高中物理 實驗 描繪小燈泡的伏安特性曲線學案(含解析)粵教版選修3-1

1、學案3學生實驗：畫小燈泡的伏安特性曲線學習目標的定位 1.正確選擇實驗器材和實驗電路.2.描繪小燈泡的伏安特性曲線，掌握分析圖表的方法1 .實驗原理用電流校正測量流過小燈的電流，用電壓校正測量小燈兩端的電壓，測量多組(u，I )值，在I-U坐標系上描繪各對應點，用平滑的曲線連接這些點。2 .實驗器材學生電源(4 V6 V直流)或電池組、小燈泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、滑動電阻器、電壓校正、電流校正、開關、一些導線，鉛筆，坐標紙3 .測量小燈伏安特性曲線的電路圖；一、電流校正的內接法和外接法的比較內接法外接法電路圖誤差因素電流校正的分壓電壓修正的分流測量值與真值的比

2、較r測量=Rx RA測定值大于真值r測量=測定值小于真值適用于測量大的(填寫“大”或“小”)電阻；或小(填寫“大”或“小”)電阻；或二、滑動電阻器兩種接合法的比較法項目限流式分壓式電路結構可變電阻接入電路的特點采用“一上”有點”的接法采用“兩次”上”的接法調壓范圍E(無電源內部電阻)0到e(無電源內部電阻)適用情況被測定電阻的電阻值Rx與滑動電阻器的總電阻r大致相同，或者r稍大，電壓、電流的變化不需要從零開始(1)被測定電阻上的電壓和電流的變化范圍寬，且要求能夠從零開始連續(xù)地調整(2)被測定電阻的電阻值Rx遠大于折射電阻器的總電阻r三、實驗過程1 .實驗程序(1)根據(jù)小燈表示的額定值決定電流校

3、正、電壓校正的范圍，按照圖1所示的電路圖連接實物圖(注意開關斷開，滑動電阻器和小燈并聯(lián)部分的電阻為零)圖1(2)閉合開關s，調節(jié)滑動電阻器，使電流校正、電壓校正的明顯表示數(shù)變小，記錄一組電壓u和電流I。(3)用同樣的方法測定、記錄幾組u和I，記入下表。次數(shù)12345678電壓U/V電流I/A(4)關掉開關，整理器材2 .數(shù)據(jù)處理(1)在坐標紙上以u為橫軸、以I為縱軸制作正交坐標系。(2)在坐標紙上描繪與各組的數(shù)據(jù)對應的點(優(yōu)選坐標系的縱軸和橫軸的尺度適當，以使描繪的線充分占據(jù)坐標紙整體)。(3)用平滑的曲線連接畫出的點，可以得到小燈泡的伏安特性曲線3 .實驗結果和數(shù)據(jù)分析(1)結果：描繪的小燈

4、泡燈絲的伏安特性曲線不是直線，而是在橫軸上彎曲的曲線。(2)分析：說明了燈絲的電阻隨溫度變化而變化，曲線在橫軸上彎曲，即斜率變小，電阻變大，小燈絲的電阻隨溫度上升而增大。4 .誤差分析(1)系統(tǒng)誤差：由于電壓校正不是理想的電表，內阻不是無限大，對電路的影響會造成誤差(2)測定誤差：測定時的讀取值有誤差5 .注意事項(1)因為I-u圖是曲線，在本實驗中為了測量多組包含零的電壓值、電流值，滑動可變電阻應該采用分壓式接合法。(2)小燈泡電阻小，因此采用電流校正外法。(3)繪制I-u圖時的縱軸、橫軸的尺度，為了使繪制的圖占據(jù)坐標紙整體，適度，不應該繪制折線，而應該用平滑的曲線連接，個別距離的點應該舍去

5、。小燈泡上有寫著“4 V 2 W”的文字，現(xiàn)在用伏安法畫這個燈泡的I-U線。a .電壓校正(05 V、內阻10 k)b .電壓校正(015 V、內阻20 k)c .電流校正(03 A、內阻1)d .電流校正(00.6 A、內阻0.4 )e .滑動電阻器(10、2 A )f .滑動電阻器(500 、1 A )g .學生電源(直流6 V )、開關、導線若干(1)實驗時，請選擇圖2的甲，不選擇圖b的電路圖而完成實驗，說明理由。 上面是什么意思？中國語，中國語，中國語。圖2(2)實驗中使用的電壓修正為、電流修正為、滑動電阻器為(3)將圖3所示的實驗器材用實線與實物電路圖連接。圖3在分析中，為了描繪小燈

