高中物理 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线学案(含解析)粤教版选修3-1

1、学案3学生实验：画小灯泡的伏安特性曲线学习目标的定位 1.正确选择实验器材和实验电路.2.描绘小灯泡的伏安特性曲线，掌握分析图表的方法1 .实验原理用电流校正测量流过小灯的电流，用电压校正测量小灯两端的电压，测量多组(u，I )值，在I-U坐标系上描绘各对应点，用平滑的曲线连接这些点。2 .实验器材学生电源(4 V6 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、滑动电阻器、电压校正、电流校正、开关、一些导线，铅笔，坐标纸3 .测量小灯伏安特性曲线的电路图；一、电流校正的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差因素电流校正的分压电压修正的分流测量值与真值的比

2、较r测量=Rx RA测定值大于真值r测量=测定值小于真值适用于测量大的(填写“大”或“小”)电阻；或小(填写“大”或“小”)电阻；或二、滑动电阻器两种接合法的比较法项目限流式分压式电路结构可变电阻接入电路的特点采用“一上”有点”的接法采用“两次”上”的接法调压范围E(无电源内部电阻)0到e(无电源内部电阻)适用情况被测定电阻的电阻值Rx与滑动电阻器的总电阻r大致相同，或者r稍大，电压、电流的变化不需要从零开始(1)被测定电阻上的电压和电流的变化范围宽，且要求能够从零开始连续地调整(2)被测定电阻的电阻值Rx远大于折射电阻器的总电阻r三、实验过程1 .实验程序(1)根据小灯表示的额定值决定电流校

3、正、电压校正的范围，按照图1所示的电路图连接实物图(注意开关断开，滑动电阻器和小灯并联部分的电阻为零)图1(2)闭合开关s，调节滑动电阻器，使电流校正、电压校正的明显表示数变小，记录一组电压u和电流I。(3)用同样的方法测定、记录几组u和I，记入下表。次数12345678电压U/V电流I/A(4)关掉开关，整理器材2 .数据处理(1)在坐标纸上以u为横轴、以I为纵轴制作正交坐标系。(2)在坐标纸上描绘与各组的数据对应的点(优选坐标系的纵轴和横轴的尺度适当，以使描绘的线充分占据坐标纸整体)。(3)用平滑的曲线连接画出的点，可以得到小灯泡的伏安特性曲线3 .实验结果和数据分析(1)结果：描绘的小灯

4、泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是在横轴上弯曲的曲线。(2)分析：说明了灯丝的电阻随温度变化而变化，曲线在横轴上弯曲，即斜率变小，电阻变大，小灯丝的电阻随温度上升而增大。4 .误差分析(1)系统误差：由于电压校正不是理想的电表，内阻不是无限大，对电路的影响会造成误差(2)测定误差：测定时的读取值有误差5 .注意事项(1)因为I-u图是曲线，在本实验中为了测量多组包含零的电压值、电流值，滑动可变电阻应该采用分压式接合法。(2)小灯泡电阻小，因此采用电流校正外法。(3)绘制I-u图时的纵轴、横轴的尺度，为了使绘制的图占据坐标纸整体，适度，不应该绘制折线，而应该用平滑的曲线连接，个别距离的点应该舍去

5、。小灯泡上有写着“4 V 2 W”的文字，现在用伏安法画这个灯泡的I-U线。a .电压校正(05 V、内阻10 k)b .电压校正(015 V、内阻20 k)c .电流校正(03 A、内阻1)d .电流校正(00.6 A、内阻0.4 )e .滑动电阻器(10、2 A )f .滑动电阻器(500 、1 A )g .学生电源(直流6 V )、开关、导线若干(1)实验时，请选择图2的甲，不选择图b的电路图而完成实验，说明理由。 上面是什么意思？中国语，中国语，中国语。图2(2)实验中使用的电压修正为、电流修正为、滑动电阻器为(3)将图3所示的实验器材用实线与实物电路图连接。图3在分析中，为了描绘小灯

6、的电压-电流特性曲线，需要多次变更小灯的两端的电压，因此，如果采用图表所示的分压式电路，则电压能够从零开始调整，能够容易地测定多组数据的电流校正是d .滑动电阻器f的最大电阻值远远大于小灯的内部电阻8 小灯的内阻是电流校正的内阻的=20倍，电压校正的内阻是小灯的=1 250倍，因此电流校正采用了外接法。答案(1)描绘小灯泡的i-u图的测量数据从零开始，需要获取多个数据(2)A D E(3)如图所示。例2某学生在“描绘小灯泡伏安图”实验中，得到了如下表所示的u和I组的数据。编号12345678美国联盟0.200.601.001.401.802.202.603.00输入输出0.0200.0600.

7、1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在图4中描绘i-u图像。图4(2)从图像可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况为(3)此表显示随着温度的上升，小灯泡的电阻为如图所示，分析绘制的I-U图像的曲线开始成为直线状，说明开始时的电阻不变，之后逐渐接近u轴，说明电阻增大.答案(1)在解析图(2)的开始时刻不变，然后增大(3)为了映射标记为“3 V 0.6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，需要将灯泡两端的电压从零逐渐增加到3 V，使其易于操作。电池组(电动势4.5 V、内阻约1)电流校正(量程为0250 mA，内部电阻约为5)电压校正(范围为03 V，内阻约为3k)；有一

