高三物理专题复习实验9描绘小灯泡的伏安特性曲线配套课件

高三物理专题复习实验9描绘小灯泡的伏安特性曲线配套课件实验准备实验目的通过实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律实验原理金属导体的电阻率随温度升高而增大，从而使得金属导体的电阻随温度变化而发生相应的变化一个灯泡，不正常发光和正常发光时灯丝的电阻值可能相差几倍到几十倍它的伏安特性曲线并不是一条直线，即灯丝的电阻是非线性的本实验通过描绘伏安特性曲线的方法来研究钨丝灯泡在某一电压变化范围内，其阻值的变化，从而了解它的导电特性实验器材小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线、坐标纸实验过程实验步骤(1)按电路图连接好电路实验电路图如图 S9-1 所示；实物接线图如图 S9-2 所示图 S9-1图 S9-2(2)检查无误后，将滑片调节至最左边附近，闭合电键，读出一组 U、I 值，记录在表格中(3)再向右依次调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出十组不同的 U、I 值，记录在表格中(4)断开电键，整理好器材数据分析(1)在坐标纸上以 U 为横轴，以 I 为纵轴，并选取适当的单位(2)用描点法在坐标纸上标出各组 I、U 值的对应点位置次数/n12345678910电压/U电流/I(3)用平滑曲线将各点依次连接起来(4)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律.实验分析误差分析(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(2)在坐标纸上描点、作图会带来误差本卷须知URU 图线应为一条过原点的直线但由于小灯泡的灯丝在其两端电压由零增至额定电压的过程中，灯丝温度由室温升高到近2000，灯丝电阻率明显增大，故小灯泡的伏安特性曲线应为曲线(2)实验用的小灯泡通常为“3.8 V0.3 A，其在白炽状态下电阻很小，在室温下电阻更小，为减小实验误差，测量电路应采用电流表外接法(3)为使小灯泡上的电压能从零开场连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接(1)对一纯电阻用电器，有I.因此，当R为定值时，I【自我检测】1某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线实验时，误将电流表和电压表接成如图 S9-3 所示的电路，其他局部连接正确，通电后小灯泡的发光情况是_假设本实验给定电压表(内阻约为 5 k)、电流表(内阻约为 4)、滑动变阻器、电源、开关、小灯泡(额定电压 3.8 V)及导线假设干，要求小灯泡的电压从零开场增大，实验应选择图 S9-4 中的电路图是_该同学描出的伏安特性曲线如图 S9-5 所示，从图中可知小灯泡的阻值随小灯泡两端的电压的增大而_，当给小灯泡加额定电压 3.8 V 时，其电阻为_(结果保存三位有效数字)图 S9-3图 S9-4图 S9-5答案：不亮乙 逐渐增大(或增大)11.9?考点1伏安法测电阻的综合运用重点归纳3控制电路限流和分压的选择：假设滑动变阻器的最大阻值小于待测电阻，那么用分压接法，滑动变阻器的阻值是待测电阻的 110 倍，选用限流接法，假设有特殊要求，如要求电压从零开场增加，要特殊考虑4误差分析：内接法测量值大于真实值，外接法测量值小于真实值典例剖析例1：利用伏安法测电阻时，电源电压是 3 V，电压表有03 V 和 015 V 两个量程，电流表有 00.6 A 和 03 A 两个量程，估计待测电阻的阻值约为 10.那么电压表应选择量程_，电流表应选择量程_(1)此实验的原理是_(2)在虚线框内画出实验电路图，并把图 S9-6 的实物对应连接起来图 S9-6(3)实验中应测量的物理量是 _ 和_，分别用_和_测量(4)连接电路时，开关应_，闭合开关前滑动变阻器滑片应置于_(填“左或“右)端，滑动变阻器的作用是_(5)某次实验，电流表和电压表的示数如图 S9-7 所示，该次实验测得的电阻 Rx 为_.图 S9-7(6)如果要使电流表的示数变为 0.4 A，滑动变阻器滑片应向实物图中的_(填“左或“右)端移动，此时电压表示数为_V.(7)假设实验中所用器材良好，但某同学在实验中发现电流表的指针几乎不动，而电压表的示数却有明显偏转(示数较大)，那么电路中发生故障的原因是_.