2.5 实验：描绘I-U特性曲线 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

上课啦！老师开讲啦！ 2.5实验二：测量小灯泡的伏安特性曲线 专题实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验目的 1．描绘小灯泡的伏安特性曲线。 （特指I-U曲线） 2．分析伏安特性曲线的变化规律。 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I-U图像中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来，就可以得到小灯泡的伏安特性曲线。 实验原理 电流表外接 分压电路 实验器材 小灯泡(3.8 V,0.3 A)一个、电压表(0～3 V～15 V)与电流表(0～0.6 A～3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。 实验步骤 1．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，按图中的原理图连接好实验电路。 2．把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端（使小灯泡两端电压为零），检查无误后，闭合开关S。 3．移动滑动变阻器滑片位置，测出10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，断开开关S。 4.最后拆除电路，整理仪器。 U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 I/A 实验数据处理 在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，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)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。 实验误差分析 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系统误差。无论内接还是外接都有误差。 实验结果和结论 据欧姆定律知，定值电阻R两端的电压U与电流I成正比，即U=IR，其I—U图线是一条过原点的直线。由于小灯泡灯丝的电阻率随着温度的升高而增大，其电阻也随着温度的升高而增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线。 关于二极管的伏安特性曲线 二极管的单向导电性 （关于电表读数估读）调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示，电流表量程为0.6 A，电压表量程为3 V。所示读数为： ①________、②________、 ③________、④________。 两组数据得到的电阻分别为________和________。 (2)①0.10 A　②0.24 A　③2.00 V　④0.27 V 2.7(±0.1) Ω　8.3(±0.1) Ω 例题1一同学探究阻值约为550Ω的待测电阻Rx在0~5mA范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为3V，内阻很大），电流表A1（量程为1mA，内阻为300Ω），电流表A2（量程1uA，内阻约50Ω），电源E（电动势约为4V，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选10Ω或1.5kΩ），定值电阻R0（阻值可选75Ω或150Ω），开关S，导线若干。 （1）要求通过Rx的电流可在0~5mA范围内连续可调，设计画出实验电路的原理图 ，并画出实物图链接； （2）实验时，R应选最大阻值为 （填“10Ω”或“1.5kΩ”）的滑动变阻器，R0应选阻值为 （填“75Ω”或“150Ω”）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）。 $ 上课啦！老师开讲啦！ 2.5（2）电学实验基础 测电阻实验方法 电学实验选择仪器的一般步骤如下： 先选唯一性器材以及电源。 根据电流和电压的最大值选择电流表和电压表量程。（保证安全、量程合适）（可能涉及到改装优化） 同时满足指针偏转角度要超过量程的三分之一。（精确测量） 根据题中关键语句，如从零开始连续可调等等选择分压电路。分压电路滑动变阻器选择小阻值，限流电路滑动变阻器选择大阻值。考虑内接外接问题。（调节方便）（同时要符合常识） 一、电学实验基础 二、实验专题：测电阻的方法 2.安安法 3.伏伏法 1.伏安法4种（外接或者内接） 4.替代法 5.半偏法 6.其他方法（请同学们自己创新设计） RX A V RX A V RX A V RX V A 1.伏安法4种测电阻 （基本限流和分压；外接和内接） 2.安安法和伏伏法（两表法） 例题1某电阻的额定电压为2V、正常工作时的阻值约500Ω，现要精确测定其正常工作时的阻值Rx。实验室提供的器材有： A、电流表A1(量程50mA，内阻r1约3Ω) B、电流表A2(量程3mA，内阻r2＝15Ω) C、电压表V(量程9V，内阻Rv＝1kΩ) D、定值电阻1(阻值R1＝985Ω) E、定值电阻2(阻值R2＝1985Ω) F、滑动变阻器(0~20Ω) G、蓄电池E(电动势10V，内阻很小) H开关S导线若干 （1）某同学设计的实验电路如图。其中，电表1应选 ，电表2应选 ，定值电阻R应选 (填器材前的序号字母) （2）实验中，调节滑动变阻器的阻值，当电表1的示数x1＝ 时(结果保留１位有效数字)，被测电阻正常工作，此时电表2的示数为x2。 （3）被测电阻正常工作时电阻的表达式Rx＝ (用x1、x2和器材中已知量的符号表示) 3.（等效）替代法测电阻 ①电路图如图所示； ②闭合开关S，把开关S1拨到1，调节滑动变阻器R0，使电流表有一较大的偏角，记录电流表的读数I； ③把开关S1拨到2，调节电阻箱R使电流表的示数与步骤②中相同，仍为I，注意R0保持不变； ④读出电阻箱的阻值为R1； ⑤被测电阻Rx＝R1. 4.半偏法测电阻 考点：半偏法测量电阻（电流表和电压表内阻） 1、半偏法测量电流表的内阻 （半偏电流法） 如图所示，测量电流表的内阻，操作步骤如下： 断开S2、闭合S1，调节R0，使电流表满偏为I0； ②保持R0不变，闭合S2，调节R，使电流表读数为I0 /2； ③由上得RA＝R。 考点：半偏法测量电阻（电流表和电压表内阻） 1、半偏法测量电流表的内阻 （半偏电流法） 这种半偏法测电阻的实验设计，是否存在实验误差？你认为测量值和真实值相比，偏大还是偏小？能说明实验误差产生的原因吗？（定性分析） 结论：R测<R真 半偏法测量电流表的内阻时变阻器R0接入电路的阻值远大于电流表RA阻值 2、半偏法测量电压表电阻 （半偏电压法） 结论： R测＞R真 你认为测量值和真实值相比，偏大还是偏小？能说明实验误差产生的原因吗？（定性分析） 同理半偏法测量电压表的内阻时变阻器R0阻值远小于电压表RV阻值。 五.其他方法：例如电桥法 测量原理电路如图所示，实验中调节电阻箱R3， 当A、B两点的电势相等时，IG＝0，R1和R3两端的电压相等，设为U1； 同时R2和Rx两端的电压也相等，设为U2。 根据欧姆定律有 由以上两式解得＝ ，这就是电桥平衡的条件。 如果R1、R2、R3已知，由该平衡条件可求出被测电阻 $