5. 实验：描绘 I-U 特性曲线（导学案）物理教科版必修第三册

该高中物理导学案围绕“描绘小灯泡I-U特性曲线”实验展开，引导学生理解伏安特性曲线意义，区分线性与非线性元件，掌握滑动变阻器分压式接法。通过知识回顾衔接“测量金属的电阻率”实验中的游标卡尺、螺旋测微器使用，搭建前后知识支架。 资料突出科学探究过程，引导学生独立搭建实验装置、规范操作仪器、系统采集数据并绘制曲线，培养科学探究能力。通过对比分析电路接法、归纳电阻随温度变化规律，提升科学思维与物理观念，配套练习题强化应用，助力学生形成严谨求实的科学态度。

5.实验：描绘I-U特性曲线 导学案 1.物理观念：理解伏安特性曲线的物理意义，能区分线性元件(如定值电阻)与非线性元件(如小灯泡)的I-U图像特征；掌握滑动变阻器分压式接法的原理及其在实验中的必要性，理解其对电压调节范围的影响。 2.科学思维：能根据实验目的选择合适的电路设计方案，比较限流式与分压式接法的适用条件；能通过对实验数据的分析，归纳出小灯泡电阻随温度升高而增大的规律，并解释其非线性特性的成因。 3.科学探究：能独立完成实验装置的搭建，正确连接电路，规范使用电压表、电流表和滑动变阻器；能系统地采集多组电压与电流数据，合理设计记录表格，并利用描点法绘制伏安特性曲线。 4.科学态度与责任：在实验过程中养成严谨求实的科学态度，尊重实验数据，不随意篡改或忽略异常值；增强安全用电意识，遵守实验室规则，培养团队协作精神与责任担当。 重点：小灯泡I-U特性曲线的描绘及曲线变化规律分析。 难点：学生通过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四根线三个接头，学生特别容易接错或者绕线。 【知识回顾】 第4节 实验：测量金属的电阻率 一、游标卡尺 1.构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺。 2.分类： 3.读数=主尺整mm值 + 游标尺的对齐刻度数×精确度。 二、螺旋测微器 1.构造 2.原理 精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周，F前进或后退0.5mm。可动刻度E上的刻度为50等份，每一小格表示0.01mm。 3.读数方法 测量读数=固定刻度+半刻度+可动刻度（+估读位）。 三、实验：测量金属的电阻率 【自主预习】 第5节 实验：描绘I-U特性曲线 一、伏安特性曲线 1.伏安特性曲线 用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出的I－U图像叫作导体的伏安特性曲线。 2.线性元件和非线性元件 (1)线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液。 (2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件，如气态导体和半导体元件。 二、实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 思考与讨论1 一、伏安特性曲线 1.如图所示，同学们能类比我们学过的图像，说说I-U图像的斜率有什么物理意义吗？ 答案 图线斜率的物理意义是电阻的倒数。 2.如图，请同学们注意观察这两条伏安特性曲线，说说它们有什么不同？ 答案 一条是直线，另一条是曲线。 思考与讨论2 二、实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 1.下面我们通过实验描绘小灯泡的I-U特性曲线，看看它是什么形状？小组讨论，简要说说我们的实验目的是什么？ 答案 (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。 2.小组讨论，说说需要哪些实验器材？ 答案 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。 3.小组讨论，说说该实验的实验步骤？ 答案 （1）连接电路。电路图如图所示 （2）测出小电珠在不同电压下的电流。表格如下 （3）画出伏安特性曲线。 （4）拆除电路，整理仪器。 4.误差分析主要来自哪儿呢？ 答案 （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。 5.实验过程中，应注意些什么？ （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。 （2）本实验要作出I-U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。 （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。 课堂小结： 描绘小灯泡的伏安特性曲线是高中阶段重要的电学实验之一,该实验的探究过程可以培养学生提出问题、收集证据、解释现象、合作交流等实验探究中的核心素养。 1．如图所示是电阻R的I－U图象，图中α=45°，由此得出(　A　) A．欧姆定律适用于该元件 B．电阻R=0.5 Ω C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R==1.0 Ω D．