5. 实验：描绘 I-U 特性曲线（教学课件）物理教科版必修第三册

该高中物理课件聚焦“描绘I-U特性曲线”实验，核心涵盖伏安特性曲线概念、线性与非线性元件区别及小灯泡实验原理与操作。课堂导入通过导体A和B的电压电流表格数据及U-I、I-U图线对比，衔接电阻概念，搭建从理论到实验的学习支架，助学生梳理知识脉络。 其亮点是以科学探究为主线，完整呈现实验目的、步骤、数据处理及误差分析，融合科学思维（图线斜率意义分析、电阻随温度变化推理）与物理观念（线性与非线性元件的物理观念建构）。实验环节详解分压接法与数据记录，课堂练习结合实测数据作图及规律总结，助力学生提升实验操作与数据分析能力，教师可直接利用结构化内容突破重难点，提高教学效率。

第五节 实验：描绘 I-U 特性曲线 教科版（2019）高中物理必修第三册 第二章 电路及其应用 @HY 学习目标——物理学科素养 1.知道I－U 特性曲线及其特点，知道线性元件与非线性元件的区别。 2.掌握描绘小灯泡的I－U 特性曲线的原理和方法，会用图像法处理实验数据。 教学重难点 教学难点 教学重点 亲自动手实验经历科学探究过程，滑动变阻器的分压接法涉及到四根线三个接头，学生特别容易接错或者绕线。 小灯泡I-U特性曲线的描绘及曲线变化规律分析 伏安特性曲线 图线斜率的物理意义是电阻的倒数 I U O B A 1、概念：通过某种电学元件的电流I随电压U变化的实验图线 伏安特性曲线 10 U/I 5 0.40 0.30 0.20 0.10 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 0.50 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 电压（V） 电流（A） 电流（A） B 导体 A I U O B A I U O B A I-U图线 U-I图线 伏安特性曲线 （1）对于金属导体，当温度不变时，其伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，其电阻为定值，如图所示，具有这种伏安特性曲线的元件称为线性元件。 I O U O I U （2）对气态导体，如日光灯管中的气体，以及某些导体器件，如晶体管等并不适用。在这种情况下，其伏安特性曲线不是直线,这种电学元件称为非线性元件。 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 (1)描绘小电珠的伏安特性曲线. (2)分析伏安特性曲线的变化规律. 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 2.电流表外接：因为小电珠(2.5 V,0.3 A)电阻很小，如果电流表内接，电流表分压明显，误差明显较大。为较为准确测出电压、电流，电流表采用外接法。 滑动变阻器采用分压式：使电压能从0开始连续变化。 1.用电流表测出流过小电珠的电流，用电压表测出小电珠两端的电压，测出多组(U、I)值，在U-I坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，即得到小电珠的伏安特性曲线。 3.滑动变阻器的限流接法和分压接法 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 小电珠（2.5 V，0.3 A）、4 V~6 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 1.连接电路 确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按右图的原理图连接好实验电路。 2.测出小电珠在不同电压下的电流 (2)改变滑动变阻器滑片的位置,测出10组左右不同的电压值U对应的电流值I,并将测量数据填入表格. U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 I/A (1)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片应移到最左端,以使开关闭合时小电珠两端的电压能从零开始变化.同时,这样做也可防止开关刚闭合时小电珠两端的电压过大而烧坏灯丝. 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 (1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立坐标系。 3.画出伏安特性曲线 (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，就得到小电珠的伏安特性曲线。 4.拆除电路，整理仪器。 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 1.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，电流表外接，则电流示数过大。 2.测量时读数带来误差。 3.在坐标纸上描点、作图带来误差。 实验目的 实验器材 实验步骤 实验原理 数据处理 误差分析 注意事项 2.本实验要作出U-I图象，要求测出一组包括零在内的电流、电压值,故控制电路必须采用分压接法。 1.本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。 3.为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端。 4.加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。 5.连图线时曲线要平滑,不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧,绝对不要画成折线。 一、实验设计 2、控制电路的设计 1、测量电路的设计 二、实验操作 三、结论分析 小灯泡的电阻随温度的升高而增大 课堂小结 1．如图所示是电阻R的I—U图象，图中α=45°， 由此得出（   ） A．欧姆定律适用于该元件 B．电阻R=0.5Ω C．因I—U图象的斜率表示电阻的倒数，故 D．在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量2.0C A 课堂练习 2．(多选)如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是（  ） A. R1∶R2=1∶3 B. R1∶R2=3∶1 C. 将R1与R2串联后接于电源上,则电流比I1∶I2 = 1∶3 D.将R1与R2并联后接于电源上,则电流比I1∶I2 = 3∶1 AD 课堂练习 3.某同学在做测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中得到如下一组U和I的数据 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 U/V 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 0.190 0.200 0.205 发光情况 不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 （1）在下图中画出I—U图线. （2）从图线上可以看出，当小灯泡的电功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情是 。 （3）这表明导体的电阻随着温度的升高而 。 逐渐增大 增大 课堂练习 4.某学习小组通过实验来研究一小灯泡的伏安特性曲线.他们在实验中测得小灯泡两端的电压与通过它的电流的数据如表: 利用表格中数据描绘出小灯泡的伏安特性曲线： 课堂练习 课堂练习 $$