一实验目的描绘小电珠的伏安特性曲线分析伏市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件

一、试验目标

(1)描绘小电珠伏安特征曲线。

(2)分析伏安特征曲线改变规律。二、试验原理用电流表测出流过小电珠电流，用电压表测出小电珠两端电压，测出多组(U，I)值，在U－I坐标系中描出各对应点，用一条平滑曲线将这些点连起来。1/48

三、试验器材小电珠(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0～3V～15V)与电流表(0～0.6A～3A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。四、滑动变阻器限流接法和分压接法

1．两种接法比较2/48

都是为了保护电路元件a端b端闭合S前触头位置分压电路调整范围大负载R上电流调整范围分压电路调整范围大0≤U≤E负载R上电压调整范围串、并联关系不一样两种接法电路图对比说明分压接法限流接法方式内容3/48由上表能够看出：滑动变阻器分压式接法中，电压和电流调整范围很大，限流式接法较节能。

2．两种接法选择4/48(2)两种接法适用条件限流式接法适合测量阻值小电阻(跟滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器总电阻还小)。分压式接法适合测量阻值较大电阻(普通比滑动变阻器总电阻要大)。假如Rx很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调整范围也比较大。Rx很大时，分压式接法中Rx几乎不影响电压分配，滑片移动时，电压改变靠近线性关系，便于调整。5/48①若采取限流式接法不能控制电流满足试验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上电流(或电压)仍超出电流表(或电压表)量程，或超出待测电阻额定电流(或电压)，则必须选取分压式接法。②若待测电阻阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上电流或电压改变范围不够大，此时，应改用分压电路。③若试验中要求电压从零开始调整，则必须采取分压式电路。④两种电路均可使用情况下，应优先采取限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低。6/48

五、试验步骤

(1)确定电流表、电压表量程，采取电流表外接法，滑动变阻器采取分压式接法，按图实－8－1中原理图连接好试验电路。图实－8－17/48(2)把滑动变阻器滑片调整到图中最左端，接线经检验无误后，闭合开关S。

(3)移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不一样电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中，断开开关S。I(A)3.83.63.22.82.42.01.6U(V)I(A)1.21.00.80.60.40.20U(V)(4)拆除电路，整理仪器。8/48

六、数据处理

(1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。

(2)在坐标纸上描出各组数据所对应点。(坐标系纵轴和横轴标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)(3)将描出点用平滑曲线连接起来，就得到小电珠伏安特征曲线。9/48

七、注意事项

(1)电路连接方式：①电流表应采取外接法：因为小电珠(3.8V,0.3A)电阻很小，与0～0.6A电流表串联时，电流表分压影响很大。②滑动变阻器应采取分压式连接：目标是使小电珠两端电压能从零开始连续改变。

(2)闭合开关S前，滑动变阻器触头应移到使小电珠分得电压为零一端，使开关闭合时小电珠电压从零开始改变，同时也是为了预防开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。10/48(3)I－U图线在U0＝1.0V左右将发生显著弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差。

(4)当小电珠电压靠近额定值时要迟缓增加，到额定值统计I后马上断开开关。

(5)误差较大点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线。

八、误差分析

(1)因为电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路影响会带来误差。

(2)电流表、电压表读数带来误差，要严格按照读数规则读数。

(3)在坐标纸上描点、作图带来操作误差。11/48试验原理与操作

[例1]

(·安徽高考)图实－8－2为“测绘小灯泡伏安特征曲线”试验实物电路图，已知小灯泡额定电压为2.5V。图实－8－212/48(1)完成以下试验步骤：①闭合开关前，调整滑动变阻器滑片，_______；②闭合开关后，逐步移动变阻器滑片，_______；③断开开关，……依据试验数据作出小灯泡灯丝伏安特征曲线。

(2)在虚线框中画出与实物电路对应电路图。13/48[解析](1)①滑动变阻器在最左端时，小灯泡电压最小，为了保护小灯泡不被烧坏，所以在闭合开关前，滑动变阻器滑片应处于最左端。②在调整滑动变阻器时，应注意电压表示数，不能超出小灯泡额定电压。

