高中物理 第二章 恒定電流 第4講 實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線學(xué)案 -1

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精實(shí)驗(yàn)描繪小燈泡的伏安特性曲線目標(biāo)定位1.會(huì)正確選擇實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)電路.2.描繪小燈泡的伏安特性曲線并掌握分析圖線的方法一、實(shí)驗(yàn)原理1實(shí)驗(yàn)方法原理由于燈絲的電阻率隨溫度的升高而增大,因此燈絲的電阻隨溫度的升高而增大由r得，在iu坐標(biāo)系中，圖線上點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率等于電阻的倒數(shù)，故畫出的小燈泡的iu圖線為曲線2實(shí)驗(yàn)電路選擇原理（1)電流表的內(nèi)接法和外接法的比較內(nèi)接法外接法電路圖誤差原因電流表的分壓電壓表的分流測(cè)量值和真實(shí)值的比較r測(cè)rxra測(cè)量值大于真實(shí)值r測(cè)測(cè)量值小于真實(shí)值適用于測(cè)量測(cè)大電阻或測(cè)小電阻或兩種電路的選擇：阻值比較法：當(dāng)時(shí)，選用電流表外接法；當(dāng)時(shí),選用電流表

2、內(nèi)接法臨界值計(jì)算法:當(dāng)rx時(shí),用電流表外接法；當(dāng)rx時(shí)，用電流表內(nèi)接法（2）滑動(dòng)變阻器的兩種接法比較接法項(xiàng)目限流式分壓式電路組成變阻器接入電路的特點(diǎn)采用“一上一下”的接法采用“兩下一上”的接法調(diào)壓范圍ee(不計(jì)電源內(nèi)阻）0e(不計(jì)電源內(nèi)阻）適用情況負(fù)載電阻的阻值rx與滑動(dòng)變阻器的總電阻r相差不多,或r稍大，且電壓、電流變化不要求從零調(diào)起（1)要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大,且從零開始連續(xù)可調(diào)（2)負(fù)載電阻的阻值rx遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的總電阻r二、實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源（46v直流）或電池組、小燈泡(“4v0.7a”或“3。8v0.3a）、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、鉛筆、坐標(biāo)紙三、實(shí)

3、驗(yàn)過程1實(shí)驗(yàn)步驟（1）根據(jù)小燈泡上所標(biāo)的額定值，確定電流表、電壓表的量程，在方框中畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并按圖所示的電路圖連接好實(shí)物圖(2）閉合開關(guān)s，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù)，記錄一組電壓u和電流i.（3）用同樣的方法測(cè)量并記錄幾組u和i，填入下表。次數(shù)12345678電壓u/v電流i/a(4)斷開開關(guān)，整理好器材2數(shù)據(jù)處理(1)在坐標(biāo)紙上以u(píng)為橫軸、i為縱軸建立直角坐標(biāo)系（2）在坐標(biāo)紙中描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)（坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜）(3）將描出的點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線3實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析（1）結(jié)果:

4、描繪出的小燈泡的伏安特性曲線不是直線，而是曲線(2）分析：曲線的斜率變小，即電阻變大，說明小燈泡的電阻隨溫度升高而增大4誤差分析（1)系統(tǒng)誤差：由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差（2)測(cè)量誤差：測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來誤差(3)作圖誤差：在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差5注意事項(xiàng)(1）本實(shí)驗(yàn)要作iu圖線,要求測(cè)出多組包括零在內(nèi)的電壓值、電流值，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法（2)由于小燈泡的電阻較小，故采用電流表外接法(3）畫iu圖線時(shí)縱軸、橫軸的標(biāo)度要適中，以所描繪圖線占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜,不要畫成折線，應(yīng)該用平滑的曲線連接，對(duì)個(gè)別偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)應(yīng)舍去例圖1為“描繪小燈泡的伏安特性

