46-实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线

1、教师姓名学生姓名 填写时间 学科 物理年级 上课时间 课时计划2h 教学目标教学内容个性化学习问题解决教学重点、难点教学过程实验八描绘小电珠的伏安特性曲线注意事项1电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。2滑动变阻器应采用分压式连接本实验要作出U­I图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法。3保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端。加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。误差分析1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，电流表外接，由于电压表的分流，使测得

2、的电流值大于真实值。2测量时读数带来误差。3在坐标纸上描点、作图带来误差。热点一对电路的连接和实验数据处理的考查【例1】某同学用图1甲所示的电路测绘额定电压为3.0 V的小灯泡IU图线，并研究小灯泡的实际功率与所加电压的关系。图1(1)根据电路图，用笔画线代替导线，将图乙中的实物图连成完整的实验电路。(2)开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器R的滑片应置于_(填“a端”、“b端”或“ab的正中间”)。(3)图2根据实验数据，画出的小灯泡的IU图线如图2所示，由此可确定小灯泡在电压为2.5 V时的实际功率为_(保留三位有效数字)。(4)已知小灯泡灯丝在27 时的电阻是1.5 ，并且其阻值与灯丝温度的

3、关系为Rk(273t )，k为比例常数，根据IU图线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝温度约为_。解析(1)根据电路图，可得实物图的连线如图所示。(2)开关S闭合之前，应使小灯泡两端的电压最小，故滑动变阻器R的滑片应置于a端。(3)由小灯泡的IU图线可知，当电压为2.5 V时，通过小灯泡的电流约为0.39 A，故小灯泡的实际功率PUI2.5×0.39 W0.975 W。(4)由小灯泡的IU图线可知，当小灯泡正常工作时，电压U03.0 V，电流I00.42 A，灯丝的电阻R0 7.14 ，则有1.5k(27327 )，7.14k(273t )，解得t1 155 。答案(1)见解析图(2)

4、a端(3)0.975 W(4)1 155实物连线的原则1先串后并，接线到柱，注意量程和正负。2对限流电路，用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)。3对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间。【变式训练】1有一只标值为“2.5 V，x W”的小灯泡，其额定功率的标值已模糊不清。某同学想通过测绘灯丝伏安特性

5、曲线的方法来测出该灯泡的额定功率。(1)已知小灯泡的灯丝电阻约为5 ，请先在图3甲中补全伏安法测量灯丝电阻的电路图，再选择电流表、电压表的合适量程，并按图甲连接方式将图乙中的实物连成完整的电路。图3(2)开关S闭合之前，将图乙中滑动变阻器的滑片应置于_。(选填“A端”、“B端”或“AB正中间”)(3)该同学通过实验作出了灯丝的伏安特性曲线如图丙所示，则小灯泡的额定功率为_W。解析(1)小灯泡电阻较小，所以，电流表外接，电路图及实物图见答案；(2)开关S闭合前，被测电路两端电压应最小，滑片应置于B端；(3)由图丙知，灯泡两端额定电压为2.5 V时，电流为I0.44 A，所以灯泡的额定功率PUI2

6、.5×0.44 W1.1 W。答案(1)如图甲所示实物连线如图乙所示(注：任何一个地方错误均不可)(2)B端(3)1.1热点二拓展创新实验探究高考命题视角以本实验为背景，通过改变实验条件、实验仪器设置题目，不脱离教材而又不拘泥教材，体现开放性、探究性等特点。视角1以实验原理及实验方法为基础，探究小灯泡功率与电压的关系。视角2图象法处理数据及实物连线视角3实验仪器的选择及控制电路的选择视角4数据处理方式的改进采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。【例2】(2013·江苏卷，10)为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系，小明测量小灯泡的电压U和电流I，利用PUI得

7、到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0 V，1.8 W”，电源为12 V的电池，滑动变阻器的最大阻值为10 。(1)准备使用的实物电路如图4所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画线代替导线)图4(2)现有10 、20 和50 的定值电阻，电路中的电阻R1应选_的定值电阻。(3)测量结束后，应先断开开关，拆除_两端的导线，再拆除其他导线，最后整理好器材。(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图5所示。请指出图象中不恰当的地方。图5解析(1)从PU2图象上描出的点可知，小灯泡两端的电压从0开始逐渐增大，故滑动变阻器采用分压电路。根据PIU知，通过小灯泡的最

