高中物理 第二章 恒定电流 第4讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教版选修31.ppt

第4讲实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 第二章恒定电流 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 目标定位 栏目索引 描绘小灯泡的伏安特性曲线 对点检测自查自纠 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 一 实验原理1 实验方法原理由于灯丝的电阻率随温度的升高而 因此灯丝的电阻随温度的升高而 由r 得 在i u坐标系中 图线上点与原点连线的斜率等于电阻的 故画出的小灯泡的i u图线为曲线 增大 增大 倒数 答案 2 实验电路选择原理 1 电流表的内接法和外接法的比较 大于 小于 大 小 答案 两种电路的选择 外 内 外 内 答案 2 滑动变阻器的两种接法比较 0 答案 二 实验器材学生电源 4 6v直流 或电池组 小灯泡 4v0 7a 或 3 8v0 3a 电压表 开关 导线若干 铅笔 坐标纸 滑动变阻器 电流表 答案 三 实验过程1 实验步骤 1 根据小灯泡上所标的额定值 确定电流表 电压表的量程 在方框中画出实验的电路图 并按图所示的电路图连接好实物图 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 答案 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 2 数据处理 1 在坐标纸上以为横轴 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 将描出的点用平滑的连接起来 就得到小灯泡的伏安特性曲线 3 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 而是曲线 2 分析 曲线的斜率变小 即电阻变大 说明小灯泡的电阻随温度升高而 u i 曲线 增大 答案 4 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 3 作图误差 在坐标纸上描点 作图带来误差 5 注意事项 1 本实验要作i u图线 要求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 故采用电流表接法 3 画i u图线时纵轴 横轴的标度要适中 以所描绘图线占据整个坐标纸为宜 不要画成折线 应该用连接 对个别偏离较远的点应舍去 分压式 外 平滑的曲线 答案 例图1为 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验的实物电路图 已知小灯泡额定电压为3v 图1 1 在方框图中画出与实物电路相应的电路图 解析描绘小灯泡的伏安特性曲线 电压与电流要从零开始变化 滑动变阻器应采用分压式接法 灯泡电阻较小 约为几欧姆到十几欧姆 远小于电压表内阻 电流表应采用外接法 答案见解析图 答案 2 完成下列实验步骤 闭合开关前 调节滑动变阻器的滑片 应停留在滑动变阻器 端 选填 左 或 右 闭合开关后 逐渐移动变阻器的滑片 增加小灯泡两端的电压 记录电流表和电压表的多组读数 直至电压达到额定电压 记录如下一组u和i的数据 断开开关 根据实验数据在图2中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 图2 解析答案 解析 为保护电路安全 开关闭合之前 图乙中滑动变阻器的滑片应该置于左端 根据表格中的数据 画出小灯泡的i u图线 答案 左 见解析图 3 数据分析 从图线上可以得出 当电压逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 解析从图线上可以得出 当电压逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是先不变 后逐渐增大 先不变 后逐渐增大 图线表明导体的电阻随温度升高而 解析图线表明导体的电阻随温度升高而增大 增大 解析答案 小灯泡正常工作时的电阻约为 保留小数点后一位有效数字 解析根据i u图线得当灯电两端电压u 3v时 i 0 205a 所以小灯泡正常工作时的电阻约为r 14 6 14 6 返回 解析答案 对点检测自查自纠 1 2 1 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 可供选择的实验仪器如下 小灯泡l 3 8v0 3a 电压表v 量程0 5v 内阻5k 电流表a1 量程0 100ma 内阻4 电流表a2 量程0 500ma 内阻0 4 滑动变阻器r1 最大阻值10 额定电流1 0a 滑动变阻器r2 最大阻值500 额定电流0 5a 直流电源e 电动势约为6v 内阻约为0 5 1 2 1 在上述器材中 滑动变阻器应选 电流表应选 解析本题变压器采用分压式接法 通常应当选用最大阻值较小的滑动变阻器 故滑动变阻器应选r1 电流表a1的量程太小 故电流表应选a2 r1 a2 解析答案 1 2 2 在虚线框内画出实验的电路图 并在图中注明各元件的符号 解析电路图如图所示 由于电压要从0开始调节 滑动变阻器用分压式接法 因为灯泡的电阻比较小 电流表用外接法 答案电路图见解析图 解析答案 1 2 2 一个小灯泡上标有 4v2w 的字样 现在要用伏安法描绘这个灯泡的i u图线 现有下列器材供选择 a 电压表 0 5v 内阻10k b 电压表 0 15v 内阻20k c 电流表 0 3a 内阻1 d 电流表 0 0 6a 内阻0 4 e 滑动变阻器 10 2a f 滑动变阻器 500 1a g 电源 直流6v 开关 导线若干 图3 1 2 1 实验时 选用图3中 电路图来完成实验 请说明理由 2 实验中所用电压表应选 电流表应选 滑动变阻器应选 用字母序号表示 3 把图4所示的实验器材用实线连接成实物电路图 图4 图3 解析答案 返回 1 2 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4v 则电压表选量程为0 5v的a而舍弃量程为0 15v的b 因15v的量程太大 读数误差大 小灯泡的额定电流i 0 5a 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