高中物理全程复习方略配套课件八描绘小电珠的伏安特性曲线(鲁科版·福建)：实验

1、实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线1.1.描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线. .2.2.分析伏安特性曲线的变化规律分析伏安特性曲线的变化规律. .1.1.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，测出多组的电压，测出多组(U(U，I)I)值，在值，在I-UI-U坐标系中描出各对应点，用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一条平滑的曲线将这些点连起来. .2.2.电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误电流表外接：因为小电珠的电阻很小，如果电流表内接，误差较大；滑动变阻器采用分压式：使

2、电压能从差较大；滑动变阻器采用分压式：使电压能从0 0开始连续变化开始连续变化. .3.3.滑动变阻器两种接法的对比滑动变阻器两种接法的对比方式方式 内容内容 限限 流流 接接 法法 分分 压压 接接 法法 对比说明对比说明 两种接法电路图两种接法电路图 串、并联关系串、并联关系不同不同 负载负载R R上电压上电压调节范围调节范围 UEUE 0UE0UE 分压电路调节分压电路调节范围大范围大 负载负载R R上电流上电流调节范围调节范围 II0I0I 分压电路调节分压电路调节范围大范围大 闭合闭合S S前触头前触头位置位置 b b端端 a a端端 都是为了保护都是为了保护电路元件电路元件 0RE

3、RR0ERRERER4.4.分压和限流电路的选择原则分压和限流电路的选择原则(1)(1)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变若采用限流式接法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，待测电阻上的电流阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流( (或电压或电压) )仍超过电流表仍超过电流表( (或电压表或电压表) )的量程，或超过待测电阻的额定电流的量程，或超过待测电阻的额定电流( (或电压或电压) )，则必，则必须选用分压式电路须选用分压式电路. .(2)(2)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，以致在限流电路中

4、，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电路中，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，应改用分压式电路电流或电压变化范围不够大，此时，应改用分压式电路. .(3)(3)若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路. .(4)(4)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为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、能耗低限流式接法电路简单、能耗低. .小电珠小电珠(“4 V 0.7 A”(“4 V 0.7 A”或或“3.8 V 0.3 A”)3.8

5、V 0.3 A”)、4 46 V6 V学生电学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔铅笔. . 一、实验步骤一、实验步骤1.1.确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻确定电流表、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. .2.2.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，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，闭合开关闭合开关S.S.3.3.移动滑动变阻器滑片位置，测出移动

6、滑动变阻器滑片位置，测出1212组左右不同的电压值组左右不同的电压值U U和电和电流值流值I I，并将测量数据填入表格中，断开开关，并将测量数据填入表格中，断开开关S. S. U(V) U(V) 0 00.20.20.40.40.60.60.80.81.01.01.21.21.61.6I(A) I(A) U(V)U(V)2.02.02.42.42.82.83.23.23.63.63.83.8I(A)I(A)4.4.拆除电路，整理仪器拆除电路，整理仪器. .二、数据处理二、数据处理1.1.在坐标纸上以在坐标纸上以U U为横轴，以为横轴，以I I为纵轴，建立坐标系为纵轴，建立坐标系. .2.2.在

7、坐标纸上描出各组数据所对应的点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标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜) )3.3.将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线性曲线. . 【锦囊妙诀】【锦囊妙诀】电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻要电路连接是关键，先串后并把线连，滑动变阻要分压，分压，A A表外接减误差，电压从零开始变，表外接减误差，电压从零开始变，I-UI-U坐标连曲线，要坐标连曲线，要对图线细研究，得出规律记心间对图线细研

8、究，得出规律记心间. .1.1.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会带来误差. .2.2.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. .3.3.在坐标纸上描点、作图带来误差在坐标纸上描点、作图带来误差. . 1.1.电路的连接方式电路的连接方式(1)(1)电流表应采用外接法：因为小电珠电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V 0.3 A)(3.8 V 0.3 A)的电阻很的电阻很小，与小，与0 00.6 A0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很

