2017-2018学年高中物理 第3章 恒定电流 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线教学案 鲁科版选修3-1

1、实验：描述小灯泡的伏安特性曲线第一，实验目的1.正确选择实验设备和电路。2.学会描述小灯泡的伏安特性曲线，掌握分析曲线的方法。二、实验原理图11.实验电路小灯泡电阻很小，电流表采用外接方式；由于电压要求从零开始连续变化，滑动变阻器通过分压连接。2.曲线形状以I为纵轴，U为横轴，画出了小灯泡的IU图。因为金属的电阻率(电阻)随着温度的升高而增加，所以它的伏安特性曲线不是直线。3.滑动变阻器两种连接方式的比较关系项目限流分压式电路组成变阻器接入电路的特性采用“一上一下”的连接方式采用“两次一次”的连接方式电压调节范围东东(不包括电源内阻)0 东(不包括电源内阻)适应性负载电阻的电阻值Rx与滑动变阻

2、器的总电阻R相似，或者R稍大，电压和电流的变化不需要从零开始(1)要求负载上的电压或电流具有宽范围的变化，并且可以从零开始连续调节(2)负载电阻器的电阻Rx远大于滑动变阻器的总电阻R第三，实验设备小灯泡、4 6 v学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、电线和图形纸。四.实验步骤1.连接电路：如图1所示连接电路，将滑动变阻器的触点p滑动到a端。2.数据测量：合上开关，逐渐将P移至B，记录不同状态下的电压表和电流指示，取12组，然后取下电路。V.数据处理1.表格网格：在表格中记录12组u和I值实验次数123456Ui实验次数789101112Ui2.绘制曲线：在如图2所示的坐标纸上，以电流I

3、为纵轴，电压U为横轴，建立一个直角坐标系，通过绘制点绘制电流U曲线。图23.分析规律：分析曲线变化的规律以及曲线不是直线的原因。六.误差分析1.测量电路存在系统误差，没有考虑电压表的分流，导致测量的I值大于真值。2.测量时读数不准确和画国际单位线时绘图不准确造成的误差。七.预防措施1.在本实验中，应制作电流强度图，并测量一组包括零的电压和电流值。因此，变阻器应通过分压连接。2.在本实验中，由于被测小灯泡的电阻很小，实验电路中必须采用电流表的外接方式。3.开关闭合后，调整变阻器滑块的位置，使灯泡的电压逐渐增加。当电压表读数增加一个固定值(如0.5 V)时，读取电流值一次；调整滑片时，应注意电压表

4、的指示不应超过小灯泡的额定电压。4.在开关闭合之前，变阻器滑块移动到小灯泡电压为零的地方。5.在坐标纸上建立坐标系，水平坐标和垂直坐标的比例应适当，以使测量数据绘制的图形尽可能占据图形纸。连接线必须是平滑的曲线，而不是虚线。示例1有一个标有“4 V 2 W”字样的小灯泡。现在，这个灯泡的伏安图应该用伏安法来画。以下设备可供选择：A.电压表(0 5 V，内阻10k)B.电压表(0 15伏，内阻20千欧)C.电流表(0 3 a，内阻1 )d电流表(0 0.6 a，内阻0.4 )E.滑动变阻器(10 ，2 A)F.滑动变阻器(500 ，1 A)G.学生电源(DC 6 V)、开关和电线(1)在实验中，

5、选择图3a中的电路图而不是图b中的电路图来完成实验。请解释原因：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。图3(2)实验中使用的电压表应为_ _ _ _ _ _，电流表应为_ _ _ _ _ _，滑动变阻器应为(2)由于小灯泡的额定电压为4伏，所以选用0 5伏的电压表甲，0 15伏的电压表乙由于15伏的测量范围太大，读数误差大而被丢弃。小灯泡的额定电流为I=0.5a，因此电流表为d。滑动变阻器f的最大电阻远大于小灯泡8 的电阻，不便调整，故将其丢弃。(3)小灯泡的电阻是电流表内阻的20倍，电压表的内阻是小灯泡的1 250倍，所以电流

