高中物理人教版选修3-1第二章《恒定电流》第三节 实验测绘小灯泡的伏安特性曲线

实验: 测绘小灯泡的伏安特性曲线 【摘要】本实验是研究性学生实验。要求学生通过实验采集数据，描绘伏安特性曲线，据此，发现其非线性的特征，并分析其主要原因。由于该实验是学生进人高中第一次做恒定电流实验，在连接电路上要给予学生适当的帮助，加强学生良好实验习惯的培养。 实验原理： 根据部分电路欧姆定律, ,可得 ,即在I-U坐标系中,图线的斜率等于电阻的倒数. 电路设计： 测量电路： 由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，可采用电流表外接法。因为是在学习“伏安法测电阻”之前做本实验，教师可以直接给出实验电路，要求学生按电路连接，相关的问题可以在以后的学习中再来讨论。 控制电路： 本实验滑动变阻器采用分压器方式的接法。这样小灯泡的电压变化范围较大(从0开始逐渐增大到接近额定电压),教师可以引导学生进行分析，让学生知道如何改变电压，并知道接通电路前，滑动触点应放在何处(图中的a)。 实验过程： 1.电路的连接。 连接电路,可以先将电源、开关、滑动变阻器(全部电阻)组成串联回路，再将电流表和小灯泡串联后两端接滑动变阻器的滑动触点和另一个固定接线柱。最后把电压表并联到小灯泡两端。实验过程中，注意电流方向和表的正、负接线柱，注意选择合适的量程，量程选择的原则是:在测量值不超过量程的情况下，指针尽量偏转至3/4量程左右。 电路接好后，闭合开关前，要检查滑动变阻器滑动触点的位置，使开始实验时，小灯泡内端的电压为最小。 2.数据的收集与处理 改变小灯泡两端的电压，每改变一次，读出电闭合开关后，移动滑动变阻器的滑动触点，压值和相应的电流值。可以引导学生自已设计记录数据的表格。 U/V I/A 将表格中的数据用描点法画出I-U图象。有条件也可以将数据输入电脑，利在坐标纸上，用电脑软件直接生成I-U图象。 3.问题讨论 要引导学生自己发现问题，并自己解决问题。问题讨论要体现两个层次。 首先，看到伏安特性曲线不是直线，引导学生分析哪部分曲线斜率大，曲线的斜率又表示什么物理意义。让学生明确由于电压、电流的不同，灯泡灯丝的温度不同，电阻不同，造成I-U图象的斜率不同。 其次，要看到，灯两端电压在额定电压附近变化(小灯泡接近正常发光)时，曲线的斜率几乎不变，也就是说，灯丝的电阻变化很小，我们在一般计算