浙江省高考物理三轮冲刺 实验（9）测绘小灯泡的伏安特性曲线课件.ppt

实验 9 测绘小灯泡的伏安特性曲线 一 实验原理图 二 基本实验要求1 实验目的 1 练习使用电流表和电压表 2 描绘小灯泡的伏安特性曲线 3 根据伏安特性曲线分析电流随电压变化的规律 2 实验原理 1 通过调整滑动变阻器 改变加在小灯泡上的电压和通过小灯泡的电流 用电压表和电流表测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流 绘制小灯泡的伏安特性曲线 进而研究小灯泡灯丝电阻的变化规律 2 小灯泡电阻较小 所以电流表应采用外接法连入电路 3 电压应从 0 开始变化 所以滑动变阻器采用分压式接法 3 实验器材小灯泡 3 8v0 3a 电压表 0 3 15v 电流表 0 0 6 3a 滑动变阻器 学生电源 或电池组 开关 导线若干 坐标纸 铅笔 4 实验步骤 1 画出实验电路图 2 检查电表的指针是否指在 0 刻度线 若不是 应先进行机械调零 3 将小灯泡 电流表 电压表 滑动变阻器 学生电源 开关用导线连接成闭合电路 4 调整滑动变阻器的滑片 使其处在合上开关时小灯泡两端的电压为零的位置上 5 闭合开关 移动滑动变阻器的滑片 使小灯泡两端的电压由零增大至额定电压 分别读出上述过程中电压表 电流表的读数 同时观察小灯泡的发光情况 并将测量数据填入自己设计的表格中 6 拆除实验电路 整理实验器材 5 数据处理在坐标纸上以u为横坐标 i为纵坐标建立直角坐标系 并根据表中数据描点 用平滑的曲线连接各点得到i u图线 6 注意事项 1 本实验要作出i u图线 要求测出一组包括零在内的电压 电流值 因此滑动变阻器采用分压接法 2 本实验中 因被测小灯泡的电阻较小 因此实验电路必须采用电流表外接法 3 实验时要根据小灯泡的额定电压选择电压表的量程 4 因小灯泡的伏安特性曲线不是直线 故闭合开关 调节变阻器滑片的位置使小灯泡的电压逐渐增大时 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 不能任意调节电压 电流读数 但在u 1v左右要适当多测几组数据 此时i u曲线明显变化 5 开关闭合前滑动变阻器的滑片应在灯泡两端电压为零的位置 6 两坐标轴选取的标度要合理 尽可能使根据数据画出的图线占满坐标纸 描点连线时要用平滑的曲线连线 注意曲线的斜率不是此状态下小灯泡的电阻 1 滑动变阻器限流式接法和分压式接法 电池内阻不计 2 电流表 电压表测电阻两种接法的比较选择 3 实验器材的选择原则 1 安全 用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流 电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值 2 精确 电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上 3 操作方便 从便于操作来考虑 限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器 分压式接法要选用小阻值滑动变阻器 考点1 考点2 考点3 考点1实验原理和操作典例1在 测绘小灯泡的伏安特性曲线 实验中 小灯泡额定电压为2 5v 电流为0 3a 1 部分连线的实物照片如图甲所示 请在完成实物连接图 2 某次实验中 当电流表的示数为0 18a 电压表的指针如图乙所示 则电压为v 此时小灯泡的功率是w 考点1 考点2 考点3 3 正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的 填字母 考点1 考点2 考点3 试题分析 1 本实验中滑动变阻器应用分压式接法 由于电灯泡是小电阻 电流表应该外接 2 两节电池电动势为3v 电压表量程选择3v 最小刻度为0 1v 为十分之一估读法 读为 1 50v 灯泡功率为 p ui 0 18 1 50w 0 27w 3 在伏安特性曲线中 电阻大小为 且通电时间越长 电阻越大 斜率越小 选项c正确 答案 1 如图 2 1 48 1 500 27 3 c 考点1 考点2 考点3 实物连线就是根据电路图把实物连起来 实物连线的一般思路如下 1 先画电路图 后画实物图 在电路图上标明电源的正 负极 电流表和电压表的正 负接线柱等 按实物的布局设计线路图 再根据线路图连接实物图 