6、表是外接的。回答 (1)描述灯泡的国际单位制图表的测量数据需要从零开始，应采集几组数据。如图所示，例2一位同学在研究标有“3 V 0.3 A”字样的小灯泡伏安特性曲线的实验中获得了一组U和I数据：编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00内部/外部0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在盒子里画出实验电路图。(2)在图5的正方形纸上画出国际单位制图表。图5(3)根据IU图，小灯泡的电阻随温度升高而增大。(4)当小灯泡的工作电压为3 V时，测得的实际电功率为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

7、_ _ _。分析 (1)描述元件的伏安特性曲线。滑动变阻器应通过分压连接。根据实验数据，小灯泡的电阻约为10，因此电流表应外接。实验电路如图所示。(2)追踪点和连线后的IU图如图所示。(3)从绘制的图像可以看出，曲线的斜率减小，因此电阻和电阻率增加。(4)当u=3.00v时，I=0.205a，因此功率为0.615w答案 (1)(2)见分析(3)增加(4)0.6151.为了探索小灯泡l的伏安特性，连接图6中的电路并闭合开关。通过移动变阻器的滑块，小灯泡中的电流从零开始逐渐增加，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表获得的多组读数所描绘的用户界面图像是()图6分析：灯丝电阻随着电压的增加而增加，图像

8、上从某一点到原点的连线斜率应该越来越大。c正确。2.在测量磁珠伏安特性的实验中，学生连接的电路中有四个错误的电路，如图7所示。不管电源的内部电阻如何，导线连接都是良好的。如果滑动变阻器的触点放在左端，S闭合，则在滑动触点到右端的过程中会出现以下四种现象：图7A.电珠l不亮；当前的表示几乎为零B.电珠l的亮度增加；当前表示的数量增加C.磁珠L起初不发光，然后突然发光；电流表从非零指示变为线圈烧毁D.电珠不亮；电流表从指示增加到线圈烧毁对应于上述四种现象的电路序列号是()A.bC.d分析：A的电珠不亮，电流数几乎为零，说明电珠、电流表、电压表有串联关系，A对应图；电珠亮度增加，电流表示数增加，表明

9、电珠与电流表成串联关系，B对应图；安培计线圈烧坏，表明安培计终于短路了，但电珠L不亮。可以看出，D对应于图，所以选项A是正确的。3.有一个标有“6 V 0.1 A”字样的灯泡，要测量灯泡的伏安特性曲线。以下设备可供选择：A.电压表(0 5 v，内阻2.0k)B.电压表(0 10伏，内阻3.0千欧)C.电流表(0 0.3a，内阻2.0)d电流表(0 6 a，内阻1.5 )E.滑动变阻器(30 ，2 A)F.滑动变阻器(100，0.5 A)G.学生电源(DC 9 V)和开关、电线等(1)实验中使用的电压表应为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

10、 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)画出实验电路图，要求电压为bA.合上开关，记录电流表和电压表的一组指示(I，u ),移动滑动变阻器的滑动触点位置，每次移动记录一组(I，u)值，共测量约12组数据将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源和开关正确连接成一个电路。电流表外接，滑动变阻器采用分压式，如图8所示C.关闭开关前，调整触点的位置，使触点位于滑动变阻器的左端d .根据测量数据，在坐标纸上画出点并用直线连接，得到小灯泡的伏安特性曲线(1)

11、_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)纠正每一步后，按实验顺序排列：_ _ _ _ _ _ _ _。分析：(1)错误或不适当的步骤是A、C、D。步骤A:在不同电压下测量电流值I时，应先预置每组数据中的电压U或电流值I，而不是随机测量。随机测量会使跟踪点的密度不均匀，画线时误差较大，甚至画不出国际单位线。步骤c:闭合开关前，小灯泡两端的电压应为零，即滑动变阻器的触

