2019_2020学年高中物理第2章学生实验描绘小灯泡的伏安特性曲线教案教科版

1、学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学习目标1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择2.理解滑动变阻器的两种接法，能正确地应用.3.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法一、实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在IU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二、实验器材学生电源(46V直流)或电池组、小灯泡(“4V0.7A”或“3.8V0.3A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸三、实验步骤1根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，按如图所示的电路图连接好实物图(注意开关应断开

2、，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)2闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有明显的示数，记录一组电压U和电流I.3用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表次数12345678电压U/V电流I/A4.断开开关，整理好器材四、数据处理1在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系2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标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)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性曲线五、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，对电路的影响会带来误差2测量误差：测量时读数带来误差3作图误差：在坐标纸上描点、作图带

3、来误差六、注意事项1因IU图线是曲线，本实验要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2由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法3闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝4IU图线在U01.0V左右将发生明显弯曲，故在U1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差5当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关6画IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，使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接，对个别偏离较远的点应舍

4、去【例1】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，供选择的实验仪器如下：器材小灯泡规格标有“3.8V，器材规格0.3A”字样电压表滑动变阻器R1最大阻值10，额定电流1.0AV量程05V，内阻5k滑动变阻器R2最大阻值1k，额定电流0.5A电流表A1电流表A2量程0100mA，内阻4量程0500mA，内阻0.4直流电源E导线、开关等电动势约6V，内阻约0.5(1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选_(填器材代号)(2)在下图中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路泡正常发光时的电阻R12.67，电压表内阻为5k，电流表内阻为0.4，电解析(1)为方便实验操作，滑动变阻器应选R

5、1；灯泡额定电流为0.3A300mA，电流表应选A2.(2)描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯3.80.3压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示答案(1)R1A2(2)见解析【例2】图为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3V.(1)在方框图中画出与实物电路相应的电路图(2)完成下列实验步骤闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，应停留在滑动变阻器_端；(选填“左”或“右”)闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；记录如下表中一组U和I的数

6、据，断开开关根据实验数据在图中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线编号12345678U/VI/A0.200.0200.600.0601.000.1001.400.1401.800.1702.200.1902.600.2003.000.205灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光(3)数据分析从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_图线表明导体的电阻随温度升高而_小灯泡正常工作时的电阻约为_(保留小数点后一位有效数字)解析(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡电阻较小，约为几欧姆到十几欧姆，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法(2)为

7、保护电路安全，开关闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于左端根据表格中的数据，画出小灯泡的IU图线阻约为R14.6.(3)从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是先不变，后逐渐增大图线表明导体的电阻随温度升高而增大根据IU图线得当灯泡两端电压U3V时，I0.205A，所以小灯泡正常工作时的电30.205答案(1)见解析图(2)左见解析图(3)先不变，后逐渐增大增大14.61要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V，并便于操作已选用的器材有：电池组(电动势为4.5V，内阻约1)电流表(量程为0250mA，内阻约5)电压表(量程为03

8、V，内阻约3k)开关一个、导线若干(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_(填字母代号)A滑动变阻器(最大阻值20，额定电流1A)B滑动变阻器(最大阻值1750，额定电流0.3A)(2)实验的电路图应选用图_(填字母代号)ABCD解析(1)描绘小灯泡伏安特性曲线实验要求电压调节范围大，因此滑动变阻器采用分压式，为使调节过程中电压变化尽可能均匀，选用最大阻值较小的滑动变阻器A.(2)由于小灯泡的电阻比较小，因此电流表采用外接法，选用B图答案(1)A(2)B2.以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤：A闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数(I，U)，移动滑动变阻器的滑动触头，每移动一

9、次记下一组(I，U)值，共测出12组数据；B将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路电流表外接，滑动变阻器采用分压式，如图所示；C调节触头位置，使闭合开关前触头处于滑动变阻器的左端；D按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线(1)以上各步骤中存在错误或不妥之处的是_，应如何改正：_.(2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列：_解析错误或不妥的步骤是ACD.A步骤：D测量不同电压下的电流值I时，应先预设各组数据中的电压U或电流I的值，而不是随意测，随意测时会使描点疏密不均匀，画图线时出现较大误差，甚至无法画出IU图线C步骤：闭合开关前应使

10、小灯泡两端电压为零，即触头应置于滑动变阻器最右端步骤：应将各点用平滑的曲线连接答案(1)见解析(2)BCAD3用如图甲所示的电路图研究灯泡L(2.4V，1.0W)的伏安特性，并测出该灯泡在额定电压下正常工作时的电阻值，检验其标示的准确性(1)在闭合开关S前，滑动变阻器触头应放在_(填“a”或“b”)端(2)根据电路图，请在图乙中以笔画线代替导线将图乙补充完整(3)实验后作出的IU图像如图丙所示，说出图中曲线弯曲的主要原因甲乙丙答案(1)a(2)电路连接图如图所示(3)随着电压升高，灯丝温度升高，灯丝电阻率增加，灯丝电阻增大4有一个小灯泡上标有“4V，2W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的

11、伏安特性曲线现有下列器材供选用：A电压表V1(05V，内阻约10k)B电压表V2(010V，内阻约20k)C电流表A1(00.3A，内阻约1)D电流表A2(00.6A，内阻约0.4)E滑动变阻器R1(010，2A)F滑动变阻器R2(0100，0.2A)G学生电源(直流6V)、开关及导线(1)为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表_，电流表_，滑动变阻器_(填器材的前方选项符号，如A、B)(2)为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据；请在下面的方框中完成实验电路图(3)P为图中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，对应P点，小灯泡的电阻约为_

12、.(保留两位有效数字)流I0.5A，电流表应选D；本实验要求小灯泡电流从零开始调节，滑动变阻器应用分压P(4)小灯泡的IU图线是曲线而不是过原点的直线，原因是_解析(1)根据小灯泡标有“4V，2W”的字样，电压表应选A；通过小灯泡的额定电U电阻R5.3.式接法，为便于调节(灵敏)，应选阻值小的变阻器E.(2)因小灯泡电阻远小于电压表内阻，所以电流表应用外接法，要求小灯泡电流从零开始调节，所以滑动变阻器应用分压式接法，电路如答案图所示(3)P点表示当小灯泡两端电压为2.4V时，通过小灯泡的电流为0.45A，此时小灯泡的UI(4)小灯泡两端电压越大，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的热功率越大，温度越

13、高，导致电阻率变大，小灯泡的电阻增大，IU图像斜率变小也就是说随着电压的增大，小灯泡的电阻增大，使IU图像斜率变小答案(1)ADE(2)电路如图所示(3)5.3(4)灯丝的电阻会随温度的升高而增大5要测绘某电学元件(最大电流不超过6mA，最大电压不超过7V)的伏安特性曲线，设计电路如图所示，图中定值电阻R1k，用于限流；电流表量程为10mA，内阻约为5；电压表(未画出)量程为10V，内阻约为10k；电源电动势E12V，内阻不计(1)实验时有两个滑动变阻器可供选择：a阻值0200，额定电流0.3Ab阻值020，额定电流0.5A本实验应选用的滑动变阻器是_(填“a”或“b”)(2)正确接线后，测得数据如下表所示U(V)I(mA)10.000.0023.000.0036.000.0046.160.0656.280.5066.321.0076.362.0086.383.00