5、曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小燈泡額定電壓為3v.圖1（1)在方框圖中畫出與實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖(2）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：閉合開關(guān)前,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,應(yīng)停留在滑動(dòng)變阻器_端；（選填“左”或“右”）閉合開關(guān)后,逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓；記錄如下一組u和i的數(shù)據(jù)，斷開開關(guān)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖2中作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線.編號(hào)12345678u/v0.200。601.001。401。802.202.603.00i/a0。0200.0600。1000。1400。1700.1900。2000.205燈光發(fā)光情況不亮微亮逐漸變亮正常

6、發(fā)光圖2（3）數(shù)據(jù)分析：從圖線上可以得出，當(dāng)電壓逐漸增大時(shí)，燈絲電阻的變化情況是_圖線表明導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而_小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為_(保留小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)字)解析（1)描繪小燈泡的伏安特性曲線，電壓與電流要從零開始變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法,燈泡電阻較小，約為幾歐姆到十幾歐姆，遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻,電流表應(yīng)采用外接法（2)為保護(hù)電路安全，開關(guān)閉合之前，圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于左端根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，畫出小燈泡的iu圖線（3）從圖線上可以得出，當(dāng)電壓逐漸增大時(shí),燈絲電阻的變化情況是先不變，后逐漸增大圖線表明導(dǎo)體的電阻隨溫度升高而增大根據(jù)iu圖線得當(dāng)燈電兩端電壓u3 v時(shí)，i0.

7、205 a，所以小燈泡正常工作時(shí)的電阻約為r 14。6 。答案(1)見解析圖(2)左見解析圖(3)先不變,后逐漸增大增大14。61在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中,可供選擇的實(shí)驗(yàn)儀器如下：小燈泡l(“3.8v0.3a”)電壓表v（量程05v,內(nèi)阻5k)電流表a1（量程0100ma,內(nèi)阻4)電流表a2(量程0500ma，內(nèi)阻0.4)滑動(dòng)變阻器r1（最大阻值10,額定電流1.0a）滑動(dòng)變阻器r2（最大阻值500，額定電流0.5a）直流電源e（電動(dòng)勢(shì)約為6v，內(nèi)阻約為0。5)(1)在上述器材中，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_；電流表應(yīng)選_（2）在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，并在圖中注明各元件的符號(hào)答案（1)r

8、1a2(2)電路圖見解析圖解析（1)本題變壓器采用分壓式接法，通常應(yīng)當(dāng)選用最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器，故滑動(dòng)變阻器應(yīng)選r1.電流表a1的量程太小,故電流表應(yīng)選a2。(2)電路圖如圖所示，由于電壓要從0開始調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器用分壓式接法；因?yàn)闊襞莸碾娮璞容^小，電流表用外接法2一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4v2w”的字樣,現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的iu圖線現(xiàn)有下列器材供選擇：a電壓表(05v，內(nèi)阻10k） b電壓表(015v，內(nèi)阻20k)c電流表(03a，內(nèi)阻1） d電流表(00。6a，內(nèi)阻0。4)e滑動(dòng)變阻器（10，2a) f滑動(dòng)變阻器（500，1a)g電源(直流6v）、開關(guān)、導(dǎo)線若干圖3(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，選用

9、圖3中_電路圖來完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)說明理由:_.（2)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選_,電流表應(yīng)選_，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選_（用字母序號(hào)表示）(3)把圖4所示的實(shí)驗(yàn)器材用實(shí)線連接成實(shí)物電路圖圖4答案（1)甲描繪燈泡的iu圖線所測(cè)數(shù)據(jù)需從零開始，并要多取幾組數(shù)據(jù)（2)ade（3)如圖所示解析因?qū)嶒?yàn)?zāi)康氖且枥L小燈泡的伏安特性曲線，需要多次改變小燈泡兩端的電壓，故采用圖甲所示的分壓式電路合適，這樣電壓可以從零開始調(diào)節(jié)，且能方便地測(cè)多組數(shù)據(jù)因小燈泡額定電壓為4v,則電壓表選量程為05v的a而舍棄量程為015v的b，因15v的量程太大，讀數(shù)誤差大,小燈泡的額定電流i0。5a，則電流表只能選d?；瑒?dòng)變阻器f的最大阻值遠(yuǎn)大于小

