高中物理 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 粤教版选修31.ppt

第二章电路实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 栏目链接 1 会描绘小灯泡的电流随它两端电压变化的曲线 2 能够分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律 栏目链接 栏目链接 1 如图所示 电流表的示数是 a 电压表的示数是 v 栏目链接 解析 本题考查电流表 电压表的读数 当表的最小刻度值为0 1时要估读到最小刻度值下一位 当最小刻度值为0 05或0 02时 读到小数点后两位即可 答案 0 482 20 栏目链接 2 两个电阻r1 r2的电流i和电压u的关系如图所示 由图可知 两电阻的阻值之比r1 r2等于 a 1 3b 3 1c 1 d 1 栏目链接 解析 u i图象中 k 所以答案 a 栏目链接 栏目链接 考点一仪器选择 1 电流表 电压表 电学实验中仪器选择的基本原则是 1 安全 不损坏实验器材 2 精确 尽可能减少实验误差 3 方便 便于实验操作 读数和数据处理 栏目链接 所以电压表和电流表的量程不能小于被测电压和电流的最大值 一般两表的指针应指到满偏刻度的1 3至满偏之间的位置为宜 2 滑动变阻器 滑动变阻器的结构如图所示 它是利用改变导线长度来改变电阻的 使用滑动变阻器可以实现对电路的调节和控制 常用的有限流电路和分压电路两种接法 栏目链接 两种接法对电压 电流等的控制作用比较如下表 栏目链接 栏目链接 注意 限流电路和分压电路的选用要根据实验的要求 电源电压 用电器需要的电压 电流 或是允许的最大电压 电流 用电器和滑动变阻器的阻值等因素综合考虑 以下几点可作参考 1 用电器两端电压要求从零开始连读可调 应选分压电路 2 如果采用限流电路时 电路中最小电流等于或大于用电器的额定电流 应选分压电路 栏目链接 3 如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值小得多 为了能使用电器两端电压有较大变化 应选分压电路 4 如果滑动变阻器的全阻值比用电器的阻值相差不多 两种电路都可以对用电器的电压 电流 进行有效方便地控制 可以任选其中一种电路 此时假如从节省电能和电路简单考虑 应选限流电路 栏目链接 例1有一小灯泡上标有 6v 0 1a 字样 现要测量该灯泡的伏安特性曲线 有下列器材供选用 a 电压表 0 5v 内阻2 0k b 电压表 0 10v 内阻3 0k c 电流表 0 0 3a 内阻2 0 d 电流表 0 6a 内阻1 5 e 滑动变阻器 30 2a f 滑动变阻器 100 0 5a 栏目链接 g 学生电源 直流9v 及开关 导线等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 1 实验中所用的电压表应选 电流表应选 2 滑动变阻器应选 滑动变阻器应采用 填 限流 或 分压 接法 栏目链接 解析 1 因为小灯泡额定电压为6v 故电压表应选量程大于6v的b 额定电流只有0 1a 故电流表应选量程接近该值的 故选c 2 电压要从0开始调节 所以变阻器必须采用分压接法 分压接法中变阻器可适当选全阻值较小的 同时变阻器的额定电流要大于测量时的电流 变阻器选e即可满足要求 答案 1 bc 2 e分压 栏目链接 考点二实验原理和实物连线 1 用电流表测出通过小灯泡的电流 用电压表测出小灯泡两端的电压 测出多组 u i 值 在u i坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将这些点连接起来 就可得到小灯泡的伏安特性曲线 栏目链接 2 小灯泡 3 8v 0 3a 的电阻很小 当它与电流表 量程为0 6a 串联时 电流表的分压影响很大 故为了准确地描绘出小灯泡的伏安特性曲线 即测出u i的值 电流表应采用外接法 为使小灯泡上的电压能从零开始连续变化 滑动变阻器应采用分压式接法 电路图如图所示 栏目链接 例2有一个小灯泡上标有 4v 2w 的字样 现在要用伏安法描绘这个灯泡的u i图线 有下列器材供选用 a 电压表 0 5v 内阻10k b 电压表 0 10v 内阻20k c 电流表 0 0 3a 内阻1 d 电流表 0 0 6a 内阻0 4 e 滑动变阻器 5 1a f 滑动变阻器 500 0 2a 