2019_2020学年高中物理第二章电路学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学案粤教版

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1、学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线[学科素养与目标要求]　物理观念：掌握电表的读数方法．科学探究：通过实际操作培养学生的动手能力与科学探究精神．科学思维：1.能在实验中正确选择滑动变阻器的两种接法与电流表的内接法、外接法.2.能根据需要正确选择电表或量程.3.会根据所得的实验结果分析小灯泡的伏安特性曲线，并进行相关计算．一、电压表、电流表的读数方法1．首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许的最大电压或电流值．2．根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数．3．按照指针

2、的实际位置进行读数．4．(1)0～3V的电压表和0～3A的电流表读数方法相同，此量程下的精确度是0.1V和0.1A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面两位．(2)对于0～15V量程的电压表，精确度是0.5V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1V.(3)对于0～0.6A量程的电流表，精确度是0.02A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01A.举例：如图1为电流表和电压表的刻度盘．图1甲图中，电流表使用0.6A量程时，刻度盘上的每一小格为0.02A，表针示数

3、为0.44A；当使用3A量程时，每一小格为0.1A，表针示数为2.20A.乙图中，电压表使用3V量程时，每一小格为0.1V，表针示数为1.70V；使用15V量程时，每一小格为0.5V，表针示数为8.5V.二、电压表、电流表及滑动变阻器的使用1．电流表的内接法和外接法(1)电路图(如图2所示)图2(2)误差分析①内接法：U测＞URx，R测＞R真，适合测量大电阻．②外接法：I测＞IRx，R测＜R真，适合测量小电阻．(3)电流表内、外接法的选择当＞，即Rx＜时，用电流表外接法．当＞，即Rx＞时，用电流表内接法．2．滑动变

4、阻器的限流式与分压式接法(1)电路图(如图3所示)图3(2)分压式和限流式电路的选择原则①若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路．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，应用分压式电路．③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)，则此时必须选用分压式电路．(3)说明：两种电路均可使

5、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．三、测绘小灯泡的伏安特性曲线1．实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，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，即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图4所示．图42．实验器材学生电源(4～6V直流)或电池组、小灯泡(“4V　0.7A”或“3.8V　0.3A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸．3．实验步骤(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的

6、量程，按图4所示的电路图连接好实物图．(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)(2)闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I.(3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.次数12345678电压U/V电流I/A(4)断开开关，整理好器材．4．数据处理(1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系．(2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点．(3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．5．实验结果与数据分析(1)结果：描绘出的小灯泡

7、灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线．(2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化．曲线向横轴弯曲，即随电压的增大，曲线上的点与原点的连线的斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大．6．注意事项(1)因I－U图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用分压式接法．(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法．(3)画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图线占据整个坐标纸为宜，不要画成折线，应该用平滑的曲线连接，个别偏离较远的点应舍去．一、实验原理的

8、理解和实验电路、实验器材的选择例1　在“描绘小灯泡伏安特性曲线”的实验中，选择“3V　0.5A”的小灯泡作为研究对象，请回答下面几个问题：(1)下列实验器材中应选择________(填入器材序号)A．电流表(量程0～0.6A,内阻约1Ω)B．电流表(量程0～3A，内阻约1Ω)C．电压表(量程0～15V，内阻约10kΩ)D．电压表(0～3V，内阻约2kΩ)E．