9、大的电流表串联时，电流表的分压影响很大. .(2)(2)滑动变阻器应采用分压式连接，目的是使小电珠两端的电压滑动变阻器应采用分压式连接，目的是使小电珠两端的电压能从能从0 0开始连续变化开始连续变化. .2.2.闭合开关闭合开关S S前，滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为前，滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0 0的一端，从而使开关闭合时小电珠电压能从的一端，从而使开关闭合时小电珠电压能从0 0开始变化，同时，开始变化，同时，也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏. .3.I-U3.I-U图线在图线在U=1.0 VU=1.0

10、 V左右将发生明显弯曲，故在左右将发生明显弯曲，故在U=1.0 V U=1.0 V 左右左右要多测几组数据，以防出现很大误差要多测几组数据，以防出现很大误差. . 4.4.电流表选择电流表选择0.6 A0.6 A量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压量程，电压表量程选择视小电珠的额定电压而定而定. .5.5.调节滑动变阻器调节滑动变阻器, ,使小电珠两端电压缓慢增加到额定值，记录使小电珠两端电压缓慢增加到额定值，记录I I后马上断开开关后马上断开开关. .6.6.误差较大的点要舍去，误差较大的点要舍去，I-UI-U图线应是平滑曲线而非折线图线应是平滑曲线而非折线. .7.7.建立坐标系时，纵轴

11、表示电流，横轴表示电压，两坐标轴选建立坐标系时，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纸. . 一种测小电珠的电阻的准确方法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，

12、采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表的读数滑动头，采用相同方法，记下相应电阻箱示数和电压表的读数. .在坐标纸上画出在坐标纸上画出R-UR-U图线，并分析图线，并分析R R随随U U变化的规律变化的规律. . 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，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. .但上述实验方法但上述实验方法可以消除这种误差，操作、读数也较方便可以消除这种误差，操作、读数也较方便. . 电路的连接和图线的描绘电路的连接和图线的描绘【例证【例证1 1】(2011(20

13、11广东高考广东高考) )在在“描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，所用器材有：小电珠实验中，所用器材有：小电珠(2.5 V,0.6 W)(2.5 V,0.6 W)，滑动变阻器，多，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干. .(1)(1)粗测小电珠的电阻，应选择多用电表粗测小电珠的电阻，应选择多用电表_倍率的电阻挡倍率的电阻挡( (请请填写填写“1”1”、“10”10”或或“100”)100”)；调零后，将表笔分别与；调零后，将表笔分别与小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为小电珠的两极连接，示数如图甲，结果为 _._

14、.(2)(2)实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实实验中使用多用电表测量电压，请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线物图丙中的连线. .(3)(3)开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片P P置于置于_端，为使小端，为使小电珠亮度增加，电珠亮度增加，P P应由中点向应由中点向_端滑动端滑动. .(4)(4)如表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验如表为电压等间隔变化测得的数据，为了获得更准确的实验图象，必须在相邻数据点图象，必须在相邻数据点_间多测几组数据间多测几组数据( (请填写请填写“ab”ab”、“bc”bc”、“cd”cd”、“de

15、”de”或或“ef”). ef”). 数据点数据点 a ab bc cd de ef fU/V U/V 0.000.000.500.501.001.001.501.502.002.002.502.50I/A I/A 0.0000.0000.1220.1220.1560.1560.1850.1850.2160.2160.2440.244【规范解答】【规范解答】(1)(1)因为小电珠的电阻比较小，故应该选因为小电珠的电阻比较小，故应该选“1”1”倍率，由题图读得电阻为倍率，由题图读得电阻为7.5 .7.5 .(2)(2)因为小电珠的电阻比较小，故伏安法测量时应该用电流表外因为小电珠的电阻比较小，故

16、伏安法测量时应该用电流表外接法，测量的电压应该从零开始，故滑动变阻器要用分压式接接法，测量的电压应该从零开始，故滑动变阻器要用分压式接法，实物连接如图所示法，实物连接如图所示. . (3)(3)开关闭合前滑片开关闭合前滑片P P应置于应置于a a端，为了使小电珠亮度增加，应使滑端，为了使小电珠亮度增加，应使滑片从中点向片从中点向b b端滑动端滑动. .(4)ab(4)ab之间电流增加了之间电流增加了0.122 A0.122 A，其他段电流依次增加了，其他段电流依次增加了0.03 A0.03 A左左右，所以需要在右，所以需要在abab之间将电流分为之间将电流分为0.030 A0.030 A、0.