6、的電壓-電流特性曲線，需要多次變更小燈的兩端的電壓，因此，如果采用圖表所示的分壓式電路，則電壓能夠從零開始調整，能夠容易地測定多組數(shù)據(jù)的電流校正是d .滑動電阻器f的最大電阻值遠遠大于小燈的內部電阻8 小燈的內阻是電流校正的內阻的=20倍，電壓校正的內阻是小燈的=1 250倍，因此電流校正采用了外接法。答案(1)描繪小燈泡的i-u圖的測量數(shù)據(jù)從零開始，需要獲取多個數(shù)據(jù)(2)A D E(3)如圖所示。例2某學生在“描繪小燈泡伏安圖”實驗中，得到了如下表所示的u和I組的數(shù)據(jù)。編號12345678美國聯(lián)盟0.200.601.001.401.802.202.603.00輸入輸出0.0200.0600.

7、1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在圖4中描繪i-u圖像。圖4(2)從圖像可以看出，當電壓逐漸增大時，燈絲電阻的變化情況為(3)此表顯示隨著溫度的上升，小燈泡的電阻為如圖所示，分析繪制的I-U圖像的曲線開始成為直線狀，說明開始時的電阻不變，之后逐漸接近u軸，說明電阻增大.答案(1)在解析圖(2)的開始時刻不變，然后增大(3)為了映射標記為“3 V 0.6 W”的小燈泡的伏安特性曲線，需要將燈泡兩端的電壓從零逐漸增加到3 V，使其易于操作。電池組(電動勢4.5 V、內阻約1)電流校正(量程為0250 mA，內部電阻約為5)電壓校正(范圍為03 V，內阻約為3k)；有一

8、個電鑰匙，幾個導線(1)實驗中使用的滑動電阻器選擇以下中的_ _ _ _ _ _ _ (填寫字母代碼)。a .滑動電阻器(最大電阻值20、額定電流1 A )b .滑動電阻器(最大電阻值1 750 、額定電流0.3 A )(2)實驗的電路圖應該選擇以下的圖_ _ _ _ _ _ (填寫字母代碼)。答案(1)A (2)B解析(1)“燈兩端的電壓需要從零逐漸增加到3 V，容易操作”，由此可知控制電路必須是“分壓電路”，“分壓電路”需要總電阻值小的滑動電阻器，因此選擇a。(2)在(1)中控制電路明確，繼續(xù)選擇電流校正的連接方法，但在問題上=3，可知=200，電壓校正的分流作用比電流校正的分壓作用不明顯

9、，所以應該選擇電流校正的外接方法，總之b選擇的電路圖正確如圖1所示，將圖(a )和(b )兩種測定電路分別與電路連接，在(a )的曲線圖的情況下，電流顯示數(shù)為4.60 mA，電壓顯示數(shù)為2.50 V，如(b )圖所示，電流顯示數(shù)為5.00 mA，電壓顯示數(shù)為2.30 V，比較這兩次的結果可知圖1a .電阻的真值接近543，大于543b .電阻的真值接近543，小于543c .電阻的真值接近460，大于460d .電阻的真值接近460，小于460答案b若分析比較問題圖(a )、(b )的電壓讀取值，可知如果U=0.20 V，則=0.08。 電流變化I=0. 40ma=0. 087，可知電流變化顯

10、著，電壓校正的內部電阻的影響比電流校正的內部電阻的影響大，所以應該按照(a )圖所示的電路測定電阻Rx，測定Rx=543 2 .探索小燈的電壓-電流特性的實驗中，使用小燈l、范圍的適當?shù)碾娏餍Ｕ齛和電壓校正v、直流電源e、滑動變阻器r、電鍵s等，要求小燈的兩端電壓從0起變化。(1)實驗中的滑動電阻器應采用“分壓”或“電流限制”的接合法。(2)有的學生已經連接了如圖2所示的電路，在連接最后的導線的c端到直流電源的正極之前，請指出其中唯一的兩個不當之處，并說明如何修改圖2中國語，中國語，中國語。中國語，中國語，中國語。中國語，中國語，中國語。中國語，中國語，中國語?；卮?1)分壓(2)請不要關閉鑰

