2019-2020学年高中物理 第3章 恒定电流 实验2 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 鲁科版选修3

第3章恒定电流实验2描绘小灯泡的伏安特性曲线01实验认知导学02实验核心解读03典例探究剖析04课后达标检测一、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．二、实验原理1．由于电流增大，小灯泡的功率也增大，温度升高，灯丝材料的电阻增大，所以灯丝电阻并不是一个定值，电流与电压成正比在此并不适用，由于电流越大，灯丝电阻越大，它的伏安特性曲线(I－U图线)并不是一条直线。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．2．由于小灯泡电阻很小，故电流表采用外接法；应使电压从0开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法．三、实验器材“4V，0.7A”或“3.8V，0.3A”的小灯泡，4～6V学生电源(或3～4个干电池)，0～100Ω的滑动变阻器，0～15V的电压表，0～3A的电流表，开关一个，导线若干．一、实验步骤1．选择合适的仪器按如图所示的电路连接好．2．将滑动变阻器滑到A端后，闭合开关．3．使滑动变阻器的值由小到大逐渐改变，在灯泡额定电压范围内读取数组不同的电压值和电流值，并制表记录．4．断开开关，拆下导线，将仪器恢复原状．5．以I为纵轴，U为横轴，画出I－U图象进行分析．二、数据处理1．列表格：将记录的12组U、I值记录在表格中．2．描曲线：I为纵轴，U为横轴，描点绘出I－U曲线．3．分析规律：分析曲线变化规律，分析曲线不为直线的原因．三、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．四、注意事项1．由于被测小灯泡灯丝电阻较小，因此应采用电流表外接法．2．本实验要作I－U图象，需多测几组包括零在内的电压、电流值(大约12组)，因此变阻器要采用分压接法．3．开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑到灯泡所分电压为零处．4．开关闭合后，调节滑动变阻器滑片的位置，使小灯泡的电压逐渐增大，可在电压表读数每增加一个定值(如0.5V)时，读取一次电流值，调节滑片时应注意电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压．5．在坐标纸上建立一个直角坐标系，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，误差较大的[典例1](节选)某同学在探究规格为“6V，3W”的小电珠伏安特性曲线实验中，该同学采用如图所示的电路进行测量，图中R为滑动变阻器(阻值范围0～20Ω，额定电流1.0A)，L为待测小电珠，为电压表(量程6V，电阻20kΩ)，为电流表(量程0.6A，内阻1Ω)，E为电源(电动势8V，内阻不计)，S为开关．(1)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于最________端；(填“左”或“右”)．(2)在实验过程中，已知各元器件均无故障，但闭合开关S后，无论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其原因是________点至________点的导线没有连接好；(图甲中的黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，请填写图甲中的数字，如“________点至________点”的导线)．(3)该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如乙图所示，则小电珠的电阻值随工作电压的增大而________，(填“不变”、“增大”或“减小”)．[规范解答](1)在实验时，闭合开关前，应使用电器的电压、电流为最小值，故应使滑片P置于最左端．(2)若1点到5点未接好，则电路成为滑动变阻器的限流式电路．(3)在I－U图象中的每一点与O点的连线的斜率逐渐减小，即电阻的倒数减小，所以电阻增大．[答案](1)左(2)15(或51)(3)增大[典例2]太阳能是一种清洁、“绿色”能源．在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据测绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性．所用的器材包括：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干．(1)为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图．(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙的I－U图象，由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80V时，太阳能电池的电阻约为________Ω.[规范解答](1)描绘太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性曲线，要求电压从零开始连续变化，所以滑动变阻器接线方式应为分压式，如图所示．(2)当电压小于2.00V时由图象可知电流几乎为零，所以电阻很大；由图象我们读得当电压为2.80V时电流大约为2.8mA，由欧姆定律可知：R＝UI＝1.0×103(965～1040)Ω.[答案](1)见规范解答图(2)很大1.0×103