高中物理人教版选修3-1课件：2.5实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线[数理化网]

1、高中物理高中物理选修选修3-1人教版人教版第二章第二章 恒定电流恒定电流第五讲第五讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线目标定位目标定位描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线会正确选择实验器材和实验电路会正确选择实验器材和实验电路. 描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法方法 12目标定位目标定位预习导学预习导学课堂讲义课堂讲义对点练习对点练习预习导学预习导学增大增大 增大增大 倒数倒数 想一想：想一想：小灯泡的伏安特性曲线是向上弯曲的还是向下小灯泡的伏安特性曲线是向上弯曲的还是向下弯曲的？弯曲的？ 1、实验原理

2、实验原理 答案：答案：因为灯泡的电阻随温度的升高而增大，又因为图线的斜因为灯泡的电阻随温度的升高而增大，又因为图线的斜率表示小灯泡电阻的倒数，所以小灯泡的伏安特性曲线是向下率表示小灯泡电阻的倒数，所以小灯泡的伏安特性曲线是向下弯曲的曲线弯曲的曲线 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线 2、实验器材实验器材 滑动变阻器滑动变阻器 电流表电流表 3 3、课堂讲义课堂讲义一、一、探究实验原理探究实验原理 1.电流表的内接法和外接法的比较电流表的内接法和外接法的比较 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线内接法内接法外接法外接法电路图电路图误差原因误差原因电流表的分压电流表的分压

3、电压表的分流电压表的分流测量值和真实测量值和真实值的比较值的比较R测测 RxRA测量值大于真实值测量值大于真实值R测测 测量值小于真实值测量值小于真实值适用于测量适用于测量测大电阻，或测大电阻，或 测小电阻或测小电阻或 UI测测UI测测V+xUII测VAxxRRRRVAxxRRRR课堂讲义课堂讲义一、一、探究实验原理探究实验原理 2.滑动变阻器的两种接法比较滑动变阻器的两种接法比较 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线限流式限流式分压式分压式电路组成电路组成变阻器接入变阻器接入电路的特点电路的特点采用采用“一上一下一上一下”的接法的接法采用采用“两下一上两下一上”的接法的接法调压范

4、围调压范围U0U适用情况适用情况(1)要求负载上电压或电流变要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连化范围较大，且从零开始连续可调续可调(2)负载电阻的阻值负载电阻的阻值Rx远大于远大于滑动变阻器的总电阻滑动变阻器的总电阻R负载电阻的阻值负载电阻的阻值Rx与滑动与滑动变阻器的总电阻变阻器的总电阻R相差不相差不多，或多，或R稍大，且电压、稍大，且电压、电流变化不要求从零调起电流变化不要求从零调起xxURRR课堂讲义课堂讲义二、实验过程二、实验过程 1 1实验步骤实验步骤 (1)(1)根据小灯泡上根据小灯泡上（U额额，P额额）, ,确定确定A、V的量的量程程, ,按图所示的电路图连接好实物图

5、按图所示的电路图连接好实物图. . 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线(2)闭合开关闭合开关S，调节，调节R滑滑，使，使A、V有较小的明显示数，记录一有较小的明显示数，记录一组电压组电压U和电流和电流I. (3)用同样的方法测量并记录几组用同样的方法测量并记录几组U和和I，填入下表，填入下表. 次数次数12345678电压电压U/V电流电流I/A(4)断开开关，整理好器材断开开关，整理好器材 课堂讲义课堂讲义(1)(1)在坐标纸上建立以在坐标纸上建立以U-I直角坐标系直角坐标系 (2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点在坐标纸中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

6、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) 2数据处理数据处理 (3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线性曲线 3实验结果与数据分析实验结果与数据分析 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线向横轴弯曲的曲线 (2)分析：曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯分析：曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻

7、随温度升高而增大泡灯丝的电阻随温度升高而增大 课堂讲义课堂讲义4误差分析误差分析 (1)系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对系统误差：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路的影响会带来误差 (2)测量误差：测量时读数带来误差测量误差：测量时读数带来误差 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线(3)作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差5注意事项注意事项(1)本实验要作本实验要作IU图线，要求测出多组包括零在内的电压值、图线，要求测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用分压式接法电流值，因

8、此滑动变阻器应采用分压式接法 (2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法 (3)画画IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，以所描绘图线占图线时纵轴、横轴的标度要适中，以所描绘图线占 据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连 接，对个别偏离较远的点应舍去接，对个别偏离较远的点应舍去 课堂讲义课堂讲义 例例 1 有一个小灯泡上标有有一个小灯泡上标有“4 V,2 W”的字样，现在要用伏安的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的法描绘这个灯泡的IU图线图线.现现有下列器材供选用：有下列器材供选用：A电压表电

9、压表(05 V,内阻内阻10 k) B电压表电压表(015V,内阻内阻20k)C电流表电流表(03A，内阻，内阻1) D电流表电流表(00.6A,内阻内阻0.4)E滑动变阻器滑动变阻器(10,2 A) F滑动变阻器滑动变阻器(500,1 A)G学生电源学生电源(直流直流6V)、开关、开关、导线若干导线若干 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线 (1)实验时，选用图中甲而不选用实验时，选用图中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说图乙的电路图来完成实验，请说明理由：明理由： 解析解析 (1)需要多次改变小灯泡两端的电压需要多次改变小灯泡两端的电压 可以从可以从0开始开始 (2)实验中

10、所用电压表应选实验中所用电压表应选_,电流表应选用电流表应选用_，滑动变阻器，滑动变阻器应选用应选用_.(用序号字母表示用序号字母表示) (2)2A=0.5A4PIU额额额分压式，电分压式，电阻越小越好阻越小越好A D E (3)把图中所示的实验器材用实把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图线连接成实物电路图 课堂讲义课堂讲义例例 2 某同学在做某同学在做“描绘小灯泡描绘小灯泡的伏安特性曲线的伏安特性曲线”的实验中得到的实验中得到如下表所示的几组如下表所示的几组U和和I的数据：的数据： 描绘小灯泡的伏安特性曲线描绘小灯泡的伏安特性曲线编编号号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在图中画出在图中画出IU图象图象 (