高三物理复习实验九描绘小电珠的伏安特性曲线省公开课一等奖新名师获奖

试验九描绘小电珠伏安特征曲线1/64【试验目标】1.掌握滑动变阻器使用方法及连接方式。2.掌握伏安特征曲线描绘方法。3.了解小电珠伏安特征曲线为何是曲线。2/64【试验原理】1.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I-U坐标系中描出各对应点,用一条平滑曲线将这些点连起来。3/642.电流表外接:因为小电珠电阻较小,假如电流表内接,误差显著较大;滑动变阻器采取分压式,使电压能从零开始连续改变。4/643.滑动变阻器两种接法对比:方式内容限流接法分压接法对比说明两种接法电路图串、并联关系不一样5/64方式内容限流接法分压接法对比说明负载R上电压调整范围

0≤U≤E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闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件6/644.滑动变阻器两种接法选择:(1)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)。(2)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)。7/64(3)两种必须用分压接法情况。①若限流式不能确保安全,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若试验中要求电压从零开始调整,则必须采取分压式电路。8/64【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。9/64【试验过程】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,按图中原理图连接好试验电路。10/642.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。11/64【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。12/64【误差分析】1.系统误差:因为采取是电流表外接法,电流表测量值大于小电珠电流真实值。2.偶然误差:(1)电压表、电流表读数时存在误差。(2)在坐标纸上描点、作图时存在误差。13/64【注意事项】1.电路调整:闭合开关S前,滑动变阻器滑片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小电珠。14/642.图象画法:(1)建立坐标系时,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取标度要合理。(2)I-U图线在U=1.0V左右时将发生显著弯曲,故在U=1.0V左右绘点要密,以防出现较大误差。(3)误差较大点要舍去,I-U图线应是平滑曲线而非折线。15/643.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。16/64热点一试验数据分析和器材选取【典例1】(·厦门模拟)在“描绘小灯泡伏安特征曲线”试验中,小灯泡规格为“3.8V0.3A”,除了开关、导线外,还有以下器材:电压表V:量程0～5V,内阻约5kΩ电流表A1:量程0～500mA,内阻约0.5Ω17/64电流表A2:量程0～100mA,内阻约4Ω滑动变阻器R1:最大阻值10Ω,额定电流2.0A滑动变阻器R2:最大阻值100Ω,额定电流1.0A直流电源E:电动势约6V,内阻约0.5Ω世纪金榜导学号4272218418/64(1)上述器材中,电流表应选________,滑动变阻器应选________。(填器材符号)(2)在电路中全部元器件都完好,且电压表和电流表已调零,闭合开关后,发觉重复调整滑动变阻器,小灯泡亮度发生改变,但电压表、电流表示数不能调为零,则断路导线为________(用图中给出导线符号表示)。