2.5实验描绘IU特性曲线课件高二上学期物理教科版

第一章静电场2.5实验：描绘I-U特性曲线教科版（2019）高中物理必修第三册目录1234新课导入学习目标新课讲解经典例题5课堂练习6课堂小结学习目标1.进一步掌握滑动变阻器的两种接法与电流表内接法、外接法的选择。2.能根据需要正确选择测量仪器及电表量程、3.会根据所得的实验数据分析小灯泡的伏安特性曲线，并进行相关分析。4.尝试进行实验误差的分析，了解测量中减小误差的方法。一、伏安特性曲线(I-U图线)

图线斜率的物理意义是电阻的倒数IUOBA1、概念：通过某种电学元件的电流I随电压U变化的实验图线

10U/I50.400.300.200.100.501.001.502.002.500.500.250.200.150.100.05电压（V）电流（A）电流（A）

B导体

AIUOBAIUOBAI-U图线U-I图线

2、线性元件和非线性元件（1）对于金属导体，当温度不变时，如欧姆定律所描述的，电流跟电压成正比，其伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，其电阻为定值，如图所示，具有这种伏安特性曲线的元件称为线性元件。IOUOIU（2）对气态导体，如日光灯管中的气体，以及某些导体器件，如晶体管等并不适用。在这种情况下，其伏安特性曲线不是直线,这种电学元件称为非线性元件。

据部分电路的欧姆定律知，定值电阻R两端的电压U与电流I成正比，即U=IR，其I-U图线是一条过原点的直线。由于小灯泡灯丝的电阻率随着温度的升高而增大，其电阻也随着温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线。

U/VI/AO1.电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法”。2.电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法”。AVRxAVRx因电流表有分压、电压表有分流作用,两种方法测量电阻都有误差，那么，实际应用中该如何选择呢？1.电流表的两种接法二、电流表的两种接法电压表示数：电流表示数：1.电流表外接法时AVRx误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小。测量小电阻，即Rx<<RV情况下，使用外接法误差较小。

2.伏安法测电阻误差分析电压表示数：电流表示数：误差来源于电流表的分压，分压越小，误差越小。测量大电阻，即Rx>>RA情况下，使用内接法误差较小。

AVRx2.电流表内接法时若伏特表示数有明显变化，用外接；若安培表示数有明显变化，用内接。（3）试探法VASabR按内外接的方式依次连接，观察电流表、电压表示数变化情况。类别电流表内接法电流表外接法实验电路误差来源电压表的分流电流表的分压测量结果适用于测量小电阻（R<<RV）大电阻（R>>RA）记忆口诀大内偏大小外偏小测量电路误差分析及选用

比值法内接法：外接法：试触法选用原则测量结果偏大测量结果偏小URUAIRIA消除误差Ⓐ内阻已知：Ⓥ内阻已知：1．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(I，U)值，在I－U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．2．电流表外接：因为小灯泡的电阻很小，如果电流表内接，误差明显较大；滑动变阻器采用分压式接法，使电压能从零开始连续变化．一、实验原理二、电路设计滑动变阻器采用“分压接法”.可使小灯泡两端的电压从零开始连续变化。安培表采用“外接法”.可使测出的小灯泡的电压、电流更准确。测量电路:

测导体R的电流、电压分压电路：(控制电路)

可以提供从零开始连续变化的电压三、实验器材“3.8V0.3A”的小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电键、导线、坐标纸、铅笔1.注意事项：①连接电表应注意量程选用正确，正、负接线柱不要接错。②各导线都应接在接线柱上，不应在导线中间出现分叉。③对于滑动变阻器的连接，要搞清楚接入电路的是哪一部分电阻，在接线时要特别注意不能将线接到滑动触头上。2.基本方法：①画出实验电路图。②分析各元件连接方式，明确电流表与电压表的量程。实物图连线基本方法和注意事项用0.5毫米黑色墨迹签字笔描清楚，连线方式应是单线连接，连线顺序应先画串联电路，再画并联电路。一般先从电源正极开始，到电键，再到滑动变阻器等。按顺序以单线连接方式将干路中要串联的元件依次串联起来；然后连接支路将要并联的元件再并联到电路中去。连接完毕，应进行检查，检查电路也应按照连线的方法和顺序。连线口诀：有图到物、接线到柱先串后并、量程清楚线不交叉就近接入四、实验步骤（1）按照如图所示的电路图连接成实验电路（安培表外接，滑动变阻器用分压式，开关处于断开状态，变阻器触头位于电压表读数为零处）何处？

(2)闭合开关S，移动滑动变阻器触头位置，测出12组不同的电压值U和电流值I。并将测量数据填入表格。

U/V00.20.40.60.81.01.21.62.02.42.83.23.63.8

I/A

(3)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴建立坐标系。在坐标系上描出各组数据所对应的点，将描出的点用平滑的曲线连结起来。就得小灯泡的伏安特性曲线。

I/AU/V00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25..............

(4)拆除电路，整理仪器。2.为使小灯泡上的电压能零开始连续变化，滑动变阻器应采用

连接。1.小灯泡的电阻很小。当它与电流表串联时，电流表的分压影响很大，故为了准确测出小灯泡的伏安特性曲线，故电流表应采用

接法。外分压式3.本实验中，开关S闭合前应把滑动变阻器的滑动触头置于

的位置。电压表读数为零4.小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线I—U图线应为斜率

曲线。渐小5.画I—U曲线时不要画成折线，而应当画成平滑的曲线，对误差较大的点应当舍弃。注意事项：1．由于电压表、电流表不是理想电表，电表内阻对电路的影响会带来误差．2．电流表、电压表的读数带来误差，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．误差分析典例分析【例题1】用内阻为3000Ω的电压表和内阻为10Ω的电流表测电阻，在图甲、乙两种情况下，电压表的示数都是60V，电流表的示数都是0.2A，则R1的测量值为

Ω，真实值是

Ω，R2的测量值为

___Ω，真实值是

Ω。乙300290300333R1甲VAR2VA典例分析【例题2】如图所示为用伏安法测电阻的部分电路图，因为不知道待测电阻RX的大概值，所以不能确定线路的接法。为了减小误差，可在电路接好后将电压表的一个接线端K分别与M、N接触，观察电压表和电流表的计数哪一个有明显的变化。下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中，正确的是：（）A、若电流表读数有明显的变化，则K应接在M点B、若电流表读数有明显的变化，则K应接在N点C、若电压表读数有明显的变化，则K应接在M点D、若电压表读数有明显的变化，则K应接在N点BC典例分析

例3.某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组U和I的数据编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光典例分析（1）在下图中画出I—U图线.（2）从图线上可以看出，当小灯泡的电功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情是

。（3）这表明导体的电阻随着温度的升高而

。逐渐增大增大课堂练习1.如图所示，在使用伏安法测量电阻Rx时，有两种电路连接方法如图中a、b所示．以下说法中正确的是（）A．当Rx<<RV时，用a图测量误差较小B．当Rx<<RV时，用b图测量误差较小C．Rx比RV小得越多，采用b图时，由于电流表分压而引起的误差越小D．Rx比RV大得越多,采用a图时,由于电流表的分压而引起的