栏目链接 1 实验中电压表应选用 电流表应选用 为使实验误差尽量减小 要求电压表从零开始变化且多取几组数据 滑动变阻器应选用 用序号字母表示 2 请在方框内画出满足实验要求的电路图 并把由图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图 栏目链接 思路点拨 1 如何通过计算选择仪器 2 如何判断电流表的内外接法 如何确定分压 限流接法 栏目链接 解析 1 因小灯泡的额定电压为4v 所以电压表应选a 小灯泡的额定电流i 0 5a 所以电流表应选d 小灯泡正常工作时的电阻为r 8 rx rx为小电阻 电流表应采用外接法 要求电压表从零开始变化 故滑动变阻器采用分压接法 滑动变阻器额定电流应大于小灯泡的额定电流 0 5a 滑动变阻器应选e 栏目链接 2 满足实验要求的电路图如图所示 栏目链接 接成的相应实物电路图如图所示 答案 1 ade 2 见解析 栏目链接 例3右图为某同学测绘额定电压为2 5v小灯泡的i u图线实验电路图 1 根据电路图 用笔画线代替导线 将下图中的实验电路连接成完整的实验电路 栏目链接 2 开关s闭合之前 上图中滑动变阻器的滑片应该置于 选填 a端 b端 或 ab正中间 栏目链接 解析 1 在连接滑动变阻器为分压接法的实物电路中 最好先将变阻器电阻丝上两接线柱串联入电路 然后在连接分压部分 电流表与灯泡串联后与滑动变阻器部分电阻并联 电压表并联在灯泡两端 2 在闭合s前 应使灯泡两端电压最小 以保护灯泡 所以滑片应置于a 答案 1 连接电路如下图 2 a端 栏目链接 考点三数据处理 画出伏安特性曲线 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接起来 就得到小灯泡的伏安特性曲线 栏目链接 练习 1 下面表格为某同学测绘小灯泡的伏安特性曲线的记录数据 根据其数据在坐标系中画出小灯泡的伏安特性曲线 由画出的曲线发现小灯泡的电阻有没有变化 如何变化 分析发生变化的原因 栏目链接 练习 栏目链接 解析 该题中坐标轴已经建好 所以只要在坐标纸上描出各组数据所对应的点 然后将描出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 如图示 1 r i u 即1 r k 由图象可知 斜率k逐渐减小 说明灯泡的电阻增大了 又因为金属材料的电阻率随温度的升高而增大 在其他条件不变的情况下 容易猜想到是由于灯泡的温度升高而造成的 练习 栏目链接 答案 有变化 随电压增加而增加 猜想是由于灯泡的温度升高了 练习 栏目链接 考点四误差分析 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 则电流示数过大 2 测量时读数带来误差 3 在坐标纸上描点 作图带来误差 栏目链接 练习 2 现要测定一个额定电压4v 额定功率1 6w的小灯泡 用表示 的伏安特性曲线 要求所测电压范围为0 1 4v 现有器材 直流电源e 电动势4 5v 内阻不计 电压表 量程4 5v 内阻约为4 104 电流表 量程250ma 内阻约为2 电流表 量程500ma 内阻约为1 滑动变阻器r 最大阻值约为30 开关s 导线若干 栏目链接 练习 如果既要满足测量要求 又要测量误差较小 应该选用的电流表是 下面两个电路应该选用的是 栏目链接 解析 小灯泡的额定电流i400ma 电流表量程应大于灯泡额定电流 应选a2 灯泡电阻r 10 rx rx为小电阻 电流表应采用外接法 所以选甲图 答案 a2甲 练习 栏目链接 练习 3 某实验小组要描绘一个标有 3 8v 1w 的小灯珠rl的伏安特性曲线 所供选择的器材除了导线和开关外 还有以下一些器材可供选择 a 电压表v 量程5v 内阻约为5k b 直流电源e 电动势4 5v 内阻不计 c 电流表a1 量程250ma 内阻约为2 d 电流表a2 量程500ma 内阻约为1 e 滑动变阻器r1 阻值0 10 栏目链接 练习 f 滑动变阻器r2 阻值0 200 1 为了使调节方便 测量的准确度较高 应选用电流表为 滑动变阻器为 填写仪器符号 2 要求实验中小灯珠电压从零逐渐增大到额定电压 测量误差尽可能小 请你为该实验小组设计电路图 并在图中标出器材的符号 画在下面方框中 栏目链接 练习 3 某小组按实验要求设计出正确电路图并正确连线后 合上电键 慢慢增大小灯珠的电压 发现刚开始时两电表均有读数 但小灯珠不会发光 请简要分析原因 栏目链接