19/64(3)经过试验得出了小灯泡I-U图线如图乙,可知在小灯泡上电压为2.0V时,小灯泡电阻是_____Ω。(4)假如把该小灯泡直接接在电动势是2V、内阻是8Ω电源上组成闭合回路,则经过小灯泡电流为______A。20/64【解析】(1)小灯泡额定电流为0.3A,所以电流表应选A1,滑动变阻器采取分压式接法,应选阻值较小滑动变阻器,所以滑动变阻器应选R1。(2)电压表、电流表都有示数,说明a、b、d、e、g、h、f各条导线良好,示数不能调为零,说明滑动变阻器为限流式接法,所以导线c断路。21/64(3)小灯泡上电压为2.0V时,对应电流为0.25A,由欧姆定律可得小灯泡电阻R==8Ω。(4)假如把该小灯泡直接接在电动势是2V,内阻是8Ω电源上组成闭合回路,可在图乙上画出该电源伏安特征曲线,该曲线与小灯泡伏安特征曲线交点对应纵坐标即为经过小灯泡电流,为0.16A。22/64答案:(1)A1R1(2)c(3)8(4)0.1623/64【强化训练】有一个小电珠上标有“4V2W”字样,现在要用伏安法描绘这个电珠I-U图线。有以下器材供选取:A.电压表(0～5V,内阻10kΩ)B.电压表(0～10V,内阻20kΩ)24/64C.电流表(0～0.3A,内阻1Ω)D.电流表(0～0.6A,内阻0.4Ω)E.滑动变阻器(5Ω,1A)F.滑动变阻器(500Ω,0.2A)25/64(1)试验中电压表应选取________,电流表应选取________。(用序号字母表示)(2)为使试验误差尽可能减小,要求电压从零开始改变且多取几组数据,滑动变阻器应选取________。(用序号字母表示)26/64(3)请在虚线框内画出满足试验要求电路图,并把图中所表示试验器材用实线连接成对应实物电路图。27/64【解析】(1)因小电珠额定电压为4V,为确保安全,选取电压表量程应稍大于4V,但不能大太多,量程太大则示数不准确,故选取0～5V电压表,故选A;由P=UI得,小电珠额定电流I==0.5A,故应选择0～0.6A量程电流表,故选D。28/64(2)由题意可知,电压从零开始改变,并要求多测几组数据,故只能采取滑动变阻器分压接法,而分压接法中应选总阻值小滑动变阻器,故选E。29/64(3)小电珠内阻R==8Ω,电压表内阻远大于小电珠内阻,应采取电流表外接法,故电路图和实物连接图如图所表示。答案:(1)AD(2)E(3)图看法析30/64【反思归纳】1.电压表、电流表选取:选取电压表、电流表时考虑到安全性、准确性等原因,普通电流表和电压表“合适量程”应该是使指示值靠近满偏值为好。31/642.滑动变阻器选取:在分压电路中,普通选取全电阻小于用电器电阻滑动变阻器。在限流电路中,普通选取全电阻和用电器电阻相差不多或大几倍滑动变阻器。32/64热点二试验原理了解和电路选取【典例2】(·天津高考)某同学想要描绘标有“3.8V0.3A”字样小灯泡L伏安特征曲线,要求测量数据尽可能准确、绘制曲线完整。可供该同学选取器材除开关、导线外,还有:电压表V1(量程0～3V,内阻等于3kΩ)电压表V2(量程0～15V,内阻等于15kΩ)33/64电流表A1(量程0～200mA,内阻等于10Ω)电流表A2(量程0～3A,内阻等于0.1Ω)滑动变阻器R1(0～10Ω,额定电流2A)滑动变阻器R2(0～1kΩ,额定电流0.5A)定值电阻R3(阻值等于1Ω)定值电阻R4(阻值等于10Ω)定值电阻R5(阻值等于1kΩ)电源E(E=6V,内阻不计)世纪金榜导学号4272218534/64(1)请画出试验电路图,并将各元件字母代码标在该元件符号旁。(2)该同学描绘出I-U图象应是图中______。35/64【解析】(1)用电压表V1和定值电阻R5串联,可改装成量程为U=(rg+R5)=(3+1)V=4V电压表;用量程为200mA电流表A1与定值电阻R4并联可改装为量程为I=Ig+=0.2A+=0.4A电流表;描绘小灯泡伏安特征曲线,电压、电流要求从零开始取值,所以36/64滑动变阻器用分压式接法;该接法中用小阻值滑动变阻器操作方便,故选取滑动变阻器R1;待测小灯泡阻值较小,电流表阻值不能忽略,所以电流表应该选取外接法;故电路如图。37/64(2)小灯泡阻值随温度升高而增大,故该同学描绘I-U图象应该是B。答案:(1)电路如图

