第2章 5 实验：描绘I U特性曲线（课件PPT）-【精讲精练】2024-2025学年高中物理必修第三册（教科版2019）

5　实验：描绘I­U特性曲线 第二章　电路及其应用 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 目 录 预习案 01 探究案 02 CONTENTS 提升案 03 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 预习案 必备知识·问题导学 01 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 探究案 关键能力·互动探究 02 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 提升案 随堂演练·基础落实 03 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 谢谢观看 返回目录 第二章　电路及其应用 物理·必修 第三册(配JK版) 1 [学业要求与核心素养] 1．了解实验原理，并会选择测量仪器。 2．会分析选择测量电路。 3．会处理实验数据。 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，按上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。 题型一　实验原理及器材的选取 　有一个小灯泡上标有“4 V　0.5 A”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I­U图线。现有下列器材供选用： 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(最大阻值500 Ω) F．滑动变阻器(最大阻值5 Ω) G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干 (1)实验时，选用____________(填“图甲”或“图乙”)的电路图来完成实验。 (2)实验中所用电压表应选____________，电流表应选用____________，滑动变阻器应选用____________。(填序号) (3)把图丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图。 [解析]　描绘小灯泡伏安特性曲线，需要电压从零开始变化，故采用分压式接法。 小灯泡额定电压为4 V，电源电动势为6 V，故应选择5 V量程电压表，小灯泡额定电流为0.5 A，故应选择0.6 A量程的电流表，滑动变阻器采用分压式接法，应选择小阻值。 [答案]　(1)图甲　(2)A　D　F (3) 题型二　实验数据处理 　(2023·长沙高二检测)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，小灯泡的规格为“3.0 V　0.5 A”，实验电路如图所示。现备有下列器材： A．电流表A(量程0～0.6 A，内阻约0.1 Ω) B．电压表V(量程0～3 V，内阻约3 kΩ) C．滑动变阻器R1(0～5 Ω，3.0 A) D．滑动变阻器R2(0～100 Ω，1.25 A) E．电源(电动势为3.0 V) F．开关S和若干导线 (1)为了调节方便，滑动变阻器应选用_________；(请填写选项前对应的字母) (2)请根据实验原理图，用笔画线代替导线，将实物图中的器材连接成完整的实验电路；(不要改动已连接的导线) (3)测得通过小灯泡的电流与加在它两端的电压数据，如下表所示。 组数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 3.00 I/A 0 0.09 0.21 0.34 0.40 0.46 0.50 根据上表中实验数据，在坐标图上作出该灯泡的I­U图线； (4)由图线发现在电流I增大过程中，小灯泡电阻____________。(选填“减小”“不变”或“增大”) [解析]　(1)根据实验电路图可知，滑动变阻器采用的是分压式接法，为了方便实验操作，使得当滑动变阻器滑片滑动时小灯泡两端的电压比较稳定变化，应选择阻值较小的R1，即选C； (2)根据电路图，实物连接如图所示； (3)根据表中实验数据，在坐标图上作出该灯泡的I­U图线如图所示； (4)根据I­U图线的斜率表示电阻的倒数，由所画的图线可看出在电流I增大过程中，图线的斜率在减小，所以小灯泡的电阻在变大。 [答案]　(1)C　(2)(3)见解析图　(4)变大 1．在做测绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，某小组得到如图所示的图像，下列说法正确的是(　　) A．小灯泡的电阻随电压的增大而减小 B．小灯泡的电阻不会发生变化 C．小灯泡的电阻随电流的增大而增大 D．小灯泡的电阻随温度的升高而减小 解析　I­U图像中电流随电压的增大而增大，图像的斜率表示电阻的倒数，由图可知，灯泡电阻随电压(电流)的增大而增大，故A、B错误，C正确；因为电压增大后，使灯泡的温度升高，而灯泡电阻随温度的升高而增大，D错误。 答案　C 2．(2023·广州高二检测)图甲为测绘小灯泡伏安特性曲线实验电路图，图乙为实验所得伏安特性曲线，小灯泡额定电压为3 V。以下说法正确的是(　　) A．开关闭合前滑动变阻器的滑片应该置于最右端 B．