8、个电钥匙，几个导线(1)实验中使用的滑动电阻器选择以下中的_ _ _ _ _ _ _ (填写字母代码)。a .滑动电阻器(最大电阻值20、额定电流1 A )b .滑动电阻器(最大电阻值1 750 、额定电流0.3 A )(2)实验的电路图应该选择以下的图_ _ _ _ _ _ (填写字母代码)。答案(1)A (2)B解析(1)“灯两端的电压需要从零逐渐增加到3 V，容易操作”，由此可知控制电路必须是“分压电路”，“分压电路”需要总电阻值小的滑动电阻器，因此选择a。(2)在(1)中控制电路明确，继续选择电流校正的连接方法，但在问题上=3，可知=200，电压校正的分流作用比电流校正的分压作用不明显

9、，所以应该选择电流校正的外接方法，总之b选择的电路图正确如图1所示，将图(a )和(b )两种测定电路分别与电路连接，在(a )的曲线图的情况下，电流显示数为4.60 mA，电压显示数为2.50 V，如(b )图所示，电流显示数为5.00 mA，电压显示数为2.30 V，比较这两次的结果可知图1a .电阻的真值接近543，大于543b .电阻的真值接近543，小于543c .电阻的真值接近460，大于460d .电阻的真值接近460，小于460答案b若分析比较问题图(a )、(b )的电压读取值，可知如果U=0.20 V，则=0.08。 电流变化I=0. 40ma=0. 087，可知电流变化显

10、着，电压校正的内部电阻的影响比电流校正的内部电阻的影响大，所以应该按照(a )图所示的电路测定电阻Rx，测定Rx=543 2 .探索小灯的电压-电流特性的实验中，使用小灯l、范围的适当的电流校正a和电压校正v、直流电源e、滑动变阻器r、电键s等，要求小灯的两端电压从0起变化。(1)实验中的滑动电阻器应采用“分压”或“电流限制”的接合法。(2)有的学生已经连接了如图2所示的电路，在连接最后的导线的c端到直流电源的正极之前，请指出其中唯一的两个不当之处，并说明如何修改图2中国语，中国语，中国语。中国语，中国语，中国语。中国语，中国语，中国语。中国语，中国语，中国语。回答(1)分压(2)请不要关闭钥

11、匙s，使其处于打开状态折动电阻器折动触头p的位置错误，请放置在b端3 .图3是“描绘小灯的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯的额定电压为2.5 V。图3(1)完成以下实验程序：关闭开关之前，调节滑动电阻器的滑动片，以防止开关闭合后，慢慢移动滑动电阻器的滑块，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ )关闭开关，根据实验数据制作小灯丝的伏安

12、特性曲线(2)在虚线框中描绘与实物电路对应的电路图。答案(1)接近滑动电阻器左端的端子增加小灯两端的电压，记录电流校正和电压校正的多组读取值，直到电压达到额定电压(2)(1)由于滑动变阻器是分压式接合法，所以在关闭开关之前，小阀门两端的电压为零，将滑动变阻器的滑动片调节为接近滑动变阻器的左端的端子(2)与实物电路对应的电路图如图所示。4 .在“描绘小灯泡的伏安图”的实验中，可以选择的器材如下a .小灯泡：规格为“3.8 V 0.3 A”b .电流修正：微波炉00.6 A，内阻约0.5 c .电流修正：微波炉03 A，内阻约0.1 d .电压修正：微波炉05 V，内阻约5ke .滑动电阻器：电阻

13、值范围010 、额定电流2 Af .电池组：电动势6 V，内阻约1g.1个开关、若干导线(1)为了尽可能准确地进行测量，需要将小灯的两端电压从0逐渐增大到3.8 V，使调整变得容易，因此，电流修正选择_.(填写器材前编号)(2)根据你选择的实验电路，把图4所示的器材连接到实物电路上图4解答(1)B (2)参照解析图分析(1)小灯泡的额定电流为0.3 A，为了减小读取误差，应该稍微增大指针的偏角，所以电流校正选择b(2)外接电流校正和滑动变阻器是通过分压式连接法为人所知的，电路图如图甲所示，通过电路图连接的实物图如图b所示。5 .某热敏电阻(电阻值根据温度变化而变化，对温度敏感热敏电阻)的I-U

14、关系如图5(a )所示.(1)为了通过测量得到如图a所示的I-U关系的完整曲线，应该从图b和图c两个电路中选择的是图，简单说明原因。(电源电压为9 V，电阻器的电阻值为0100 )(2)在图丁所示的电路中，电源电压始终为9 V，电流校正读取值为70 mA，恒定值电阻R1=250 .由热敏电阻的I-U关系曲线可知，热敏电阻的两端的电压为_ V。 电阻R2的电阻值为_ _ _ _ _ _ _ _ _。甲乙丙丁图5回答(1)乙图乙对热敏电阻两端施加的电压可以从零调整到所希望的电压(2)5.2 111.8分析(1)的图b的滑动变阻器是分压式接合法，施加到热敏电阻两端的电压可以从零变为所希望的电压，可以

15、得到完全的I-U曲线图，所以选择图b。(2)通过r 1的电流为I1=A=36 mA，通过热敏电阻的电流为I2=I-I1=(70-36) mA=34 mA，从标题图可知，热敏电阻的两端的电压为5.2 V，电阻r2=。6 .在“画小灯泡的电压-电流特性曲线”实验中，可选择的实验机器如下。小灯泡l，“3.8 V，0.3 A”电压修正v、量程05 V、内阻5k电流校正A1、量程0100 mA、内阻4电流校正A2、量程0500 mA、内阻0.4 电阻器R1、最大电阻值10、额定电流1.0 A折射电阻器R2、最大电阻值5、额定电流0.5 A直流电源e、电动势约6 V、内阻约0.5 (1)在上述器材中，滑动电阻器的电流修正为：(2)在虚线框内描绘实验的电路图，在图中明确记载各元件的符号(3) (双选择)