(2)B38/64【强化训练】小潘同学在“描绘小灯泡伏安特征曲线”试验中,所用小灯泡规格为“2.5V0.3A”。(1)用试验室“高中学生电源”作为电源,应该选取图甲中________(选填“稳压2A”或“交流3A”)两个接线柱。39/64(2)滑动变阻器应该选__________(选填“R1”或“R2”)。R1:5Ω,2AR2:50Ω,1A40/64(3)小潘同学连接电路之后,合上开关(如图乙所表示),移动滑动变阻器滑片,灯泡发光,电流表和电压表都有正示数。但同桌指出还有一处错误,这处错误是______。41/64(4)试验结束之后,他描绘了如图丙伏安特征曲线,老师一看就判定是错误,老师判定依据是_______。42/64【解析】(1)灯泡用是直流电,故应选取稳压电源,即选择稳压2A。(2)因本试验采取分压接法,故滑动变阻器应选取小电阻,故选R1。43/64(3)因灯泡电阻较小,故本试验应采取电流表外接法。(4)小灯泡电阻随电压增大而增大;而本结果中小灯泡电阻随电压增大而减小;故判断依据为电压增大电阻不应该减小。44/64答案:(1)稳压2A(2)R1(3)电流表应外接(4)电压增大电阻不应该减小45/64【反思归纳】小灯泡伏安特征曲线(1)特点:小灯泡伏安特征曲线(I-U图象)随电压增大逐步向下弯曲,这是因为小灯泡电阻随电压增大而增大造成。(2)应用:①分析、计算小灯泡在某状态下电阻;②分析、计算小灯泡在某状态下功率。46/64热点三试验拓展与创新【典例3】某学习小组探究一小电珠在不一样电压下电功率大小,

试验器材如图甲所表示,现已完成部分导线连接。世纪金榜导学号4272218647/64(1)试验要求滑动变阻器滑片从左到右移动过程中,电流表示数从零开始逐步增大,请按此要求用笔画线代替导线在图甲实物接线图中完成余下导线连接。48/64(2)某次测量,电流表指针偏转如图乙所表示,则电流表示数为__________A。49/64(3)该小组描绘出伏安特征曲线如图丙所表示,依据图线判断,将__________只相同小电珠并联后,直接与电动势为3V、内阻为1Ω电源组成闭合回路,可使小电珠总功率最大,其总功率值约为__________W(保留两位小数)。50/6451/64【创新方向分析】试验数据处理变迁试验目标由分析小电珠电流随电压改变规律变为分析小电珠上其它物理量改变规律,比如分析功率随电压改变规律。52/64【解析】(1)要使电流表示数从零逐步增加,滑动变阻器应采取分压接法,实物接线图如图所表示。53/64(2)因为最小刻度值为0.02A,所以示数为0.44A。(3)电源内阻为1Ω,所以当外电路总电阻等于电源内阻时,消耗电功率最大,此时外电路电压等于内电压等于1.5V,由图知当小电珠电压等于1.5V时电流约为0.38A,此时电阻约为R==3.95Ω,并联后总电阻为1Ω,所以需要4个小电珠,小电珠消耗总功率约为P==2.25W。54/64答案:(1)看法析(2)0.44(3)42.2555/64【强化训练】(·德州模拟)某试验小组同学在学校试验室中发觉一电学元件,该电学元件上标有“最大电流不超出6mA,最大电压不超出7V”,同学们想经过试验描绘出该电学元件伏安特征曲线,他们设计一部分电路如图所表示,图中定值电阻R=1kΩ,用于限流;电流表量程为10mA,内阻约为5Ω;电压表(未画出)量程为10V,内阻约为10kΩ;电源电动势E为12V,内阻不计。56/64(1)试验时有两个滑动变阻器可供选择:A.阻值0～200Ω,额定电流0.3AB.阻值0～20Ω,额定电流0.5A应选滑动变阻器是______(选填“A”或“B”)。正确接线后,测得数据如表:57/64次数12345678910U/V0.003.006.006.166.286.326.366.386.396.40I/mA0.000.000.000.060.501.0