8、大电流I0.6 A，故电流表选00.6 A的量程。实物电路如答案中图所示。(2)由小灯泡规格可知，小灯泡允许通过的最大电流为0.6 A，故要求接入R1后，电路中的总电流要不小于0.6 A，根据I得总电阻R 20 ，故R1应选10 的定值电阻。(3)为了实验仪器的安全，防止电源短路及误将电源与其他电路接通，所以断开开关后，先拆除电池两端的导线，再拆除其他导线。(4)从坐标纸上所描点可以看出这些点不近似在一条直线上，应为曲线，小明作出了一条直线不合适。作图时应使这些点占据整个坐标纸，而小明的横坐标只用了一半，所以小明横坐标的标度选择不合适。答案(1)如图所示(2)10(3)电池(4)图线不应画为直

9、线，横坐标的标度选择不合适。【变式训练】2(2014·北京海淀区期末试题)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，所用小灯泡标有“3.8 V,0.3 A”字样，并提供有以下器材：A电压表V(05 V，内阻约5 k)B电流表A1(050 mA，内阻约2 )C电流表A2(0500 mA，内阻约1 )D滑动变阻器R1(010 ) E滑动变阻器R2(02 k)F直流电源E(电动势4.5 V ，内阻不计)G开关S及导线若干(1)为了提高测量的准确度和调节方便：实验中应选用电流表_，滑动变阻器_。(填写器材代号)请在下面的虚线框内画出实验电路图。图6(2)由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏

10、安特性曲线如图6甲所示。在另一实验中将此小灯泡接入如图乙所示的电路中，电路中电源电压U(U3.8 V)恒定，在tt0时刻闭合开关S。由电流传感器记录的电流随时间变化的图象(it)可能是下图中的_(填“A”、“B”或“C”)图。解析(1)小灯泡的额定电流是0.3 A，所以电流表应该选择C；本实验滑动变阻器采用分压接法，所以滑动变阻器应该选择总阻值较小的，选D。(2)滑动变阻器用分压接法，小灯泡电阻很小，电流表应该用外接法。实验电路图见解析图。(3)闭合开关之后才有电流，小灯泡灯丝的电阻随着温度的升高而增大，所以电流会变小，选项C正确。答案(1)CD如图所示(2)C1(2014·辽宁五校

11、联考)从下表中选出适当的实验器材，测量小电珠的伏安特性曲线，得到如图7所示IU图线。器材(代号)规格电流表(A1)量程00.6 A，内阻1 电流表(A2)量程03 A，内阻1 电压表(V1)量程03 V，内阻约2 k电压表(V2)量程015 V，内阻约10 k滑动变阻器(R0)阻值025 电池(E)电动势6 V，内阻不计开关(S)，导线若干(1)图7在如图7所示的IU图线中，A到B过程中小电珠电阻改变了_。(2)测量电路中电流表应选用_(填代号)，电压表应选用_(填代号)，电流表应采用_(选填“内”或“外”)接法。(3)图8在图8所示虚线框中用笔补画完整实验电路图，要求变阻器滑片右移时，小电珠

12、两端电压变大。解析(1)先分别通过AO和BO连线的斜率，求出A、B两点对应电阻为30 和40 ，则A到B过程中小电珠电阻改变了40 30 10 。(2)由图象测量的最大数值可知，电流表应选小量程0.6 A，即A1，电压表应选较大量程15 V，即V2。由于100 40 ，故应采用电流表外接法。(3)电表读数从0开始，故变阻器应采用分压式接法，如图所示。答案(1)10(2)A1V2外(3)见解析图 2某同学查阅资料发现铅笔芯的电阻随温度的升高而变小。在实验中，他取一段长为16 cm的铅笔芯，用多用电表测量其电阻大约为4 。该同学要较精确地测量铅笔芯的电阻，现有下列器材可供选择：A电源3 V(内阻不计)B电流表03 A(内阻0.1 )C电流表0600 mA(内阻0.5 )D电压表03 V(内阻3 k)E电压表015 V(内阻200 k)F滑动变阻器(010 ，1 A)G滑动变阻器(01 k，300 mA)(1)除开关、导线外，实验中要求能够在电压表上从零开始读取若干组数据，需要选用的器材有：_(填写字母代号)；(2)用笔画线代替导线，在实物图9中连接实验电路；图9(3)该同学记录了实验数据，并画出了该铅笔芯的伏安特性曲线，证实了铅笔芯的电阻随温度的升高而减小，则该铅笔芯的伏安特性曲线为下图中的_。解析(1)因电源电动势E3 V，所以选择量程为03 V的电压表D；根据欧姆定律算出最大