第2章 实验1 测绘小灯泡的伏安特性曲线-2021-2022学年高中物理选修3-1【名师导航】同步Word教参(粤教版)

实验1　测绘小灯泡的伏安特性曲线 [学习目标]　1.[物理观念]理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择．　2.[物理观念]理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用．　3.[科学探究]学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法． 一、电流表的内接法和外接法的比较 1．两种接法的比较 内接法 外接法 电路 误差分析 电压表示数 UV＝UR＋UA>UR 电流表示数IA＝IR R测＝>＝R真 电压表示数 UV＝UR 电流表示数 IA＝IR＋IV>IR R测＝<＝R真 误差来源 电流表的分压作用 电压表的分流作用 2.电流表内、外接的选择方法 (1)直接比较法：当Rx≫RA时，采用内接法，当Rx≪RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”． (2)公式计算法 当Rx>时，电流表用内接法，当Rx<时，电流表用外接法，当Rx＝时，两种接法效果相同． (3)试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法． 二、滑动变阻器两种接法的比较 限流式 分压式 电路组成 变阻器接入电路的特点 采用“一上一下”的接法 采用“两下一上”的接法 调压范围 ～E(不计电源内阻) 0～E (不计电源内阻) 适用情况 负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不大，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起 (1)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调 (2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R 三、测绘小灯泡的伏安特性曲线 1．实验原理 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(U，I)值，在I­U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，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图所示． 2．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． 3．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，按图所示的电路图连接好实物图．(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零) (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． 4．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． (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．实验结果与数据分析 (1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线． (2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化．曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大． 6．注意事项 (1)因I­U图线是曲线，本实验要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I­U图线时纵轴、横轴的标度要适中，使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． 【例1】　在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“3 V　1.8 W”的小灯泡、电源、导线和开关外，还有：电流表A(0～0.6 A，内阻约为0.1 Ω)、电压表V(0～3 V，内阻约为4 kΩ)、滑动变阻器R(0～10 Ω，2 A).实验要求保证器材的安全，灯泡两端的电压能从0连续调节，测量结果尽量准确． (1)为尽可能地减小误差，实验中采用电流表________(选填“内接”或“外接”)，采用正确的方式测出的电阻值________(选填“大于”“小于”或“等于”)电阻的真实值． (2)设计并画出一个合理的电路图． (3)某同学根据电路图连接实物图时，并未连接完整，请用笔画线代替导线完成实物图的连接． (4)根据实物图，开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________(选填“左端”“右端”或“中间”). [解析]　(1)灯泡正常发光时电阻R＝＝ Ω＝5 Ω，>，故电流表采用外接法．采用外接法时，通过灯泡的实际电流小于电流表读数，根据欧姆定律R＝得，测出的电阻值小于电阻的真实值