教科版选修31 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 课件（34张）.pptx

学生实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 第二章直流电路 学习目标 1 理解电流表的内接法和外接法 并会进行正确选择 2 理解滑动变阻器的两种接法 能进行正确地应用 3 学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法 内容索引 技能储备明确原理提炼方法 题型演练学以致用实训演练 达标检测检测评价达标过关 技能储备 一 电表的读数方法 对于电压表和电流表的读数问题 首先要弄清电表量程 即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值 然后根据表盘总的刻度数确定精确度 按照指针的实际位置进行读数即可 1 0 3v的电压表和0 3a的电流表读数方法相同 此量程下的精确度是0 1v和0 1a 看清楚指针的实际位置 读到小数点后面两位 2 对于0 15v量程的电压表 精确度是0 5v 在读数时只要求读到小数点后面一位 即读到0 1v 3 对于0 0 6a量程的电流表 精确度是0 02a 在读数时只要求读到小数点后面两位 这时要求 半格估读 即读到最小刻度的一半0 01a 举例 如图1为电流表和电压表的刻度盘 图1 甲图中 电流表使用0 6a量程时 刻度盘上的每一小格为a 表针示数为a 当使用3a量程时 每一小格为a 表针示数为a 乙图中 电压表使用3v量程时 每小格为v 表针示数为v 使用15v量程时 每小格为v 表针示数为v 0 02 0 44 0 1 2 20 0 1 1 70 0 5 8 5 二 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 实验原理用测出流过小灯泡的电流 用测出小灯泡两端的电压 测出多组 u i 值 在i u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 即得小灯泡的伏安特性曲线 电路图如图2所示 图2 2 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 电流表 电压表 滑动变阻器 电流表 3 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 按实验电路图连接好实物图 注意开关应 滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为 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 断开 量程 零 4 断开开关 整理好器材 4 数据处理 1 在坐标纸上以u为横轴 i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 3 将描出的点用连接起来 就得到小灯泡的伏安特性曲线 3 用同样的方法测量并记录几组u和i 填入下表 平滑的曲线 5 实验结果与数据分析 1 结果 描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线 而是向轴弯曲的曲线 2 分析 灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化 曲线向横轴弯曲 即曲线上的点与原点的连线的斜率变小 电阻变 说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而 横 大 增大 6 注意事项 1 因i u图线是曲线 本实验要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 故采用电流表法 3 画i u图线时纵轴 横轴的标度要适中 使所描绘图线占据整个坐标纸为宜 不要画成折线 应该用平滑的曲线连接 对个别偏离较远的点应舍去 分压式 外接 题型演练 例1在 描绘小灯泡伏安特性曲线 的实验中 选择 3v0 5a 的小灯泡作为研究对象 请回答下面几个问题 1 下列实验器材中应选择 填入器材序号 a 电流表 量程0 0 6a 内阻约1 b 电流表 量程0 3a 内阻约1 c 电压表 量程0 15v 内阻约10k d 电压表 量程0 3v 内阻约2k e 滑动变阻器 阻值0 100 f 滑动变阻器 阻值0 10 g 电源 电动势约为6v 内阻不计 h 开关s 导线若干 一 实验原理的理解和实验电路 实验器材的选择 adfgh 答案 解析 解析灯泡额定电流为0 5a 电流表选择a 灯泡额定电压为3v 电压表选择d 为方便实验操作 滑动变阻器应选择f 实验还需要电源 开关与导线 故需要的实验器材为 adfgh 2 在本实验中 滑动变阻器应采用 填 分压 或 限流 接法 电流表应采用 填 内 或 外 接法 分压 答案 解析 外 解析描绘小灯泡伏安特性曲线要求电压与电流从零开始变化 滑动变阻器应采用分压式接法 由于灯泡电阻远小于电压表内阻 电流表应采用外接法 3 在图3方框中画出实验电路图 并用实线代替导线 将图4中的器材连接成可供实验的电路 答案 解析 图3 图4 答案见解析图 解析滑动变阻器采用分压式接法 电流表采用外接法 电路图如图甲所示 根据电路图连接实物电路图 实物电路图如图乙所示 例2如图5甲所示为 测绘小灯泡的伏安特性曲线 实验的实物电路图 已知小灯泡的额定电压为3v 答案 二 实验数据处理 图5 1 在图乙方框图中画出与实物电路相对应的电路图 答案见解析图 解析 解析与实物电路相对应的电路图如图甲所示 2 完成下列实验步骤 闭合开关前 调节滑动变阻器的滑片 滑片应停留在滑动变阻器的最 选填 左 或 右 端 解析为保护电路安全 开关闭合之前 题图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端 闭合开关后 逐渐移动滑动变阻器的滑片 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 答案 左 解析 记录如下8组u和i的数据 断开开关 根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线 答案见解析图 答案 解析 解析根据表格中的数据 画出小灯泡的i u图线如图乙所示 3 数据分析 从图线上可以得知 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 答案 解析 解析从图线上可以得知 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 图线表明导体的电阻随温度的升高而 增大 解析图线表明导体的电阻随温度的升高而增大 小灯泡正常工作时的电阻约为 保留到小数点后一位 14 6 答案 解析 解析根据i u图线可得电压u 3v时 i 0 205a 达标检测 1 分别读出下表中的电压表和电流表的示数 并填在表格中 答案 1 2 3 解析 11 0v2 20v0 80a0 16a 解析0 15v的最小分度为0 5v 读数为11 0v 0 3v的最小分度为0 1v 读数为2 20v 0 3a的最小分度为0 1a 读数为0 80a 0 0 6a的最小分度为0 02a 读数为0 16a 1 2 3 2 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 可供选择的实验器材如下 小灯泡l 3 8v0 3a 电压表v 量程0 5v 内阻约5k 电流表a1 量程0 100ma 内阻约4 电流表a2 量程0 500ma 内阻约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 电动势约为6v 内阻不计 开关s 导线若干 1 在上述器材中 滑动变阻器应选 电流表应选 答案 1 2 3 解析 r1 解析本题滑动变阻器采用分压式接法 为了便于调节 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 a2 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 答案 1 2 3 解析 答案见解析图 解析电路图如图所示 因为灯泡的电阻比较小 电流表用外接法 3 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 实验室备有下列器材供选择 a 待测小灯泡 3v 0 6a b 电流表a1 量程3a 内阻约为1 c 电流表a2 量程0 6a 内阻约为5 d 电压表v1 量程3v 内阻约为10k e 电压表v2 量程15v 内阻约为50k f 滑动变阻器 最大阻值为100 额定电流50ma g 滑动变阻器 最大阻值为10 额定电流1a h 电源 电动势为4v 内阻不计 i 开关及导线等 1 2 3 1 电流表应选用 电压表应选 滑动变阻器应选用 填器材前面的字母 2 在图6甲实物图中 有部分线已连好 要求小灯泡的电压从零开始测量 请连成符合要求的完整的电路图 答案 解析 1 2 3 c d g 图6 答案见解析图 解析要求小灯泡的电压从零开始变化 滑动变阻器应采用分压式接法 电压表内阻远大于灯泡电阻 电流表应采用外接法 完整电路图如图所示 1 2 3 3 开关闭合之前 图中滑动变阻器的滑片应该置于 选填 a端