2019-2020年高三物理一轮复习 第八章 第4单元 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学案（选修3-1）.doc

2019-2020年高三物理一轮复习 第八章 第4单元 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学案（选修3-1）【学习目标】1.会用实验描绘小电珠的伏安特性曲线,掌握科学测量的主要步骤。2.学会科学处理实验数据的方法，会分析伏安特性曲线的变化规律。【自主学习】 一、实验目的(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。二、实验原理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UI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。三、实验器材小电珠(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(03 V15 V)与电流表(00.6 A3 A)各一个、滑动变阻器(最大阻值20 )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。四、伏安法测电阻1电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRARx测量值大于真实值R测Rx测量值小于真实值适用条件RARxRVRx适用于测量大阻值电阻小阻值电阻2两种电路的选择(1)阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表_接法；若Rx较大，宜采用电流表_接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。(2)临界值计算法：Rx时，用电流表内接法。(3)实验试探法：按图实55所示接好电路，让电压表一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表_接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表_接法。图实55五、滑动变阻器的限流接法和分压接法1两种接法比较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UE0UE分压电路调节范围大负载R上电流调节范围I0I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由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能。2两种接法的选择(1)(2)两种接法的适用条件限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)。分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)。如果Rx很小，限流式接法中滑动变阻器分得电压较大，调节范围也比较大。Rx很大时，分压式接法中Rx几乎不影响电压的分配，滑片移动时，电压变化接近线性关系，便于调节。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)，则必须选用分压式接法。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，应改用分压电路。若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。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、耗能低。五、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，按图实61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，接线经检查无误后，闭合开关S。(3)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。图实61U(V)00.20.40.60.81.01.2I(A) U(V)1.62.02.42.83.23.63.8I(A)(4)拆除电路，整理仪器。六、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。七、注意事项(1)电路的连接方式：电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与00.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。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零开始连续变化。(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。(3)IU图线在U01.0 V左右将发生明显弯曲，故在U1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。(4)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关。(5)误差较大的点要舍去，IU图线应是平滑曲线而非折线。八、误差分析(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、作图带来操作误差。例1、表格中所列数据是测量小电珠UI关系的实验数据：U(V)0.00.20.51.01.52.02.53.0I(A)0.0000.0500.1000.1500.1800.1950.2050.215(1)分析表格内实验数据可知，应选用的实验电路图是图中的_(选填“甲”或“乙”)； (2)在图所示的方格纸内画出小电珠的UI曲线。分析曲线可知小电珠的电阻值随I变大而_(选填“变大”“变小”或“不变”)； (3)如右上图所示，用一个定值电阻R和两个上述小电珠组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上。已知流过电阻R的电流是流过电珠L2电流的两倍，则流过电珠L1的电流约为_A。【课后训练】1在描绘小灯泡的伏安特性曲线时，采用如图所示的电路，实验中发现移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数变化而电压表的指针不动，下列原因可能的是()A灯泡中灯丝已烧断 B滑片接触不良C灯泡内部短路 D滑动变阻器A端接触不良2如图甲所示是某实验小组测定电阻约为10 的小灯泡的伏安特性曲线的电路图，图乙是他们按照图甲所示的电路在实物上连线的示意图，教师检查发现有一根导线的一端接错了地方，请你在图乙中的这根连线上画上“”，并直接在图上画出这根导线的正确连线。3、小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大，因而引起功率变化。一研究性学习小组在实验室通过实验研究这一问题，实验室备有的器材是：电压表(03 V，约3 k)，电流表(00.6 A，约0.1 )，电池，开关，滑动变阻器，待测小灯泡，导线若干。实验时，要求小灯泡两端电压从0逐渐增大到额定电压。(1)在虚线框内画出实验电路图。(2)根据实验测得数据描绘出如图实614所示的UI图象，小灯泡电压随电流变化曲线，由此可知，小灯泡电阻R随温度的升高而_。(填：变大、不变、变小)图实614(3)如果一电池的电动势为2 V，内阻为2.5 。请你根据上述实验的结果，确定小灯泡接在该电池的两端，小灯泡的实际功率是_ W。