第二章 5. 实验：描绘I U特性曲线-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

5．实验：描绘I­U特性曲线 【学习目标】 1．描绘小灯泡的伏安特性曲线　2．分析伏安特性曲线的变化规律　3．会正确选择实验器材和实验电路　4．掌握分析图线的方法，正确进行数据处理 一、实验原理及操作 1．实验目的 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线。 (2)分析伏安特性曲线的变化规律。 2．实验原理和方法 (1)实验电路：小灯泡的电阻很小，电流表采用外接法；因电压要求从零开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法。 (2)曲线形状：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，以I为纵轴、U为横轴画出小灯泡的I ­U图线，由于金属的电阻率(电阻)随温度的升高而增大，其伏安特性曲线不是一条直线。 3．实验器材 小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、直流电源、开关、导线、坐标纸。 4．实验步骤 (1)按实验电路图连接电路。 (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9组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格中。 实验 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U I (4)断开开关，拆除电路，整理器材。 二、数据处理与分析 (一)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。 (二)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，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。 (三)注意事项 1．描绘I­U图线要求电压、电流从零开始变化，因此滑动变阻器采用分压式接法。小灯泡的电阻较小，电流表采用外接法。 学生用书第81页 2．调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压，且要使实验中测出的各组数据均匀，间隔大致相等。 3．作图时两坐标轴的标度要适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线时误差较大的点要舍去，要用平滑的曲线而不能画成折线。 类型一　实验原理与操作 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I­U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，选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由： ___________ ________________________________________________________________________。 (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)把图中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。 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，则电流表应选D。滑动变阻器应选用阻值小的滑动变阻器E。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I­U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 针对练．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有： A．小灯泡：规格为“3．8 V　0．3 A” B．电流表：量程0～0．6 A，内阻约为0．5 Ω C．电流表：量程0～3 A，内阻约为0．1 Ω D．电压表：量程0～5 V，内阻约为5 kΩ E．滑动变阻器：阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A F．电池组：电动势6 V G．开关一只，导线若干 (1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3．8 V 且能方便地进行调节，因此电流表应选________。(填器材前的选项符号) (2)根据你选用的实验器材，画出实验电路图，并将如图所示的器材连成实物电路。 解析：　(1)因小灯泡的