高考物理一轮复习 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线专题精讲课件.ppt

核心考点导学 了解 实验目的 1 会正确选择实验器材和实验电路 2 会正确描绘小电珠的伏安特性曲线 3 会分析伏安特性曲线 理解 实验原理 1 用电流表测出流过小电珠的电流 用电压表测出小电珠两端的电压 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起来 2 电流表外接 因为小电珠的电阻很小 如果电流表内接 误差明显较大 滑动变阻器采用分压式 使电压能从零开始连续变化 3 滑动变阻器的限流接法和分压接法 1 两种接法对比注 忽略电源的内阻 rp为滑动变阻器的最大值 2 仪器的选择 电表的选择 先估算电流或电压值 在选择电流表或电压表时 应使指针达到半偏以上 滑动变阻器的选择 实验电路若采用限流式接法 一般选用阻值适当大一些的滑动变阻器 但不可过大 实验电路若采用分压式接法 应选择阻值小一些的滑动变阻器 以便于调节 但要注意其额定电压和额定电流值 例如 如图甲是学生实验用的有两个量程的电流表刻度盘 当用 和 0 6 两接线柱时 能测量的最大电流是0 6a 对应刻度盘上每一小格代表0 02a 图中表针示数为0 34a 当使用电流表的 和 3 两接线柱时 对应刻度盘上每一小格代表0 1a 图中表针示数为1 70a 图乙为学生实验用的两个量程的电压表刻度盘 当使用较小量程时 测量电压最大值不得超过3 0v 每小格表示0 1v 图中指针示数2 20v 若使用的是较大量程时 则表盘刻度每小格表示0 5v 图中指针示数11 0v 知道 实验器材 小电珠 3 8v 0 3a 或 2 5v 0 6a 一个 电压表 0 3v 15v 与电流表 0 0 6a 3a 各一个 滑动变阻器 最大阻值20 一个 学生低压直流电源 或电池组 开关一个 导线若干 坐标纸 铅笔 熟习 实验步骤 1 根据小电珠上标示的额定电压和额定电流 选定电源的输出电压和电表的量程 2 将小电珠 电流表 电压表 滑动变阻器 电源 开关用导线连接成如图1所示的电路 3 将滑动变阻器的滑片移动到右端 闭合开关 调节滑动变阻器滑片的位置 读出并记录多组u i数值 将测量数据填入下表中 4 断开开关 拆除电路 谨慎 数据处理 1 在坐标纸上以u为横轴 i为纵轴建立坐标系 并选取合适的标度 2 在坐标纸上描出各组数据所对应的点 用一条平滑的曲线把这些点连接起来 就得到小电珠的伏安特性曲线 细辨 误差分析 1 电表内阻对电路的影响及电表读数带来误差 2 在坐标纸上描点 作图带来操作误差 3 对图象进行分析计算带来误差 警惕 注意事项 1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小电珠 3 8v 0 3a 的电阻很小 与0 0 6a的电流表串联时 电流表的分压影响很大 2 滑动变阻器应采用分压式接法 目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化 2 闭合开关s前 滑动变阻器的滑片应移到使小电珠分得的电压为零的一端 这样开关闭合时小电珠两端的电压可以从零开始变化 同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝 3 i u图线在u0 1 0v左右时将发生明显弯曲 故在u 1 0v左右绘点要密 以防出现较大误差 4 电流表选择0 6a量程 电压表量程的选择视小电珠的额定电压而定 若使用 3 8v 0 3a 的小电珠 选用电压表的15v量程 若使用 2 5v 0 6a 的小电珠 则选用电压表的3v量程 5 当小电珠的电压接近额定电压时要缓慢增加 到额定电压时记录i后马上断开开关 6 误差较大的点要舍去 i u图线应是平滑曲线而非折线 拓展 实验改进 一种测小电珠的电阻的准确方法实验原理 如图所示 两个电压表完全相同且内阻很大 移动滑动头 