图线表明小灯泡的电阻随温度的升高而减小 C．小灯泡正常工作时的电阻为15.0 Ω D．电流表的分压作用导致该实验有误差 解析　开关闭合前滑动变阻器的滑片应该置于最左端，A错误；随电压的增加，图线上各点与原点连线的斜率减小，则电阻增大，即表明小灯泡的电阻随温度的升高而增大，B错误；小灯泡正常工作时电压为3 V，电流为0.2 A，则电阻为R＝eq \f(U,I)＝15 Ω，C正确；此电路采用电流表外接，则电压表的分流作用导致该实验有误差，D错误。 答案　C 3．某同学想测量“3 V　0.5 A”的小灯泡正常发光时的电阻，请回答下面几个问题： (1)下列实验器材中应选择____________；(填入器材序号) A．电流表(量程0～0.6 A, 内阻约1 Ω) B．电流表(量程0～3 A，内阻约1 Ω) C．电压表(量程0～15 V，内阻约10 kΩ) D．电压表(0～3 V，内阻约2 kΩ) E．滑动变阻器(阻值0～100 Ω) F．滑动变阻器(阻值0～10 Ω) G．电源E＝6 V H．开关S，导线若干 (2)在本实验中要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用____________(选填“分压”或“限流”)式接法，电流表应采用____________(选填“内”或“外”)接法； (3)在虚线框中画出实验电路图，并用实线代替导线，将图甲中的器材连接成可供实验的电路； (4)小灯泡为额定电压时，电流表指针如图乙所示，则电流表的示数为____________A，小灯泡此时电阻为____________ Ω。 解析　(1)灯泡额定电流为0.5 A，电流表选择A；灯泡额定电压为3 V，电压表选择D；为方便实验操作滑动变阻器应选择F；实验还需要电源、开关与导线，故需要的实验器材为：ADFGH； (2)本实验要求电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法；由于灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法； (3)滑动变阻器采用分压式接法，电流表采用外接法，电路图如图1所示。根据电路图连接实物，实物连接图如图2所示； (4)电流表最小分度为0.02 A，则电流表读数为0.48 A，小灯泡此时电阻为R＝eq \f(U,I)＝eq \f(3,0.48) Ω＝6.25 Ω。 答案　(1)ADFGH　(2)分压　外　(3)见解析图　(4)0.48　6.25 4．某同学做测绘“2.5 V　0.5 A”小灯泡的伏安特性曲线的实验，实验的实物连线图如图甲所示。 (1)对照甲图，请你在图乙所示的虚线框内画出对应的电路图； (2)某次测量时，电压表、电流表读数如图丙所示，则U＝____________V，I＝____________A； (3)根据多组U、I值，画出伏安特性曲线如图丁所示，则小灯泡的电阻随电压的升高而____________(填“增大”或“减小”)。 解析　(1)对照甲图，电流表外接，滑动变阻器采用分压式接法，故电路图如下： (2)电压表接3 V量程(最小分度是0.1 V，读到百分位)、电流表0.6 A量程(最小分度是0.02 A，读到百分位)，读数分别为U＝1.60 V，I＝0.50 A。 (3)根据欧姆定律R＝eq \f(U,I)，故I－U图像上点与原点连线的斜率的倒数表示电阻阻值，由此可知小灯泡的电阻随电压的升高而增大。 答案 (1)见解析图　(2)1.60　0.50　(3)增大 5．(2022·全国乙卷)一同学探究阻值约为550 Ω的待测电阻Rx在0～5 mA范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V(量程为3 V，内阻很大)，电流表A(量程为1 mA，内阻为300 Ω)，电源E(电动势约为4 V，内阻不计)，滑动变阻器R(最大阻值可选10 Ω或1.5 kΩ)，定值电阻R0(阻值可选75 Ω或150 Ω)，开关S，导线若干。 (1)要求通过Rx的电流可在0～5 mA范围内连续可调，将图(a)所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图； (2)实验时，图(a)中的R应选最大阻值为__________(填“10 Ω”或“1.5 kΩ”)的滑动变阻器，R0应选阻值为____________(填“75 Ω”或“150 Ω”)的定值电阻； (3)测量多组数据可得Rx的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图(b)和图(c)所示，则此时Rx两端的电压为__________ V，流过Rx的电流为____________ mA，此组数据得到的Rx的阻值为____________ Ω(保留3位有效数字)。 解析　(1)电流表内阻已知，电流表与R0并联扩大电流表量程，进而准确测量通过Rx的电流，电压表单独测量Rx的电压；滑动变阻器采用分压式接法，电表从0开始测量，满足题中通过Rx的电流从0～5 mA连续可调，电路图如下： (2)电路中R应选最大阻值为10 Ω的滑动变阻器，方便电路的调节，测量效率高、实验误差小； 通过Rx的电流最大为5 mA，需要将电流表量程扩大为原来的5倍，根据并联分流的规律示意图如下： 根据并联分流，即并联电路中电流之比等于电阻的反比，可知eq \f(4 mA,1 mA)＝eq \f(300 Ω,R0) 解得R0＝75 Ω； $$