12、点应放在滑动变阻器的最右端。第四步：所有的点都应该用一条平滑的曲线连接起来。(2)正确操作步骤的顺序是B、C、A和d答：(1)见分析(2)乙、丙、甲、丁5.有一个标有“4 V 2 W”字样的小灯泡。现在，这个小灯泡的伏安特性曲线应该用伏安法来测量。以下设备可供选择：A.电压表V1 (0 5 V，内阻约10k)B.电压表V2 (0 10伏，内阻约20千欧)C.电流表a1 (0 0.3a，内阻约1)d电流表a2 (0 0.6 a，内阻约0.4 )E.滑动变阻器R1(0 10，2 A)F.滑动变阻器R2(0 100，0.3 A)G.学生电源(DC 6 V)、开关和电线(1)为了便于调整和尽可能准确地

13、测量，实验中应选用电压表、电流表和滑动变阻器。(在设备前填写选项符号，如A和B)(2)为了最小化实验误差，需要从零开始取几组数据；请在盒子里画出实验电路图。图9(3)图9中P是图上的一个点，PN是图上P的切线，PQ是U轴的垂线，PM是I轴的垂线，所以从图中可以看出，随着外加电压的增加，小灯泡的电阻将为_ _ _ _ _ _ _ _(填入“增加”、“减少”或“不变”)；对应于点p，小灯泡的电阻值约为_ _ _ _ _ _ _ _ 。(保留三个有效数字)分析：(1)从灯泡“4 V 2 W”可以看出，I=0.5 A，选择了A和D项，要求电压从0增加。可以看出，采用了分压连接方式，选择了项目E。(2)

14、电流表外接，电路图如下：(3)3)IU图像中图形线的斜率是电阻的倒数，所以随着电压的增加，电阻增加。结合图像和R=，可以得到R= 5.33。答：(1)A D E (2)见分析(3)增加5.336.一位同学用图10A所示的电路绘制了标有“3.8 V0.3 A”的小灯泡灯丝电阻随电压变化的图(1)除了电线和开关，还有以下设备可供选择：电流表：A1(测量范围100毫安，内阻2)，A2(测量范围0.6安，内阻约0.3)；电压表：V1(测量范围5伏，内阻约5千欧)，V2(测量范围15伏，内阻约15千欧)；滑动变阻器：R1(电阻范围0 100)，R2(电阻范围0 2k)；电源：E1(电压1.5伏)，E2(

15、电压4伏)。为了便于调整和准确测量，实验中应选用电流表、电压表、滑动变阻器和电源。(填写设备符号)图10(2)根据实验数据，计算并绘制出如图b所示的RU图像。从图像中可以看出，当灯泡不工作时，灯丝电阻为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _；当外加电压为3.00伏时，灯丝电阻为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _瓦.(3)根据红外图像，小灯泡功耗与外加电压的关系(2)可以读出RU图像，当灯泡不工作时，其电阻为1.5。当电压为3.00 V时，电阻为11.5，实际功率为p=0.78 W(3) C和D可以从P=中排除。因为当灯泡不工作时，电阻不为零，但是

16、电功率为零，选项甲是正确的，选项乙是错误的。答：(1)a2v 1r 1 e 2(2)1.511.50.78(0.7 0.8均正确)(3)A第三章恒流(时间：100分钟中的50分钟)第一，选择题(这个问题有8个小问题，每个有6分，共48分，第一至第五题中只有一个符合题目要求，第六至第八题中有许多符合题目要求。所有正确的得6分，那些选择正确但不是全部的得3分，那些选择错误的得0分)1.三个电阻R1=2、R2=3和R3=5并联，并增加一个恒定电压u。该电路如图1所示。流经每个电阻的电流分别为I1、I2和I3，每个电阻两端的电压分别为U1、U2和U3，因此以下表述是正确的()图1A.I1I2I3=532B.U1U2U3=235C.如果并联另一个100电阻，并联总电阻将增加如果R1的电阻值减小，电路中并联的总电阻值也会减小分析：选择D三个电阻并联，电压相等，选项B不对；根据I=，i1