[答案](1)①使它靠近变阻器左端接线柱②增加小灯泡两端电压，统计电流表和电压表多组读数，直至电压到达额定电压

(2)如图实－8－3所表示图实－8－314/48[题组演练]1．在描绘小灯泡伏安特征曲线时，采取如图实－8－4所表示电路，试验中发觉移动滑动变阻器滑片时，电流表示数改变而电压表指针不动，以下原因可能是()图实－8－415/48A．灯泡中灯丝已烧断B．滑片接触不良C．灯泡内部短路D．滑动变阻器A端接触不良解析：由图知，若电压表电阻无穷大，移动滑片时，因电流表示数有改变，故和电流表串联回路中不存在断点，故A错。若滑片接触不良，电路中不可能有电流，故B错。若滑动变阻器A端接触不良，滑片移动时电流表和电压表读数均改变，故D错。若灯泡内部短路则灯泡两端电压为零，电压表指针不变，移动滑片时，只有电流表指针改变，故选C。答案：C16/482．如图实－8－5甲所表示是某试验小组测定电阻约为10Ω小灯泡伏安特征曲线电路图，图乙是他们按照图甲所表示电路在实物上连线示意图，教师检验发觉有一根导线一端接错了地方，请你在图乙中这根连线上画上“×”，并直接在图上画出这根导线正确连线。图实－8－517/48解析：由题图甲可看出，测量小灯泡伏安特征曲线供电电路图是分压式接法，测量电路是安培表外接法。正确连线如图所表示。答案：看法析18/48数据处理与误差分析

[例2]表格中所列数据是测量小电珠U－I关系试验数据：0.2150.2050.1950.1800.1500.1000.0500.000I(A)3.02.52.01.51.00.50.20.0U(V)(1)分析表格内试验数据可知，应选取试验电路图是图实－8－6中________(选填“甲”或“乙”)；19/48图实－8－6(2)在图实－8－7所表示方格纸内画出小电珠U－I曲线。分析曲线可知小电珠电阻值随I变大而________(选填“变大”“变小”或“不变”)；20/48图实－8－7(3)如图实－8－8所表示，用一个定值电阻R和两个上述小电珠组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3V电源上。已知流过电阻R电流是流过电珠L2电流两倍，则流过电珠L1电流约为________A。图实－8－821/48[解析](1)从表中数据可看出，电珠两端电压能够从零开始调整，这说明滑动变阻器应选取分压接法，故应选取甲图。

(2)在方格纸上依据U－I数据描点、连线，其U－I图象如图实－8－9所表示。随U和I增大，图线上各点与坐标原点连线斜率越来越大，故其电阻变大。图实－8－922/48(3)因流过电阻R电流是流过电珠L2电流两倍，则流过灯L1电流是流过灯L2电流3倍，而灯L1、L2两端电压之和为3V，在(2)描出U－I图象中，找出一个电流I对应电压U1，再找出3I对应电压U2，直到U1＋U2＝3V为止。最终得出结果，流过电珠L1电流为0.21A

[答案](1)甲(2)U－I图线看法析变大(3)0.2123/48[题组演练]3．(·广东高考)在“描绘小电珠伏安特征曲线”试验中，所用器材有：小电珠(2.5V,0.6W)，滑动变阻器，多用电表，电流表，学生电源，开关，导线若干。(1)粗测小电珠电阻，应选择多用电表________倍率电阻挡(请填写“×1”“×10”或“×100”)；调零后，将表笔分别与小电珠两极连接，示数如图实－8－10甲所表示，结果为________Ω。24/48图实－8－10(2)试验中使用多用电表测量电压，请依据试验原理图乙完成实物图实－8－11中连线。25/48图实－8－1126/48(3)开关闭合前，应将滑动变阻器滑片P置于________端。为使小电珠亮度增加，P应由中点向________端滑动。(4)下表为电压等间隔改变测得数据，为了取得更准确试验图象，必须在相邻数据点________间多测几组数据(请填写“ab”“bc”“cd”“de”或“ef”)。0.2440.2160.1850.1560.1220.000I/A2.502.001.501.000.500.00U/Vfedcba数据点27/48解析：(1)因为小电珠电阻比较小，故应该选“×1”倍率，由题图读得电阻为7.5Ω。(2)因为小电珠电阻比较小，故伏安法测量时应该用电流表外接法，测量电压应该从零开始，故滑动变阻器要用分压式接法，实物连接如图所表示。28/48(3)开关闭合前滑片P应置于a端，为了使小电珠亮度增加，应使滑片从中点向b端滑动。(4)ab之间电流增加了0.122A，其它段电流依次增加了0.03A左右，所以需要在ab之间将电流分为0.030A、0.060A、0.090A，分别测出对应电压值。答案：(1)×17.5(2)看法析图(3)a

