46-实验八描绘小电珠的伏安特性曲线(DOC)

1、Page 1 of 10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 U-I 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。教学目标教学内容个性化学习问题解决教学重点、难点实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线实验目的实验目的( (1) )描绘小电珠的供安特性曲线 心)分析小电珠伏安特性曲线的变化规律实验原理

2、实验原理测多组小电珠的认 L 井绘岀 QU 图象由图线的斜率反映电泓与迪压和温度的艾系教学过程小电珠3.S Vt0.3 AM、电压表035 V、 电流表“0(h3 A滑动变阻器、学生电源、 开关、导线若干、勒标紙.铅笔莫验步贏(1)连接电路将电珠、电流走、屯压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成卵左图所示电蹄(2)测量与记录测出小电珠在不同电压下的曲流，移动滑动变 BL器触头代置测出 12 组左右不同的削压值 U 和电刖m并将测虽数据填入自己设计的表格数据处理在坐标纸上以卩为横轴，为纵轴.建立坐标系(2)在坐标纸上描出各飙数摇所对应的点(3)将描出的点用平滑的曲缆连接起来，就得到小电珠的伏妄

3、特性曲线Page 2 of 10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，Page 3 of 10由于电压表的分流，使测得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。STEP对电路的连接和实验数据处理的考查小灯泡的实际功率与所加电压的关系。(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。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”“ab 的正中间”)。图 2根据实验数据，画出的小灯泡的 I U 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_

4、保留三位有效数字)。已知小灯泡灯丝在 27C时的电阻是 1.5Q,并且其阻值与灯丝温度的关系为 R= k(273+ tC)，k 为比例常数，根据 I U 图线，估算该灯泡以额定功率工作时灯丝温度约为_ C。解析热点廉焦实验热点 各于击破执占八、【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 I U 图线，并研究lllMlllllliPage 4 of 10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。由小灯泡的 I U 图线可知，当电压为 2.5 V 时，通过小灯泡的电流约为 0.39

5、 A，故小 灯泡的实际功率 P= UI = 2.5X0.39 W= 0.975 W。由小灯泡的 l U 图线可知，当小灯泡正常工作时，电压Uo= 3.0 V，电流 0.42 A，得 t= 1 155Co答案 见解析图 (2)a 端(3)0.975 W (4)1 155I反思总结-1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)o3. 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

6、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，xW”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 莒请先在图 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。灯丝的电阻 R=U0I03.00.427.14Q,则有 1.5=k(273+27C)，7.14=k(273+1C)，解Page 5 of

7、 10(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 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；由图丙知，灯泡两端额定电压为 2.5V 时，电流为 1 = 0.44 A，所以灯泡的额定功率 P= UI = 2.5X0.44 W= 1.1 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甲乙热点二拓展创新

8、实验探究咼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。甲乙丙Page 6 of 10【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 P= UI 得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“ 3.0 V,1.8 W”， 电源为 12

9、V 的电池，滑动变阻器的最大阻值为 10Q（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现有 10Q20Q和 50Q的定值电阻，电路中的电阻 Ri应选_Q的定值电阻。(3) 测量结束后，应先断开开关，拆除 _ 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 P-U2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P变阻器采用分压电路。根据 P= IU 知，通过小灯泡的最大电流 1 = u = 0.6 A，

10、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 Ri后，电路中的EE 12总电流要不小于 0.6 A，根据 1= E 得总电阻 R=了 = 06Q=20Q故 Ri应选 10Q的定值 电阻。Page 7 of 10(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

11、适。答案(1)如图所示(2)10(3)电池Page 8 of 10（4）图线不应画为直线，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 03 A 字样，并提供有以下器材：A .电压表 V（05 V，内阻约 5 kQ）B .电流表 Ai（050 mA,内阻约 2Q）C.电流表 A2（0500 mA，内阻约 1Q）D .滑动变阻器 Ri（010Q）E. 滑动变阻器 R2（02 kQ）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：1实验中应选

12、用电流表_ 滑动变阻器_ 。（填写器材代号）2请在下面的虚线框内画出实验电路图。（2）由正确实验操作得到的数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图 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（UW3.8 V）恒定，在 t=t0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（i-1）可能是下图中的 _ 傾“A”B 或 “ C”图。rawsEE 齐EE4Page 9 of 10解析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

13、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。1. (2014 辽宁五校联考)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 I - U 图线。器材(代号)规格电流表(A1)量程 00.6 A，内阻 1Q电流表(A2)量程 03 A，内阻 1Q电压表(V1)量程 03 V,内阻约 2 kQ电压表(V2)量程 015 V，内阻约 10 kC滑动变阻器(Ro)阻值 025Q电池(E)电动势 6 V，内阻不计开关(S)，导线若干(1)答案(1)CD如图所示(2)C效果检测 知能援升Page 10

14、of 10在如图 7 所示的 I U 图线中，A 到 B 过程中小电珠电阻改变了Qo测量电路中电流表应选用 _ （填代号），电压表应选用 _ 傾代号），电流表应采用（选填“内”或“外”）接法。:“ E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 30Q和 40Q,则 A 到B 过程中小电珠电阻改变了 40Q-30 亠 10Qo由图象测量的最大数值可知，电流表应选小量程 0.6 A,即 Ai,电压表应选较大量程 15 V， 即 V2。由于 7RAIRV2= 100Q40

15、Q故应米用电流表外接法。（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夕卜 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 4Q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 0.1Q）C.电流表 0600 mA（内阻 0.5Q）Page 11 of 10D .电压表 03 V（内阻 3 kQ）E. 电压表 015 V（内阻 200 kQ）F.滑动变阻器（010Q1 A）G. 滑动变阻器（01 kQ300 mA）Page 12 of 10(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；(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 E = 3 V