2019_2020学年高中物理第2章学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线教案教科版

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1、学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线[学习目标]　1.理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选择．　2.理解滑动变阻器的两种接法，能正确地应用.学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法．一、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IU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．二、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．三、实验步骤1．根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，按如图所示的电路图连接好实

2、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、电压表有明显的示数，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/A4.断开开关，整理好器材．四、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．(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，就得到小灯泡的伏安特性曲线．五、误差分析1．系统误差：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．测量误差：测量

3、时读数带来误差．3．作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差．六、注意事项1．因IU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．闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡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灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．4．IU图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．5．当小灯泡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．6．画IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，使所描绘图

4、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，对个别偏离较远的点应舍去．【例1】　在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，供选择的实验仪器如下：器材规格器材规格小灯泡标有“3.8V，0.3A”字样滑动变阻器R1最大阻值10Ω，额定电流1.0A电压表V量程0～5V，内阻5kΩ滑动变阻器R2最大阻值1kΩ，额定电流0.5A电流表A1量程0～100mA，内阻4Ω直流电源E电动势约6V，内阻约0.5Ω电流表A2量程0～500mA，内阻0.4Ω导线、开关等(1)在上述器材中，滑动变阻器应选________；电流表应选________．(填器材代号)(2)在下图中用笔画线代替导线，把实验仪器连

5、接成完整的实验电路．[解析]　(1)为方便实验操作，滑动变阻器应选R1；灯泡额定电流为0.3A＝300mA，电流表应选A2.(2)描绘灯泡伏安特性曲线，电压与电流从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法；灯泡正常发光时的电阻R＝Ω＝12.67Ω，电压表内阻为5kΩ，电流表内阻为0.4Ω，电压表内阻远大于灯泡电阻，电流表应采用外接法，实物电路图如图所示．[答案]　(1)R1　A2　(2)见解析【例2】　图为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3V.(1)在方框图中画出与实物电路相应的电路图．(2)完成下列实验步骤①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，应停留在滑动变阻器_

6、_______端；(选填“左”或“右”)②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；③记录如下表中一组U和I的数据，断开开关．根据实验数据在图中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线．编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况不亮　　微亮　　逐渐变亮　　正常发光(3)数据分析①从图线上可以得出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是________________________________

7、_________________．②图线表明导体的电阻随温度升高而________．③小灯泡正常工作时的电阻约为________．(保留小数点后一位有效数字)[解析]　(1)描绘小灯泡的伏安特性曲线，电压与电流要从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，灯泡电阻较小，约为几欧姆到十几欧姆，远小于电压表内阻，电流表应采用外接法．(2)①为保护电路安全，开关闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于左端