2018_2019学年高中物理第二章恒定电流实验测绘小灯泡的伏安特性曲线学案新人教版.docx

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的测绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析其变化规律二、实验原理用电压表测出小灯泡两端的电压，用电流表测出通过小灯泡的电流，在IU坐标系中描出各组实验数据对应的点，用平滑的曲线连接起来就得到小灯泡的伏安特性曲线1电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表的分压电压表的分流测量值和真实值的比较R测RxRA测量值大于真实值R测测量值小于真实值适用于测量测大电阻或测小电阻或2滑动变阻器的两种接法比较限流式分压式电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“两下一上”的接法调压范围EE(不计电源内阻)0E(不计电源内阻)三、实验器材电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔四、实验步骤1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按如图所示的电路原理图连接好实验电路实验原理图2把滑动变阻器的滑片调节到a端，电路经检查无误后，闭合开关S3改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开开关S4拆除实验电路，整理好实验器材五、数据处理1以I为纵坐标，U为横坐标建立坐标系2选取适当的分度，描出各组数据所对应的点3将描出的点用平滑的曲线连接起来，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开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑到使灯泡两端电压为零的位置，如实验原理图乙中a端2在增大电压的过程中，要确保不超过小灯泡的额定电压3在选择电表的量程时，掌握以下原则：在测量值不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转至量程之间4测绘IU(UI)图线时要注意三点：一是标度选取合理即作出的图象既可以把表中所给出的所有点都标注上，同时又要使图象分布在中央位置上；二是用“”或“”标注点；三是用平滑曲线拟合连接各点，误差较大的点可以舍弃对实验原理和电路连接、器材选择的考查有一个小灯泡上标有“4 V2 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(006 A，内阻04 )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，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：_(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)(3)把图丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图丙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，故采用甲图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I05 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内阻的1 250倍，故电流表采用了外接法答案(1)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(2)ADE(3)如图所示1电流表两种不同接法的电路选择(1)定量判定法若已知待测电阻的大约值Rx，电流表的内阻RA和电压表的内阻RV，则：当，即Rx时，选用电流表内接法当，即Rx时，选用电流表外接法当，即Rx时，选用两种接法都可以对用伏安法测电阻电路的选择及误差可总结为：“大内偏大，小外偏小”即测大电阻采用电流表内接法，测量值比真实值偏大；测小电阻采用电流表外接法，测量值比真实值偏小(2)试触法若不知Rx的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路按如图所示连接，只空出电压表的一个接头，然后将该接头分别与A、B两处接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即Rx是一个大阻值电阻，应选用内接法，接头应接在B处测量若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即Rx是一个小阻值电阻，应选用外接法，接头应接在A处测量2滑动变阻器两种不同接法的电路选择(1)要求回路中的某部分电路的电压从0开始连续变化，必须选择分压接法(2)若题目所提供的实验仪器、电表量程或电阻的最大允许电流不够，则选择分压接法(3)滑动变阻器的最大阻值远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻时，必须选择分压接法(4)分压接法、限流接法都可以时，因为采用限流接法能耗小，优先采用限流接法 