17、060 A0.060 A、0.090 A0.090 A，分别测出相应的电压值分别测出相应的电压值. .答案：答案：(1)(1)1 7.51 7.5(2)(2)见规范解答图见规范解答图(3)a b(3)a b(4)ab(4)ab 图象的推广和应用图象的推广和应用【例证【例证2 2】(2012(2012漳州模拟漳州模拟) )某同学利用如图某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值所示的实验电路来测量电阻的阻值. .(1)(1)将电阻箱接入将电阻箱接入a a、b b之间，闭合开关，适当之间，闭合开关，适当调节滑动变阻器调节滑动变阻器RR后保持其阻值不变后保持其阻值不变. .改变改变电阻箱的阻值电阻

18、箱的阻值R R，得到几组电压表的示数，得到几组电压表的示数U U与与R R的数据如表：的数据如表：电阻电阻R/R/ 5.05.010.010.015.015.025.025.035.035.045.045.0电压电压U/V U/V 1.001.001.501.501.801.802.142.142.322.322.452.45请根据实验数据作出请根据实验数据作出U-RU-R关系图象关系图象. .(2)(2)用待测电阻用待测电阻R Rx x替换电阻箱，读得替换电阻箱，读得电压表示数为电压表示数为2.00 V.2.00 V.利用利用(1)(1)中测绘中测绘的的U-RU-R图象可得图象可得R Rx

19、x=_.=_.【规范解答】【规范解答】(1)(1)先以实验得到的每一先以实验得到的每一组组(R(R，U)U)数据描点，然后用平滑的曲数据描点，然后用平滑的曲线连接以上描点，得到线连接以上描点，得到U-RU-R图线如下：图线如下：(2)(2)对照对照U-RU-R图线，找到图线上图线，找到图线上U=2.00 VU=2.00 V点，读出其对应的点，读出其对应的R Rx x=20 .(19=20 .(1921 21 也可以也可以) )答案：答案：(1)(1)见规范解答见规范解答 (2)20(2)20 1.1.为探究小电珠为探究小电珠L L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，的伏安特性，连好如图所

20、示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，通过移动变阻器的滑片，使小电珠中的电流由零开始逐渐增大，直到小电珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘直到小电珠正常发光，由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的出的U-IU-I图象应是图中的图象应是图中的( )( )【解析】【解析】选选C.C.小电珠中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电小电珠中的电流逐渐增大时其温度升高，导致电阻阻R R增大，所以增大，所以U-IU-I图线的斜率增大图线的斜率增大, ,故故C C项正确项正确. .2.2.如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路，以下分析正确的如图所示为伏安法测电阻的

21、一种常用电路，以下分析正确的是是( )( )A.A.此接法的测量值大于真实值此接法的测量值大于真实值B.B.此接法的测量值小于真实值此接法的测量值小于真实值C.C.此接法要求待测电阻值小于电流表内阻此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D.D.开始实验时滑动变阻器滑动头开始实验时滑动变阻器滑动头P P应处在最右端应处在最右端【解析】【解析】选选A.A.由由 故故A A正确，正确，B B错误；电流表错误；电流表 内接法，要求内接法，要求 故故C C错误；开始实验时滑动变阻器滑动头错误；开始实验时滑动变阻器滑动头应在最左端，使电压表读数由小到大变化，故应在最左端，使电压表读数由小到大变化，故D D错误

22、错误. .AURRR ,I测真ARR ,3.3.在如图甲所示的电路中，电源电动势为在如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V3.0 V，内阻不计，内阻不计，A A1 1、A A2 2、A A3 3为三个相同规格的小电珠，这种小电珠的伏安特性曲线为三个相同规格的小电珠，这种小电珠的伏安特性曲线如图乙所示，当开关如图乙所示，当开关S S闭合后闭合后( )( )A.A.通过通过A A1 1的电流为通过的电流为通过A A2 2的电流的的电流的2 2倍倍B.AB.A1 1的电阻为的电阻为7.5 7.5 C.AC.A1 1消耗的电功率为消耗的电功率为0.75 W0.75 WD.AD.A2 2消耗的电功率

