高中物理实验八《描绘小电珠的伏安特性曲线》课件（教科版）选修3-1

欢迎进入物理课堂 实验八描绘小电珠的伏安特性曲线 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 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I U坐标系中描出各对应点 用一条平滑的曲线将这些点连起来 2 电流表外接 因为小电珠的电阻很小 如果电流表内接 误差较大 滑动变阻器采用分压式 使电压能从0开始连续变化 3 滑动变阻器两种接法的对比 方式 内容 限流接法 分压接法 对比说明 两种接法电路图 串 并联关系不同 负载R上电压调节范围 U E 0 U E 分压电路调节范围大 负载R上电流调节范围 I 0 I 分压电路调节范围大 闭合S前触头位置 b端 a端 都是为了保护电路元件 4 分压和限流电路的选择原则 1 若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求 即若滑动变阻器阻值调到最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 或电压 则必须选用分压式电路 2 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以致在限流电路中 滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大 此时 应改用分压式电路 3 若实验中要求电压从零开始调节 则必须采用分压式电路 4 两种电路均可使用的情况下 应优先采用限流式接法 因为限流式接法电路简单 能耗低 小电珠 4V0 7A 或 3 8V0 3A 4 6V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 一 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 按如图所示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 接线经检查无误后 闭合开关S3 移动滑动变阻器滑片位置 测出12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 拆除电路 整理仪器 二 数据处理1 在坐标纸上以U为横轴 以I为纵轴 建立坐标系 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 锦囊妙诀 电路连接是关键 先串后并把线连 滑动变阻要分压 A表外接减误差 电压从零开始变 I U坐标连曲线 要对图线细研究 得出规律记心间 1 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误差 2 电流表 电压表的读数带来误差 要严格按照读数规则读数 3 在坐标纸上描点 作图带来误差 1 电路的连接方式 1 电流表应采用外接法 因为小电珠 3 8V0 3A 的电阻很小 与0 0 6A的电流表串联时 电流表的分压影响很大 2 滑动变阻器应采用分压式连接 目的是使小电珠两端的电压能从0开始连续变化 2 闭合开关S前 滑动变阻器滑片应移到使小电珠分得电压为0的一端 从而使开关闭合时小电珠电压能从0开始变化 同时 也为了防止开关刚闭合时小电珠两端因电压过大而被烧坏 3 I U图线在U 1 0V左右将发生明显弯曲 故在U 1 0V左右要多测几组数据 以防出现很大误差4 电流表选择0 6A量程 电压表量程选择视小电珠的额定电压而定5 调节滑动变阻器 使小电珠两端电压缓慢增加到额定值 记录I后马上断开开关6 误差较大的点要舍去 I U图线应是平滑曲线而非折线7 建立坐标系时 纵轴表示电流 横轴表示电压 两坐标轴选取的标度要合理 使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸 一种测小电珠的电阻的准确方法实验原理 如图所示 两个电压表完全相同且内阻很大 移动滑动头 调节电阻箱的示数 使两个电压表示数相同 则电阻箱的读数即为小电珠电阻 记下小电珠的电阻和电压 多次移动滑动头 采用相同方法 记下相应电阻箱示数和电压表的读数 在坐标纸上画出R U图线 并分析R随U变化的规律 在描绘小电珠的伏安特性曲线的实验中 由于电表内阻的影响 会产生系统误差使得小电珠的电阻测量不准确 但上述实验方法可以消除这种误差 操作 读数也较方便 电路的连接和图线的描绘 例证1 2011 广东高考 在 描绘小电珠的伏安特性曲线 实验中 所用器材有 小电珠 2 5V 0 6W 滑动变阻器 多用电表 电流表 学生电源 开关 导线若干 1 粗测小电珠的电阻 应选择多用电表 倍率的电阻挡 请填写 1 10 或 100 调零后 将表笔分别与小电珠的两极连接 示数如图甲 结果为 2 实验中使用多用电表测量电压 请根据实验原理图乙完成实物图丙中的连线 3 开关闭合前 应将滑动变阻器的滑片P置于 端 为使小电珠亮度增加 P应由中点向 端滑动 4 如表为电压等间隔变化测得的数据 为了获得更准确的实验图像 必须在相邻数据点 间多测几组数据 请填写 ab bc cd de 或 ef 规范解答 1 因为小电珠的电阻比较小 