第3章 实验3 测绘小灯泡的伏安特性曲线-2020-2021学年高中物理选修3-1【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

实验　测绘小灯泡的伏安特性曲线 一、实验目的 测绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析其变化规律。 二、实验原理 实验方法原理 由于灯丝的电阻率随温度的升高而增大，因此灯丝的电阻随温度的升高而增大。由R＝得，在I－U坐标系中，图线上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数，故画出的小灯泡的I－U图线为曲线。 三、实验器材 学生电源(4～6 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V　0.7 A”或“3.8 V　0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸。 四、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，并按图实Ⅲ－1所示的电路原理图连接好实物图。 图实Ⅲ－1 2．闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，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 1 2 3 4 5 6 7 8 电压U/V 电流I/A 4.断开开关，整理好器材。 五、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。 六、实验结果与数据分析 1．结果：描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线，而是曲线。 2．分析：曲线的斜率变小，即电阻变大，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大。 七、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、作图带来误差。 八、注意事项 1．本实验要作I－U图线，要求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．画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中，以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去。 一、对实验原理、电路连接的考查 [例1]　有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线。现有下列器材供选择： A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ) B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ) C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω) E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A) G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 (1)实验时，选用图实Ⅲ－2甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由： ________________________________________________________________________。 图实Ⅲ－2 (2)实验中所用电压表应选用______，电流表应选用______，滑动变阻器应选用______。(用序号字母表示)。 (3)把图实Ⅲ－3中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。 图实Ⅲ－3 [解析]　因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据。因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V的A而舍弃0～15 V的B，因15 V的量程太大，读数误差大。小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D。滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去。小灯泡内阻为电流表内阻的＝20倍，电压表内阻是小灯泡内阻的＝1 250倍。故电流表采用了外接法。 [答案]　(1)描绘小灯泡的I－U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据　(2)A　D　E　(3)如图所示 二、实验数据的处理 [例2]　某同学在做“测定小灯泡功率”的实验时得到表中U和I的数据。 序号 1 2 3 4 5 6[来源:学科网ZXXK] 7 8 U/V[来源:学.科.网] 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170[来源:学§科§网] 0.190 0.200 0.205 (1)在图实Ⅲ－4上画出I－U图线； 图实Ⅲ－4 (2)从图线上可以看出，当功率逐渐增大时灯丝电阻的变化情况是________； (3)这表明导体的电阻随温度升高而________。 [解析]　(1)根据U、I数据，在坐标纸上找出对应的点，连成平滑曲线，即I－U图线，如