23、为消耗的电功率为0.375 W0.375 W【解析】【解析】选选C.C.因电源内阻不计，因电源内阻不计，S S闭合后闭合后 3.0 V3.0 V， U UA3A31.5 V.1.5 V.在在I-UI-U图象中，可以读出相应的电流图象中，可以读出相应的电流 0.25 A0.25 A， 故故A A不对不对. .由由 故故B B不对不对. .由由P PUIUI知知 故故C C正确，正确，D D错误错误. .1AU2AU1AI23AAII0.20 A，1AURR12 I知，12AAP0.75 WP0.3 W，4.4.用下列器材组成描绘电阻用下列器材组成描绘电阻R R0 0伏安特性曲线的电路，请将如图伏

24、安特性曲线的电路，请将如图所示中实物连接成为实验电路所示中实物连接成为实验电路. .微安表微安表A(A(量程量程200 A200 A，内阻约，内阻约200 );200 );电压表电压表V(V(量程量程3 V3 V，内阻约，内阻约10 k);10 k);电阻电阻R R0 0( (阻值约阻值约20 k)20 k)；滑动变阻器滑动变阻器R(R(最大阻值是最大阻值是50 50 ，额定电流，额定电流1 A)1 A)；电池组电池组E(E(电动势电动势3 V3 V，内阻不计，内阻不计) )；开关开关S S及导线若干及导线若干. .【解析】【解析】由于由于 可以看出可以看出 故采用电流表故采用电流表内接法，画

25、出电路原理图如图所示内接法，画出电路原理图如图所示. . V00ARR0.5100RR，0ARR ，把实物与原理图结合起来完成连线，注意电压表、电流表的正、把实物与原理图结合起来完成连线，注意电压表、电流表的正、负接线柱，保证电流从正接线柱进从负接线柱出，连线如图：负接线柱，保证电流从正接线柱进从负接线柱出，连线如图：答案：答案：见解析图见解析图5.(20125.(2012福州模拟福州模拟) )在在“描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线”实验中，实验中，用导线用导线a a、b b、c c、d d、e e、f f、g g和和h h按图所示方式连接电路，电路按图所示方式连接电路，电路中

26、所有元件都完好，且电压表和电流表已调零中所有元件都完好，且电压表和电流表已调零. .闭合开关后：闭合开关后： (1)(1)若电压表的示数为若电压表的示数为2 V2 V，电流表的示数为零，小电珠不亮，电流表的示数为零，小电珠不亮，则断路的导线为则断路的导线为_._.(2)(2)若电压表的示数为零，电流表的示数为若电压表的示数为零，电流表的示数为0.3 A0.3 A，小电珠亮，小电珠亮，则断路的导线为则断路的导线为_._.(3)(3)若反复调节滑动变阻器，小电珠亮度发生变化，但电压表、若反复调节滑动变阻器，小电珠亮度发生变化，但电压表、电流表的示数不能调为零，则断路的导线为电流表的示数不能调为零，

27、则断路的导线为_. _. 【解析】【解析】将实物图转化为电路图如图所示将实物图转化为电路图如图所示. .(1)(1)电压表有示数说明电压表接头与电源之间的电路未断，电流电压表有示数说明电压表接头与电源之间的电路未断，电流表示数为零，说明出现断路，故表示数为零，说明出现断路，故d d导线断导线断. .(2)(2)电流表示数不为零，且小电珠亮，说明主干路无断路，电压电流表示数不为零，且小电珠亮，说明主干路无断路，电压表示数为零，说明表示数为零，说明h h断路断路. .(3)(3)按题图连接时，滑动变阻器为分压式接法，电压表、电流表按题图连接时，滑动变阻器为分压式接法，电压表、电流表示数都可调为零，若示数都可调为零，若g g断，则变为限流式接法，两表示数都不可断，则变为限流式接法，两表示数都不可调为零调为零. .答案：答案