11、匙s，使其處于打開狀態(tài)折動電阻器折動觸頭p的位置錯誤，請放置在b端3 .圖3是“描繪小燈的伏安特性曲線”實驗的實物電路圖，已知小燈的額定電壓為2.5 V。圖3(1)完成以下實驗程序：關閉開關之前，調節(jié)滑動電阻器的滑動片，以防止開關閉合后，慢慢移動滑動電阻器的滑塊，_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ )關閉開關，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)制作小燈絲的伏安

12、特性曲線(2)在虛線框中描繪與實物電路對應的電路圖。答案(1)接近滑動電阻器左端的端子增加小燈兩端的電壓，記錄電流校正和電壓校正的多組讀取值，直到電壓達到額定電壓(2)(1)由于滑動變阻器是分壓式接合法，所以在關閉開關之前，小閥門兩端的電壓為零，將滑動變阻器的滑動片調節(jié)為接近滑動變阻器的左端的端子(2)與實物電路對應的電路圖如圖所示。4 .在“描繪小燈泡的伏安圖”的實驗中，可以選擇的器材如下a .小燈泡：規(guī)格為“3.8 V 0.3 A”b .電流修正：微波爐00.6 A，內阻約0.5 c .電流修正：微波爐03 A，內阻約0.1 d .電壓修正：微波爐05 V，內阻約5ke .滑動電阻器：電阻

13、值范圍010 、額定電流2 Af .電池組：電動勢6 V，內阻約1g.1個開關、若干導線(1)為了盡可能準確地進行測量，需要將小燈的兩端電壓從0逐漸增大到3.8 V，使調整變得容易，因此，電流修正選擇_.(填寫器材前編號)(2)根據(jù)你選擇的實驗電路，把圖4所示的器材連接到實物電路上圖4解答(1)B (2)參照解析圖分析(1)小燈泡的額定電流為0.3 A，為了減小讀取誤差，應該稍微增大指針的偏角，所以電流校正選擇b(2)外接電流校正和滑動變阻器是通過分壓式連接法為人所知的，電路圖如圖甲所示，通過電路圖連接的實物圖如圖b所示。5 .某熱敏電阻(電阻值根據(jù)溫度變化而變化，對溫度敏感熱敏電阻)的I-U

14、關系如圖5(a )所示.(1)為了通過測量得到如圖a所示的I-U關系的完整曲線，應該從圖b和圖c兩個電路中選擇的是圖，簡單說明原因。(電源電壓為9 V，電阻器的電阻值為0100 )(2)在圖丁所示的電路中，電源電壓始終為9 V，電流校正讀取值為70 mA，恒定值電阻R1=250 .由熱敏電阻的I-U關系曲線可知，熱敏電阻的兩端的電壓為_ V。 電阻R2的電阻值為_ _ _ _ _ _ _ _ _。甲乙丙丁圖5回答(1)乙圖乙對熱敏電阻兩端施加的電壓可以從零調整到所希望的電壓(2)5.2 111.8分析(1)的圖b的滑動變阻器是分壓式接合法，施加到熱敏電阻兩端的電壓可以從零變?yōu)樗Ｍ碾妷海梢?/p>

15、得到完全的I-U曲線圖，所以選擇圖b。(2)通過r 1的電流為I1=A=36 mA，通過熱敏電阻的電流為I2=I-I1=(70-36) mA=34 mA，從標題圖可知，熱敏電阻的兩端的電壓為5.2 V，電阻r2=。6 .在“畫小燈泡的電壓-電流特性曲線”實驗中，可選擇的實驗機器如下。小燈泡l，“3.8 V，0.3 A”電壓修正v、量程05 V、內阻5k電流校正A1、量程0100 mA、內阻4電流校正A2、量程0500 mA、內阻0.4 電阻器R1、最大電阻值10、額定電流1.0 A折射電阻器R2、最大電阻值5、額定電流0.5 A直流電源e、電動勢約6 V、內阻約0.5 (1)在上述器材中，滑動電阻器的電流修正為：(2)在虛線框內描繪實驗的電路圖，在圖中明確記載各元件的符號(3) (雙選擇)