思维点拨：题目未给出电压表和电流表的内阻，可以按照量程来估算，电流表00.6 A 量程的内阻大约1 左右，03 A量程的内阻大约0.1 左右，而电压表 03 V 量程的内阻大约1000 左右，015 V 量程的内阻接近10 k，可以根据以上的估测来选择内接或外接(6)电流变小，滑动变阻器接入电路的阻值变大，故应向阻值变化大的方向移动，即向左移动，此时电压表示数为UIR2 V.(7)电流表没示数，说明电流表所在支路断路，电压表示数变大，电路断在电压表两接线柱之间，即待测电阻两端接线柱接触不良答案：03 V 00.6 AUI(2)如图 34 所示图 34电流表(3)电阻两端电压 通过电阻的电流 电压表(4)断开 左 改变被测电阻两端电压 (5)5(6)左 2 (7)待测电阻两端接线柱接触不良(1)局部电路的欧姆定律(或R)【触类旁通】1给你一个电流表(内阻可忽略不计)、一节干电池(内阻可忽略不计)、一个开关、一个阻值的电阻 R 和导线假设干，如何测出未知电阻 Rx？(1)画出你设计的电路图(2)简要说明测量步骤(3)写出 Rx 的表达式(3)Rx R.解：(1)如图35 所示图35(2)把Rx 与阻值的电阻R 并联在电路中，用电流表分别测出通过Rx 及阻值R 的电流 Ix 和I.IIx?考点2描绘小灯泡的伏安特性曲线重点归纳1实验前注意检查电表是否指零，如果不指零，要调节定位螺丝使指针指零经过计算可知，小灯泡电阻较小，为了减小误差，电流表采用外接法，为了使小灯泡两端的电压能从零开场连续变化，滑动变阻器应采用分压式接法2实验过程中为了减小误差，电压表量程要进展变换当U3 V 时采用 03 V 量程；当 U3 V 时采用 015 V 量程3闭合开关 S 前，滑动变阻器滑片应移到一端，使开关闭合时小灯泡两端的电压能从零开场逐渐增大，在滑片移动的过程中，加在小灯泡两端的电压不要超过小灯泡的额定电压4画 IU 图线时，不要画成折线，要用平滑曲线连接，如果有个别偏离较远的点应该舍弃典例剖析例2：在“描绘小电珠的伏安特性曲线实验中，用导线 a、b、c、d、e、f、g 和 h 按图 S9-8 所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：图 S9-8图 S9-9(1)假设不管怎样调节滑动变阻器，小电珠亮度能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，那么可能是图 S9-8 中的_(填导线字母)导线断路(2)某同学测出电源和小电珠的UI 图线如图S9-9 所示，将小电珠和电阻 R 串联后接到电源上，要使电路中电流为1.0 A，那么 R_.(3)某同学在实验中还测出 a、b、c 三种元件的伏安特性曲)线分别如图 S9-10 中的甲、乙、丙，以下说法正确的选项是(图 S9-10Aa 能作为标准电阻使用Bb 能作为标准电阻使用Cb 的阻值随电压升高而增大Dc 的阻值随电压升高而增大思维点拨：(1)以滑动变阻器在电路中的功能来考虑，即调节电路，得到多组数据；问题(2)中用闭合电路欧姆定律计算出外电路的总电阻，再从图象中读出对应电流为1.0 A 的小灯泡的电阻，既可求解出定值电阻R 的值解析：(1)调节滑动变阻器，小电珠的亮度发生变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是g 导线断路(2)由电源的UI 图线知电源电动势E3.0 V，内阻r1，当小电珠与电阻串联后，由闭合电路欧姆定律得EI(RrUI0.8.(3)因a 元件的IU 图象是直线，说明a 元件的阻值不变，故可作为标准电阻，A 正确，B 错误因IU 图线斜率的倒数表示电阻值的变化，故C 正确，D 错误答案：(1)g(2)0.8(3)ACR灯)，又由小电珠的UI图线得R灯1.2，解得R【触类旁通】2(2021 年天津卷)要测绘一个标有“3 V 0.6 W小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V，并便于操作已选用的器材有：电池组(电动势为 4.5 V，内阻约 1)电流表(量程为 0250 mA，内阻约 5)电压表(量程为 03 V，内阻约 3 k)电键一个、导线假设干(1)实验中所用的滑动变阻器应选以下中的_(填字母代号)A滑动变阻器(最大阻值 20，额定电流 1 A)B滑动变阻器(最大阻值 1750，额定电流 0.3 A)(2)实验的电路图应选用以下的图_(填字母代号)ABCD(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图 S9-11 所示如果将这个小灯泡接到电动势为 1.5 V，内阻为 5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_W.