b(4)ab29/484．(·四川高考)某学习小组同学拟探究小灯泡L伏安特征曲线，可供选取器材以下：小灯泡L，规格“4.0V,0.7A”；电流表A1，量程3A，内阻约为0.1Ω；电流表A2，量程0.6A，内阻r2＝0.2Ω；电压表V，量程3V，内阻rV＝9kΩ；标准电阻R1，阻值1Ω；标准电阻R2，阻值3kΩ；滑动变阻器R，阻值范围0～10Ω；学生电源E，电动势6V，内阻不计；开关S及导线若干。30/48图实－8－12图实－8－1331/48(1)甲同学设计了如图实－8－12甲所表示电路来进行测量，当经过L电流为0.46A时，电压表示数如图乙所表示，此时L电阻为________Ω。(2)乙同学又设计了如图实－8－13甲所表示电路来进行测量，电压表指针指在最大刻度时，加在L上电压值是________V。(3)学习小组认为要想更准确地描绘出L完整伏安特征曲线，需要重新设计电路。请你在乙同学基础上利用所供器材，在图实－8－13乙所表示虚线框内补画出试验电路图。并在图上标明所选器材代号。32/48(2)电压表与电阻R2串联，电压表两端电压3V，依据串联电路电阻与电压关系，电阻R2两端电压为1V，灯泡L两端电压为电压表和电阻R2两端电压之和，即为4V；(3)如图所表示。答案：(1)5(2)4(3)看法析图33/48试验改进与创新[例3]

(·丹东调研)小灯泡灯丝电阻会随温度升高而变大，因而引发功率改变。一研究性学习小组在试验室经过试验研究这一问题，试验室备有器材是：电压表(0～3V，约3kΩ)，电流表(0～0.6A，约0.1Ω)，电池，开关，滑动变阻器，待测小灯泡，导线若干。试验时，要求小灯泡两端电压从0逐步增大到额定电压。

(1)在虚线框内画出试验电路图。34/48(2)依据试验测得数据描绘出如图实－8－14所表示U－I图象，小灯泡电压随电流改变曲线，由此可知，小灯泡电阻R随温度升高而________。(填：变大、不变、变小)图实－8－1435/48(3)假如一电池电动势为2V，内阻为2.5Ω。请你依据上述试验结果，确定小灯泡接在该电池两端，小灯泡实际功率是________W。

[解析]依据题目要求，小灯泡两端电压从0逐步增大到额定电压，应该设计成份压电路；因为小灯泡电阻不大，电流表内接。由小灯泡电压随电流改变曲线可知，图线上点纵横坐标比值随电流增大而增大，说明小灯泡电阻R随电流增大而增大。而电流增大则造成灯丝温度升高，所以小灯泡电阻R随温度T升高而增大。36/48在题给小灯泡电压随电流改变曲线上作出电池伏安特征曲线，该曲线与小灯泡电压随电流改变曲线交点对应纵横坐标值(0.40,1.10)即为小灯泡电压和电流，小灯泡实际功率是P＝UI＝1.10×0.40W＝0.44W。图实－8－1537/48[答案](1)试验电路图如图实－8－16所表示。图实－8－16(2)变大(3)0.44(0.39～0.48都得分)38/48

一、本题创新点分析

1.源于教材——本例所用器材和试验电路图与教材试验是相同。

2.高于教材——本例试验目标不是描绘小灯泡伏安特征曲线，而是研究功率改变规律。

二、本试验还能够从以下方面进行改进创新

试验器材创新怎样测定和描绘一只标有“220V，40W”白炽灯丝伏安特征曲线？

提醒：能够利用交流电及可调变压器来进行测定。39/48[题组演练]5．太阳能是一个清洁、“绿色”能源。在我国上海举行世博会上，大量利用了太阳能电池。太阳能电池在有光照时，能够将光能转化为电能，在没有光照时，能够视为一个电学器件。某试验小组依据测绘小灯泡伏安特征曲线试验方法，探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)I—U特征。所用器材包含：太阳能电池，电源E，电流表A，电压表V，滑动变阻器R，开关S及导线若干。40/48(1)为了到达上述目标，请将图实－8－17甲连成一个完整试验电路图。(2)该试验小组依据试验得到数据，描点绘出了如图乙所表示I—U图象，由图可知，当电压小于2.00V时，太阳能电池电阻________(填“很大”或“很小”)；当电压为2.80V时，太阳能电池电阻约为________Ω。图实－8－1741/48解析：(1)试验电路如图所表示。答案：(1)看法析图(2)很大1.0×103(965～1040)42/486．(·郑州模拟)如图实－8－18甲所表示为某同学试验得到小灯泡灯丝电阻U－I关系曲线图。图实－8－18