故应该选 1 倍率 由题图读得电阻为7 5 2 因为小电珠的电阻比较小 故伏安法测量时应该用电流表外接法 测量的电压应该从零开始 故滑动变阻器要用分压式接法 实物连接如图所示 红 黑 电源 3 开关闭合前滑片P应置于a端 为了使小电珠亮度增加 应使滑片从中点向b端滑动 4 ab之间电流增加了0 122A 其他段电流依次增加了0 03A左右 所以需要在ab之间将电流分为0 030A 0 060A 0 090A 分别测出相应的电压值 答案 1 17 5 2 见规范解答图 3 ab 4 ab 图像的推广和应用 例证2 某同学利用如图所示的实验电路来测量电阻的阻值 1 将电阻箱接入a b之间 闭合开关 适当调节滑动变阻器R 后保持其阻值不变 改变电阻箱的阻值R 得到几组电压表的示数U与R的数据如表 请根据实验数据作出U R关系图像 2 用待测电阻Rx替换电阻箱 读得电压表示数为2 00V 利用 1 中测绘的U R图像可得Rx 规范解答 1 先以实验得到的每一组 R U 数据描点 然后用平滑的曲线连接以上描点 得到U R图线如下 2 对照U R图线 找到图线上U 2 00V点 读出其对应的Rx 20 19 21 也可以 答案 1 见规范解答 2 20 1 为探究小电珠L的伏安特性 连好如图所示的电路后闭合开关 通过移动变阻器的滑片 使小电珠中的电流由零开始逐渐增大 直到小电珠正常发光 由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U I图像应是图中的 解析 选C 小电珠中的电流逐渐增大时其温度升高 导致电阻R增大 所以U I图线的斜率增大 故C项正确 2 如图所示为伏安法测电阻的一种常用电路 以下分析正确的是 A 此接法的测量值大于真实值B 此接法的测量值小于真实值C 此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D 开始实验时滑动变阻器滑动头P应处在最左端 解析 选A D 由故A正确 B错误 电流表内接法 要求故C错误 开始实验时滑动变阻器滑动头应在最左端 使电压表读数由小到大变化 故D正确 3 在如图甲所示的电路中 电源电动势为3 0V 内阻不计 A1 A2 A3为三个相同规格的小电珠 这种小电珠的伏安特性曲线如图乙所示 当开关S闭合后 A 通过A1的电流为通过A2的电流的2倍B A1的电阻为7 5 C A1消耗的电功率为0 75WD A2消耗的电功率为0 375W 解析 选C 因电源内阻不计 S闭合后UA1 3 0V UA2 UA3 1 5V 在I U图像中 可以读出相应的电流IA1 0 25A IA2 IA3 0 20A 故A不对 由知RA1 12 故B不对 由P UI知PA1 0 75W PA2 0 3W 故C正确 D错误 4 用下列器材组成描绘电阻R0伏安特性曲线的电路 请将如图所示中实物连接成为实验电路 微安表 A 量程200 A 内阻约200 电压表V 量程3V 内阻约10k 电阻R0 阻值约20k 滑动变阻器R 最大阻值是50 额定电流1A 电池组E 电动势3V 内阻不计 开关S及导线若干 解析 由于可以看出R0 RA 故采用电流表内接法 画出电路原理图如图所示 把实物与原理图结合起来完成连线 注意电压表 电流表的正 负接线柱 保证电流从正接线柱进从负接线柱出 连线如图 答案 见解析图 5 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按图所示方式连接电路 电路中所有元件都完好 且电压表和电流表已调零 闭合开关后 1 若电压表的示数为2V 电流表的示数为零 小电珠不亮 则断路的导线为 2 若电压表的示数为零 电流表的示数为0 3A 小电珠亮 则断路的导线为 3 若反复调节滑动变阻器 小电珠亮度发生变化 但电压表 电流表的示数不能调为零 则断路的导线为 解析 将实物图转化为电路图如图所示 1 电压表有示数说明电压表接头与电源之间的电路未断 电流表示数为零 说明出现断路 故d导线断 2 电流表示数不为零 且小电珠亮 说明主干路无断路 电压表示数为零 说明h断路 3 按题图连接时 滑动变阻器为分压式接法 电压表 电流表示数都可调为零 若g断 则变为限流式接法 两表示数都不可调为零 答案 1 d 2 h 3 g 6 为测量 12V5W 的小电珠在不同电压下的功率 给定了以下器材 电源 12V 内阻不计 电流表 量程0 0 6A 0 3A 内阻约为0 2 电压表 量程0 3V 0 15V 内阻约为15k 滑动变阻器 0 20 允许最大电流1A 开关一个 导线若干 实验要求加在小电珠上的电压可从0开始调节 1 以上四个电路图你认为最合适的是 2 在本实验中 电流表的量程可选 3 某位同学测得小电珠的伏安特性曲线如图所示 某次测量时 电流表读数为0 40A 此时小电珠的实际功率为 W 解析 1 C与D电路图不符合电压从0开始调节 小电珠的电阻由于故电流表应采用外接法 应选A 2 小电珠的额定电流为故电流表量程应选择0 0 6A 3 当电流表读数为0 40A时 由图像可读出电压为6 0V 故小电珠实际功率P 0 40 6 0W 2 4W 答案 1 A 2 0 0 6A 3 2 4 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全