对实验数据的处理和误差分析的考查某同学在“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：编号12345678U/V020060100140180220260300I/A00200060010001400170019002000205发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光(1)在下图中画出IU图象(2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而_解析根据表中的数据，在坐标纸上找出对应的点，连成平滑的曲线，即IU图线在IU图线中，任一点与原点连线的斜率的倒数即为这一状态的电阻值，即R，从图线看出斜率越来越小，其倒数越来越大，即灯丝电阻随功率增加而变大，或者说随温度升高而变大答案(1)见解析图(2)开始不变，后来逐渐变大(3)增大对于图象问题需要注意的几点(1)合理选取标度；(2)仔细、准确地描点；(3)连线时，偏离线太远的点应舍去；(4)要用平滑曲线连接，图线要过原点不能用折线；(5)对小灯泡的伏安特性曲线要做到“心中有图”，曲线的特点要符合：随着电压升高，电阻逐渐变大，但增得越来越慢，若结果与此不符，须认真核对 实验改进与创新某同学利用如图甲所示的实验电路来探究电阻Rx随电压U变化的关系操作如下：A闭合开关S1，单刀双掷开关S2拨到a点，适当调节滑动变阻器R，读出电压表示数U1；保持R阻值不变，把S2拨到b点，调节电阻箱R的阻值，直到电压表示数仍为U1，电阻箱读数为R1B把S2再拨到a点，调节R的阻值，读出电压表示数U2；把S2再拨到b点，调节电阻箱R的阻值，直到电压表示数为U2，此时电阻箱读数为R2C改变滑动变阻器R的阻值，重复上述操作，得到几组电压表示数与R的数据如下表电阻R/50100150250350450电压U/V100150180214232245(1)请在图乙中根据实验数据作出UR关系图象(2)若电压表示数为200 V利用所测绘的UR图象可得Rx_解析(1)先以实验得到的每一组(R，U)数据描点，然后用平滑的曲线连接以上所描的点，得到UR图线如图所示(2)对照UR图线，找到图线上U200 V的点，读出其对应的Rx20 (1921 均可以)答案(1)见解析图(2)20本实验是采用替代法测量电阻Rx在不同电压下的阻值，因此描绘出的UR图线即为URx图线 1(2018湘潭县校级月考)做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”时所描绘曲线不是直线，某同学分析实验结论时给出以下理由，其中正确的是()A电源电压较高，降低电压就一定会是直线B小灯泡灯丝电阻不是恒值，随温度升高会发生变化C电路中的连接点有接触不良的现象D改描UI曲线可能变为直线解析：选B所绘图象之所以不是直线，是因为金属导体的电阻随温度的升高而增大；降低电压时温度也会升高，得出的也是曲线；接触不良时会出现灯泡闪亮的情况，不会使图象为曲线；本实验得出的UI图象也是曲线，故A、C、D错误，B正确2在测量灯泡伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如图所示电源内阻不计，导线连接良好若将滑动变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象：a灯泡L不亮；电流表示数几乎为零b灯泡L亮度增加；电流表示数增大c灯泡L开始不亮，后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈被烧断d灯泡L不亮；电流表从示数增大到线圈被烧断 与上述a、b、c、d四种现象对应的电路序号为()A BC D解析：选A中滑片向右移动过程，灯泡两端电压增大，灯泡实际功率增大，灯泡变亮，电路总电阻减小，干路电流增大，电流表示数增大，对应b；中灯泡与电流表并联，灯泡被短路，滑片向右移动过程，滑动变阻器接入电路阻值减小，电路电流增大，电流表示数增大，灯泡始终不发光，当滑片到达最右端时，电源短路，电流表烧坏，此时，灯泡忽然发光，对应c；中灯泡被短路，灯泡不亮，电流表与电压表串联，电流表示数几乎为零，对应a；中安培表使灯泡短路，灯泡L始终不亮，电流表从示数增大到线圈被烧断，对应d3伏安法测电阻，当被测电阻的阻值不能估计时，可采用试接的办法，如图所示，让电压表一端接在电路上a点，另一端先后接到b点和c点注意观察两个电表的示数，若电流表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟_表的内阻可比拟，电压表的两端应接在a和_点若电压表的示数有显著变化，则待测电阻的阻值跟_表的内阻可比拟，电压表应接在a和_两点解析：若电流表示数变化明显，说明电压表的分流作用较大，即说明电压表的内阻不是很大，则待测电阻的阻值跟电压表的内阻可比拟，应采用电流表内接法，即电压表的两端应接在a和c之间；若电压表示数变化明显，说明电流表的分压作用较明显，即电流表的内阻与待测电阻可比拟，应采用电流表的外接法，即电压表应接在a、b之间答案：电压c电流b4(2018增城校级联考)某同学用下列器材描绘额定电压为30 V小灯泡的伏安特性曲线(要求电压变化从零开始)A电流表(06 A，1 ) B电压表(3 V，1 k)C滑动变阻器(10 ，1 A) D电源(4 V，内阻不计)(1)请你在实物连接图甲中，把还需要连接的导线补上(2)开关闭合前，滑动变阻器的滑片应置于_端(选填“左”或“右”)(3)闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数逐渐增大，电流表指针却几乎不动，则电路的故障为_(4)排除故障后，某次测量时电流表的指针位置如图乙所示，其读数为_ A(5)小明完成实验后，由实验数据画出小灯泡的IU图象，如图丙中实线所示由图可确定小灯泡在电压为20 V时的电阻为_(保留两位有效数字)解析：(1)该实验要求电压从零调节，因此滑动变阻器要采用分压接法，由于灯泡电阻很小，因此电流表要采用外接法，由此可正确连接实物图如图所示(2)开始实验之前，要使滑动变阻器的输出电压为零，根据电路图