高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 3_6 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 沪科版选修3-1
第3章 学案6,实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线,目标定位 1.会正确选择实验器材和实验电路. 2.描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、电流表内接法和外接法的比较,电流,电压,大于,小于,大,小,二、滑动变阻器两种接法的比较,下,上,0,相差不大,零,远大于,三、实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 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，用平滑曲线将这些点连接起来就得到了小灯泡的伏安特性曲线. 2.实验器材 学生电源(46 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A” 或“3.8 V 0.3 A”)、 、电压表、 、开关、导线若干、铅笔、坐标纸.,图1,电流表,电压表,滑动变阻器,电流表,3.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 ，按图1所示的电路图连接好实物图.(注意开关应 ，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为 ) (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.,量程,断开,零,(3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.,(4)断开开关，整理好器材.,4.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 连接起来，就得到了小灯泡的伏安特性曲线. 5.实验结果与数据分析 (1)结果：描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线，而是向 轴弯曲的曲线. (2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化.曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变 ，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而 .,平滑的曲线,横,大,增大,6.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. 7.注意事项 (1)因IU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 接法. (2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表 法.,分压式,外接,(3)画IU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.,一、实验原理、器材、实物连线 例1 有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线.现有下列器材供选择： A.电压表(05 V，内阻10 k) B.电压表(015 V，内阻20 k) C.电流表(03 A，内阻1 ) D.电流表(00.6 A，内阻0.4 ) E.滑动变阻器(10 ，2 A) F.滑动变阻器(500 ，1 A) G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干,(1)实验时，选用图2中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：_.,图2,描绘小灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据,答案,解析,因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据.因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选05 V的A而舍弃015 V的B，因15 V的量程太大，读数误差大，小灯泡的额定电流I0.5 A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 ，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去.小灯泡内阻为电流表内阻的 20倍，电压表内阻是小灯泡的 1 250倍，故电流表采用外接法.,(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).,答案,A,D,E,(3)把图3所示的实验器材用实线连接成实物电路图.,答案,图3,如图所示,二、实验数据的处理 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：,(1)在图4中画出IU图像.,图4,答案,解析,见解析图,画出IU图像如图所示，曲线开始呈直线说明开始时电阻不变，后来逐渐靠近U轴说明电阻增大.,(2)从图像上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_.,答案,开始时不变，后来逐渐增大,(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而_.,答案,增大,达标检测,2,“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，提供的实验器材有： A.小灯泡(额定电压为3.8 V，额定电流约为0.3 A) B.电流表A(00.6 A，内阻约为0.5 ) C.电压表V(06 V，内阻约为5 k) D.滑动变阻器R1(010 ，2 A) E.滑动变阻器R2(0100 ，0.2 A) F.电源(6 V，内阻不计) G.开关及导线若干,(1)实验中滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”),答案,解析,“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验应该设计成分压电路，滑动变阻器选择阻值范围小的R1.由于小灯泡电阻小，采用电流表外接电路.根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而增大.,R1,(2)该同学设计了实验测量电路，通过改变滑动变阻器滑片的位置，使电流表的读数从零开始变化，记录多组电压表的读数U和电流表的读数I.请在图5甲中用笔画线代替导线将实验电路连接完整.,图5,答案,如图所示,(3)该同学根据实验数据作出了如图乙所示的UI图像，根据图像可知小灯泡的电阻随着电流的增大而_(填“增大”“减小”或“不变”),答案,增大,本课结束,
