高考物理总复习 77实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线课件 新人教版.ppt

第七单元实验描绘小灯泡的伏安特性曲线 一 实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其变化规律 二 实验原理1 用电流表测出流过小灯泡的电流 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 用一条平滑曲线将这些点连接起来 就可以得到小灯泡的伏安特性曲线 小灯泡 3 8v0 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 2 滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 1 两种接法比较 由上表可以看出 滑动变阻器的分压式接法中 电压和电流的调节范围大 限流式接法较节能 2 两种方法的选择 选择不同接法的原则 安全性原则 不超量程 在允许通过的最大电流以内电表 电源不接反 方便性原则 便于调节 便于读数 经济型原则 损耗能量最小 两种接法的适用条件 限流式适合测量阻值小的电阻 跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小 分压式适合测量阻值较大的电阻 一般比滑动变阻器的总电阻要大 如果rx很小 限流式中滑动变阻器分得电压较大 调节范围也比较大 rx很大时 分压式中rx几乎不影响电压的分配 滑片移动时 电压变化接近线性关系 便于调节 a 若采用限流式不能控制电流满足实验要求 即若滑动变阻器阻值调到最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 或电压 则必须选用分压式 b 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以致在限流式电路中 滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大 此时 应改用分压式电路 c 若实验中要求电压从零开始调节 则必须采用分压式电路 d 两种电路均可使用的情况下 应优先采用限流式接法 因为限流式接法电路简单 耗能低 三 实验器材小灯泡 4 6v学生电源 滑动变阻器 电压表 电流表 导线若干 开关 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接法 按如图所示的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端 接线经检查无误后 闭合开关s 3 移动滑动变阻器滑片位置 测出12组左右不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格中 断开开关s 4 拆除电路 整理仪器 五 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 一 误差分析1 由于电压表 电流表不是理想电表 电表内阻对电路的影响会带来误差 2 电流表 电压表的读数带来误差 要严格按照读数规则读数 3 在坐标纸上描点 作图带来误差 例1 为了测定和描绘 220v40w 的白炽灯灯丝的伏安特性曲线 可以利用调压变压器供电 调压变压器为一种自耦变压器 它只有一组线圈l 绕在闭合的环形铁芯上 输入端接在220v交流电源的火线与零线之间 输出端有一个滑动触头p 移动它的位置 就可以使输出电压在0 250v之间连续变化 如图所示 画出的是调压变压器的电路图符号 实验室备有交流电压表 交流电流表 滑动变阻器 开关 导线等实验器材 1 在图中完成实验电路图 2 说明按你的实验电路图进行测量 如果电表内阻的影响不能忽略 电压较高段与电压较低段相比较 哪段误差更大 为什么 解析 1 如图 注意 电流表外接或内接均可 2 如果电流表外接 电压较高段误差较大 因为电压越高 灯丝电阻越大 由于电压表分流作用而造成的误差就越大 如果内接 电压较低段 误差较大 因为电压越低 灯丝电阻越小 由于电流表分压造成的误差就越大 学法指导 本题易错点 火线和零线的位置左右完全倒置 开关应接在火线 这个电路 调压变压器 本身就是分压电路 有些学生仍将左侧利用滑动变阻器画成分压式电路 此处滑动变阻器不用 也无需利用其为限流 二 注意事项1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小灯泡 3 8v0 3a 的电阻较小 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 目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化 2 闭合开关s前 滑动变阻器滑片应移到使小灯泡分得电压为0的一端 从而使开关闭合时小灯泡电压能从0开始变化 同时 也为了防止开关刚闭合时小灯泡两端因电压过大而烧坏灯丝 3 i u图线在u0 1 0v左右将发生明显弯曲 故在u 1 0v左右绘点要密 以防出现很大误差 4 电流表选择0 6a量程 电压表量程选择视小灯泡的额定电压而定 即使用的若是 3 8v0 3a 的小灯泡 选用电压表的15v量程 若使用 2 5v0 6a 的小灯泡 则选用电压表的3v量程 5 保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增加到额定值 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 7 建立坐标系时 纵轴表示电流 横轴表示电压 两坐标轴选取的标度要合理 使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸 例2 2012 安徽 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 由于滑动变阻器的分压作用 使开始实验时小灯泡两端电压为0 所以应使滑动变阻器的滑片靠近变阻器左端的接线柱 描绘小灯泡灯丝的伏安特性曲线 必须测量多组数据 即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 画电路图 首先应分析清楚实物电路特点 电流表为外接法 滑动变阻器为分压接法 答案 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 一 小灯泡的伏安特性曲线与欧姆定律 例1 如图所示 是一个小灯泡的电流随小灯泡两端电压变化的关系图 则根据小灯泡的伏安特性曲线可判定下列说法中正确的是 a 小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小b 小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高而减小c 欧姆定律对小灯泡不适用d 如果把三个这种相同的灯泡串联后 接到电压恒为12v的电源上 则流过每个小灯泡的电流为0 4a 解析 a项 由图可知 图中电流随电压的增大而增大 每一点的斜率表示该点电阻的倒数 故可知小灯泡的电阻随电压的增大而增大 故a项错误 b项 因导线的形状没有发生变化 故说明随电压的升高电阻率增大 而随电压增大 温度是升高的 故b项错误 c项 虽然小灯泡的伏安特性曲线不是直线 原因是电阻率随温度增大而发生了变化 灯丝仍然为金属导体 欧姆定律同样适用 故c项错误 d项 若把三个相同的灯泡串联 则每个灯泡两端的电压为4v 由图可知对应的电流为0 4a 故d项正确 答案 d 学法指导 本题中要注意小灯泡的电阻随温度的变化而变化 故不能直接应用欧姆定律求电流 但欧姆定律同样对灯泡是成立的 二 根据实际电压求功率 例2 2013 天津 要测绘一个标有 3v0 6w 小灯泡的伏安特性曲线 灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3v 并便于操作 已选用的器材有 电池组 电动势为4 5v 内阻约1 电流表 量程为0 250ma 内阻约5 电压表 量程为0 3v 内阻约3k 开关一个 导线若干 1 实验中所用的滑动变阻器应选下列中的 填字母代号 a 滑动变阻器 最大阻值20 额定电流1a b 滑动变阻器 最大阻值1750 额定电流0 3a 2 实验的电路图应选用下列的图 填字母代号 3 实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示 如果将这个小灯泡接到电动势为1 5v 内阻为5 的电源两端 小灯泡消耗的功率是 w 解析 1 测量小灯泡的伏安特性曲线 电压变化范围要求要大 所以采用滑动变阻器的分压式接法 应选择小电阻大电流的滑动变阻器a 2 电流表的电阻与小灯泡的电阻接近 电流表的分压作用很明显 所以采用电流表的外接 灯泡两端的电压变化范围