第2章 5 实验：描绘I U特性曲线（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（教科版2019）

5　实验：描绘I­U特性曲线 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 实验必备 自主探究 实验研析 创新学习 课堂检测 素养达标 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 一、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。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 二、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。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 三、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，按如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)。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 四、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。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 五、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。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 六、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．闭合开关S前，滑动变阻器的触头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。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 4．I­U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。 5．当小灯泡的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关。 6．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。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 实验原理与操作 　以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤： 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 A．闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数(I，U)，移动滑动变阻器的滑动触头，每移动一次记下一组(I，U)值，共测出12组数据； B．将电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路。电流表外接，滑动变阻器采用分压式，如图所示； C．调节触头位置，使闭合开关前触头处于滑动变阻器的左端； D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 (1)以上各步骤中存在错误或不妥之处的是______，应如何改正： ___________________。 [答案]　(1)见解析 (2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列：___________。 BCAD 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　(1)错误或不妥的步骤是A、C、D。A步骤：测量不同电压下的电流值I时，应先预设各组数据中的电压U或电流I的值，而不是随意测，随意测时会使描点疏密不均匀，画图线时出现较大误差，甚至无法画出I­U图线。C步骤：闭合开关前应使小灯泡两端电压为零，即触头应置于滑动变阻器最右端。D步骤：应将各点用平滑的曲线连接。 (2)实验先后顺序为BCAD。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 数据处理与分析 图为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3 V。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 (1)在方框图中画出与实物电路相应的电路图。 [答案]　 (1)图见解析 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 [解析]　(1)由实物电路图知滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法。 教科物理 必修 第三册 返回导航 下页 上页 (2)完成下列实验步骤： ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，应停留在滑动变阻器_______ (选填“左”或“右”)端； ②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增