第10讲 实验：小灯泡的伏安特性曲线（讲义）-2020-2021学年高二物理上册同步训练教师免备课

第10讲 实验：小灯泡的伏安特性曲线 1．会正确选择实验器材和实验电路； 2．掌握电流表的内接法和外接法； 3．掌握滑动变阻器的分压式和限流式接法； 4．会描绘小灯泡的伏安特性曲线； 5．学会分析伏安特性曲线的变化规律. 1．掌握电流表的内接法和外接法； 2．学会分析滑动变阻器的分压式和限流式接法； 3．描绘小灯泡的伏安特性曲线及对小灯泡伏安特性曲线变化规律的分析. 通过如下两个演示实验，让学生观察小灯泡与定值电阻对电流阻碍作用，进而产生一种想探究小灯泡的电阻是如何改变的冲动，然后引入探究小灯泡的伏安特性曲线的课题. 小灯泡伏安特性曲线 1．实验原理 （1）测多组小灯泡的U、I的值，并绘出I—U图象。 （2）由图线的斜率反映电流与电压的关系，进而分析小灯泡的电阻与温度的关系。 2．实验器材 学生电源(4～6V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。 3．实验步骤 （1）确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按实验原理图连接好实验电路。 （2）把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开关S。 （3）移动滑动变阻器滑片位置，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中，断开开关S。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电压U/V 电流I/A （4）拆除电路，整理仪器。 4．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。 5．误差分析 （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。 （3）在坐标纸上描点、作图带来操作误差。 6．注意事项 （1）电路的连接方式 ①电流表应采用外接法：小灯泡的电阻很小，与0～0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。 ②滑动变阻器应采用分压式接法：目的是能使小灯泡两端的电压从零开始连续变化。 （2）闭合开关S前，滑动变阻器的滑片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。 （3）I—U图线在U=1.0V左右将发生明显弯曲，故在U=1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差。 （4）当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录电流表示数I后马上断开开关。 （5）误差较大的点舍去，I—U图线应是平滑曲线而非折线。 例1．在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验时，所用的电流表内阻为几欧，电压表内阻为十几千欧。实验中得到了多组数据，通过描点连线在I—U坐标系中得到了小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示。 （1）在虚线框中画出实验电路原理图，并在图乙中用笔画线代替导线连接电路。 （2）根据图甲，可确定小灯泡的功率P与U2和P与I2的关系，下列示意图中合理的是________。 （3）将被测小灯泡、定值电阻R和电源串联成如图丙所示的电路。电源电动势为6.0V，内阻为1.0Ω。若电路中的电流为0.40A，则定值电阻R所消耗的电功率为____W。 练习1．在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，下列器材中不需要的是（　） A．电流表 B．电压表 C．滑动变阻器 D．欧姆表 练习2．如图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。 （1）根据图甲画出实验电路图。 （2）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6A，电压表量程为3V。所示读数为：①________、②________、③________、④________。两组数据得到的电阻分别为________和________。 练习3．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1Ω)； 电流表(量程为0～250mA，内阻约5Ω)； 电压表(量程为0～3V，内阻约3kΩ)； 电键一个、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20Ω，额定电流1A) B．滑动变阻器(最大阻值1750Ω，额定电流0.3A) （2）实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)。 （3）实验得到小灯泡