2 先串后并 注意正负 画电路实物图时 应选择一条包含电路元件最多的通路 例如 从电源的正极出发 沿着电流的方向依次把开关 用电器 电流表 先接正柱 后接负柱 变阻器等连接起来 一直连到电源负极 然后再把其余的电路元件和电压表并联在电路的某两点之间 考点1 考点2 考点3 3 注意量程 接线到柱 连接多量程电流表 电压表时 应注意选择适当的接线柱 即选取合适的量程 所有导线的连接点都应画在用电器的接线柱上或电源的正 负极上 不应在无接线柱的地方把几条导线相接 4 避免交叉 检查无误 所画导线不应交叉 以使连接情况清晰易辨 画好电路实物图后 应对照电路图再检查一遍 以便减少错误 考点1 考点2 考点3 考点2实验器材与电路的选择典例2某学习小组要描绘一个标有 3 6v1 2w 的小灯泡的伏安特性曲线 除了导线和开关外 还有下列器材可供选择 直流电源e 电动势4 5v 内阻不计 电压表v 量程5v 内阻约为5k 电流表a1 量程350ma 内阻约为1 电流表a2 量程150ma 内阻约为2 滑动变阻器r1 阻值0 200 滑动变阻器r2 阻值0 10 1 实验中电流表应选 滑动变阻器应选 填写器材代号 考点1 考点2 考点3 2 如图所示 以下的四个电路中应选用进行实验 考点1 考点2 考点3 解析 1 灯泡的规格为 3 6v1 2w 则灯泡的额定电流i a 333ma 灯泡的电阻rx 10 8 观察所给器材的规格 电流表应该用量程为350ma的a1 测量灯泡的伏安特性曲线 小灯泡的电压和电流需要从零调起 所以滑动变阻器应该用分压式接法 所以用r2 2 据 10 8 2 rarv 1 5000 所以电流表应用外接法 所以实验电路要选择a图 答案 1 a1r2 2 a 考点1 考点2 考点3 考点3实验的数据处理与误差分析典例3某实验小组利用图甲的实物连线图 做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验 该小组在实验时测得两组数据 第一组是电压从0逐渐增加到2 5v 第二组是从2 5v逐渐减小到0 将两组数据描在i u图上 如图乙 第一组数据的数据点在图中是用 填 或 表示的 考点1 考点2 考点3 甲乙另一实验小组用同样的电路实验 发现电压表示数的最大值只有1 5v 检查电路正确并连接良好 而后将电路断开 用电压表直接接到这两节电池串联而成的电池组两端 电压表示数为3 00v 请解释原因 考点1 考点2 考点3 解析 由于金属导体电阻随温度的变化而变化 第二组中由于开始时温度较高 故第二组在相同电压表测得的电阻应较大 第一组测出的电阻较小 因图象为i u图象 其与原点连线的斜率表示电阻的倒数 故第一组数据为 所表示的 直接测量时为电源的电动势 而在接入电路时输出电压较小 故说明电源内阻较大 答案 该实验小组所用的电池的内阻较大 考点1 考点2 考点3 典例4物理兴趣小组的同学们从实验室中找到一只小灯泡 其标称功率值为0 75w 额定电压值已模糊不清 他们想测定其额定电压值 于是先用欧姆表直接测出该灯泡的电阻约为2 然后根据公式计算出该灯泡的额定电压 他们怀疑所得电压值不准确 于是 再利用下面可供选择的实验器材设计一个电路 测量通过灯泡的电流和它两端的电压并根据测量数据来绘灯泡的u i图线 进而分析灯泡的额定电压 a 电压表v 量程3v 内阻约3k b 电流表a1 量程150ma 内阻约2 c 电流表a2 量程500ma 内阻约0 6 d 滑动变阻器r1 0 20 考点1 考点2 考点3 e 滑动变阻器r2 0 100 f 电源e 电动势4 0v 内阻不计 g 开关s和导线若干h 待测灯泡l 额定功率0 75w 额定电压未知 1 在下面所给的虚线框中画出他们进行实验的电路原理图 指出上述器材中 电流表选择 选填 a1 或 a2 滑动变阻器选择 选填 r1 或 r2 考点1 考点2 考点3 2 在实验过程中 该同学将灯泡两端的电压由零缓慢地增加 当电压达到1 23v时 发现灯泡亮度很暗 当达到2 70v时 发现灯泡已过亮 便立即断开开关 并将所测数据记录在下面表格中 请你根据实验数据在下图中作出灯泡的u i图线 3 由图象得出该灯泡的额定电压应为v 这一结果大于1 23v 其原因是 考点1 考点2 考点3 解析 1 根据p i2r 估算灯泡的电流大约是600ma 因此电流表应选a2 本实验要描绘出灯泡的u i图线 需要测量多组数据 因此滑动变阻器应接成