图 S9-11解析：(1)在测绘小灯泡的伏安特性曲线时，滑动变阻器应该采用分压式连接，而滑动变阻器用小阻值时，便于调节，所以用最大阻值为20 的滑动变阻器，应选项A 正确；(2)因要求小灯泡电压从零开场持续可调，所以滑动变阻器应使用分压式连接，由于小灯泡电阻远小于电压表内阻，电流表应采用外接法，应选B；(3)将小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 的电源两端时，由EUIr 可得I0.30.2U，再在小灯泡的伏安特性曲线图象中作出电源的IU 曲线(如图36 所示),在图象中的两曲线的交点即为小灯泡的电流值与电压值，所以小灯泡消耗的功率PUI0.1 W.图 36答案：(1)A(2)B(3)0.1?方法控制电路的选择用滑动变阻器控制电路时，有两种接法，一种是滑动变阻器分压式接法，一种是滑动变阻器限流式接法1两种控制电路的比较：2.两种控制电路的选择：(1)以下三种情况必须选用分压式接法：要求回路中某局部电路的电流或电压实现从零开场可连续调节时(如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路)当用电器的电阻 RL 远大于滑动变阻器的最大值 R0，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时(因为假设用限流法，RL 两端电压变化不明显)假设采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过 RL 的额定值时，只能采用分压接法(2)以下情况可选用限流式接法：测量时电路的电流或电压没有要求从零开场连续调节，只是小范围内测量，且 RL 与 R0 接近或 RL 略小于 R0，采用限流式接法电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小，不能满足分压式接法的要求时，采用限流式接法没有很高的要求，仅从平安性和准确性角度分析两者均可采用时，可考虑安装简便和节能因素，采用限流式接法U/V0.00.20.501.01.52.02.53.0I/A0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215例3：下表中所列数据是测量小灯泡 UI 关系的实验数据：(1)分析上表内的实验数据可知，应选用的实验电路图是图S9-12 中的_(填“甲或“乙)图 S9-12(2)试分析所选实验电路图存在误差的原因审题突破：如何判断是限流还是分压，要从题目给的表格中的数据计算出待测电阻的大概阻值来进展判断解析：(1)从表格中的数据可以看出，小灯泡的电压和电流从零开场逐渐变化甲图所示电路中滑动变阻器采用分压接法，可以获得从零开场变化的电压，符合图中数据的要求所以应选用的实验电路图是甲图(2)由甲图可知，电流表的分压会造成实验误差，因为小灯泡的电阻较小，和电流表内阻相差不太大，电流表最好用外接方式答案：(1)甲(2)见解析同类延伸：此题中的控制电路使用了分压接法，分压接法的特点是电压和电流的变化可以从零中开场调节，如测定导体的伏安特性、校对改装后的电表等电路均要用分压接法【触类旁通】3在“描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中备有以下器材：A小电珠(3.8 V,1.5 W)B直流电源(电动势 4.5 V，内阻约 0.4)C电流表(量程 0500 mA，内阻约 0.5)D电压表(量程 05 V，内阻约 5 k)E滑动变阻器 R1(05，额定电流 2 A)F滑动变阻器 R2(050，额定电流 1 A)G开关一个，导线假设干如果既要满足测量要求，又要使测量误差较小，应选择图S9-13 所示的四个电路中的_，应选用的滑动变阻器是_图 S9-13解析：由于伏安特性曲线中的电压和电流均要从零开场测量，所以滑动变阻器应选用分压式，分压式接法适用于测量较大阻值电阻(与滑动变阻器的总电阻相比)，由于R1RL RA，所以安培表应该选用外接法答案：丙R1(或 E)谢谢观赏谢谢观赏