调节电阻箱的示数 使两个电压表示数相同 则电阻箱的读数即为小电珠电阻 记下小电珠的电阻和电压 多次移动滑动头 采用相同方法 记下相应电阻箱示数和电压表的读数 在坐标纸上画出r u图线 并分析r随u变化的规律 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中 由于电表内阻的影响 会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确 但上述实验方法可以消除这种误差 操作 读数也较方便 考向案例研究 例1 2012 四川理综 22 2 某学习小组的同学拟探究小灯泡l的伏安特性曲线 可供选用的器材如下 小灯泡l 规格 4 0v0 7a 电流表a1 量程3a 内阻约为0 1 电流表a2 量程0 6a 内阻r2 0 2 电压表v 量程3v 内阻rv 9k 标准电阻r1 阻值1 标准电阻r2 阻值3k 滑动变阻器r 阻值范围0 10 学生电源e 电动势6v 内阻不计 开关s及导线若干 甲同学设计了如图1所示的电路来进行测量 当通过l的电流为0 46a时 电压表的示数如图2所示 此时l的电阻为 乙同学又设计了如图3所示的电路来进行测量 电压表指针指在最大刻度时 加在l上的电压值是 v 学习小组认为要想更准确地描绘出l完整的伏安特性曲线 需要重新设计电路 请你在乙同学的基础上利用所供器材 在图4所示的虚线框内补画出实验电路图 并在图上标明所选器材代号 采用图3电路 电压表量程扩大了 但电流表指针偏角太小的问题没有解决 若换用电流表a2 量程又太小 但可以并联一阻值较小的定值电阻r1 相当于把a2的量程扩大了 给电压表串联电阻r2可使其量程扩大到4v 这样设计的电路图就是答图1 可完美地解决问题 答图2相当于把电压表的量程和电流表a2的量程同时扩大了 也同样可解决问题 答案 5 4 如图所示 例2 2012 安徽理综 21 如图为 测绘小灯泡伏安特性曲线 实验的实物电路图 已知小灯泡额定电压为2 5v 1 完成下列实验步骤 闭合开关前 调节滑动变阻器的滑片 闭合开关后 逐渐移动变阻器的滑片 断开开关 根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 2 在虚线框中画出与实物电路相应的电路图 解析 1 接通电路前 电路中的电流应调到最小 以保证用电器安全 由于要描绘小灯泡伏安特性曲线 所以要取多组测量值 包括其额定值 2 电压电流的测量值要从0开始 所以实验电路应连成分压式 且满足电压表内阻远大于灯泡电阻 所以采用电流表外接形式 答案 1 使它靠近变阻器左端的接线柱 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 2 如图所示 例3 2011 南京模拟 某实验小组要描绘一只规格为 2 5v0 5a 的小电珠的伏安特性曲线 除了提供导线和开关外 还有以下一些器材 a 电源e 电动势为3 0v 内阻不计 b 电压表v 量程为0 3 0v 内阻约为2k c 电流表a 量程为0 0 6a 内阻约为1 d 滑动变阻器r 最大阻值为10 额定电流1a 1 为完成本实验 请用笔画线代替导线 将下图连成完整的电路 图中有几根导线已经接好 要求实验误差尽可能小 如果电路中的所有仪器都完好 闭合开关后调节滑动变阻器 发现小灯泡亮度发生变化 但电压表 电流表的示数均不能为零 试判断可能是哪根导线发生了断路 请用 在相应的导线上标出 2 下表中的数据是该小组在实验中测得的 请根据表格中的数据在下图所示的方格纸上作出小电珠的伏安特性曲线 3 如果用一个电动势为1 5v 内阻为3 的电源与该小电珠组成电路 则该小电珠的实际功率约为 w 保留两位有效数字 解析 1 电路中滑动变阻器要采用分压接法 由于小电珠的电阻比较小 电流表应采用外接法 电路连接如图1所示 如果电路中的所有仪器都完好 闭合开关后无论如何调节滑动变阻器 发现小电珠亮度发生变化 但电压表 电流表的示数均不能为零