在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是2.0 C 2．如图所示，图线1表示的导体的电阻为，图线2表示的导体的电阻为，则下列说法正确的是（　AD　） A． B． C．将与串联后接于电源上，则电流比：=1：3 D．将与并联后接于电源上，则电流比：=3：1 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 （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，灯丝电阻的变化情况是 。 （3）这表明导体的电阻随着温度的升高而 。 答案 （2）逐渐增大 （3）增大 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： 答案 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.实验：描绘I-U特性曲线 导学案 1.物理观念：理解伏安特性曲线的物理意义，能区分线性元件(如定值电阻)与非线性元件(如小灯泡)的I-U图像特征；掌握滑动变阻器分压式接法的原理及其在实验中的必要性，理解其对电压调节范围的影响。 2.科学思维：能根据实验目的选择合适的电路设计方案，比较限流式与分压式接法的适用条件；能通过对实验数据的分析，归纳出小灯泡电阻随温度升高而增大的规律，并解释其非线性特性的成因。 3.科学探究：能独立完成实验装置的搭建，正确连接电路，规范使用电压表、电流表和滑动变阻器；能系统地采集多组电压与电流数据，合理设计记录表格，并利用描点法绘制伏安特性曲线。 4.科学态度与责任：在实验过程中养成严谨求实的科学态度，尊重实验数据，不随意篡改或忽略异常值；增强安全用电意识，遵守实验室规则，培养团队协作精神与责任担当。 重点：小灯泡I-U特性曲线的描绘及曲线变化规律分析。 难点：学生通过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四根线三个接头，学生特别容易接错或者绕线。 【知识回顾】 第4节 实验：测量金属的电阻率 一、游标卡尺 1.构造： 、 (主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺。 2.分类： 3.读数=主尺整mm值 + 游标尺的 刻度数×精确度。 二、螺旋测微器 1.构造 2.原理 精密螺纹的螺距为0.5mm，即D每旋转一周，F前进或后退0.5mm。可动刻度E上的刻度为50等份，每一小格表示 。 3.读数方法 测量读数= 刻度+半刻度+可动刻度（+估读位）。 三、实验：测量金属的电阻率 【自主预习】 第5节 实验：描绘I-U特性曲线 一、伏安特性曲线 1.伏安特性曲线 用纵坐标表示 ，用横坐标表示 ，这样画出的I－U图像叫作导体的伏安特性曲线。 2.线性元件和非线性元件 (1)线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的 ，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液。 (2)非线性元件：伏安特性曲线是一条 ，欧姆定律不适用的元件，如气态导体和半导体元件。 二、实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 思考与讨论1 一、伏安特性曲线 1.如图所示，同学们能类比我们学过的图像，说说I-U图像的斜率有什么物理意义吗？ 2.如图，请同学们注意观察这两条伏安特性曲线，说说它们有什么不同？ 思考与讨论2 二、实验：描绘小电珠的伏安特性曲线 1.下面我们通过实验描绘小灯泡的I-U特性曲线，看看它是什么形状？小组讨论，简要说说我们的实验目的是什么？ 2.小组讨论，说说需要哪些实验器材？ 3.小组讨论，说说该实验的实验步骤？ 4.误差分析主要来自哪儿呢？ 5.实验过程中，应注意些什么？ 课堂小结： 描绘小灯泡的伏安特性曲线是高中阶段重要的电学实验之一,该实验的探究过程可以培养学生提出问题、收集证据、解释现象、合作交流等实验探究中的核心素养。 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=0.5 Ω C．因I－U图象的斜率表示电阻的倒数，故R==1.0 Ω D．在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是2.0 C 2．如图所示，图线1表示的导体的电阻为，图线2表示的导体的电阻为，则下列说法正确的是（　　） A． B． C．将与串联后接于电源上，则电流比：=1：3 D．将与并联后接于电源上，则电流比：=3：1 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 （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，灯丝电阻的变化情况是 。 （3）这表明导体的电阻随着温度的升高而 。 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： 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $