性方面①电源允许的最大电流不能小于电路中的实际最大电流．②电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．③电路中的限流电阻必须确保电流不能超过允许值．(2)精确性方面①电压表或电流表的指针偏转到满刻度的半偏左右，约满刻度的13～23为好．②在不考虑电源内阻和电流表内阻的影响，不考虑电压表的分流作用时，选用的电源、电流表内阻必须较小，电压表内阻必须较大．③欧姆表要选用使指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位．(3)方便性方面在使用滑动变阻器时，既要考虑其额定电流要满足要求，又要考虑接入电路的滑动变阻器能有效地、方便地调节电路中的电流和电压，让电流和电压的变化尽可能的均匀，呈线性变化．因此限流接法中要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压接法中要选用小阻值的滑动变阻器．3．伏安特性曲线的描绘在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵坐标表示电流，横坐标表示电压，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸；要用平滑的曲线将各数据点连接起来，不能连成折线.