10、燈泡內(nèi)阻8,調(diào)節(jié)不方便，電壓變化與滑動(dòng)變阻器使用部分的長(zhǎng)度線性關(guān)系差,故舍去小燈泡內(nèi)阻為電流表內(nèi)阻的20倍，電壓表內(nèi)阻是小燈泡內(nèi)阻的1250倍，故電流表采用外接法.1在圖1中，甲、乙兩圖分別為測(cè)燈泡電阻r的電路圖,下列說法不正確的是()圖1a甲圖的接法叫電流表外接法，乙圖的接法叫電流表內(nèi)接法b甲中r測(cè)r真，乙中r測(cè)r真c甲中誤差由電壓表分流引起，為了減小誤差，應(yīng)使rrv，故此法測(cè)小電阻好d乙中誤差由電流表分壓引起，為了減小誤差，應(yīng)使rra,故此法測(cè)大電阻好答案b解析題圖甲采用電流表外接法，題圖乙采用電流表內(nèi)接法，a正確題圖甲由于電壓表的分流導(dǎo)致電流的測(cè)量值偏大，由r可知，r測(cè)r真；r越小，電壓

11、表分流越小,誤差越小，因此這種接法適合測(cè)小電阻題圖乙由于電流表的分壓導(dǎo)致電壓的測(cè)量值偏大由r可知,r測(cè)r真；r越大，電流表的分壓越小,誤差越小，因此這種接法適用于測(cè)大電阻,b錯(cuò)誤，c、d正確故選b.2用伏安法測(cè)電阻,當(dāng)被測(cè)電阻的阻值不能估計(jì)時(shí)，可采用試接的辦法，如圖2所示，讓電壓表一端接在電路上a點(diǎn)，另一端先后接到b點(diǎn)和c點(diǎn)注意觀察兩個(gè)電表的示數(shù)，若電流表的示數(shù)有顯著變化，則待測(cè)電阻的阻值跟_表的內(nèi)阻可比擬,電壓表的兩端應(yīng)接在a和_兩點(diǎn)若電壓表的示數(shù)有顯著變化，則待測(cè)電阻的阻值跟_表的內(nèi)阻可比擬，電壓表應(yīng)接在a和_兩點(diǎn)圖2答案電壓c電流b解析若電流表示數(shù)變化明顯,說明電壓表的分流作用較大，即說

12、明電壓表的內(nèi)阻不是很大，則待測(cè)電阻的阻值跟電壓表的內(nèi)阻可比擬，應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，即電壓表的兩端應(yīng)接在a和c兩點(diǎn);若電壓表示數(shù)變化明顯，說明電流表的分壓作用較明顯，即電流表的內(nèi)阻與待測(cè)電阻可比擬，應(yīng)采用電流表的外接法，即電壓表應(yīng)接在a、b兩點(diǎn)3小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大，某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，通過實(shí)驗(yàn)得到如下數(shù)據(jù)(i和u分別表示小燈泡的電流和電壓）：i(a)0.120。210.290。340.38u(v）0.200.400。600。801.00i（a）0。420。450.470。490。50u(v)1。201.401。601.802.00(1)在圖中畫出小燈泡的ui曲線;(2）若小燈

13、泡正常工作電壓為1.5 v，求其正常工作時(shí)的電流答案(1）見解析（2）0。46 a解析（1)按表中給出的10組數(shù)據(jù)，在圖中盡量準(zhǔn)確地在對(duì)應(yīng)位置處描點(diǎn)，然后用平滑曲線連接，如圖所示（2）由圖可得u1。5 v時(shí)，i0.46 a。4在探究小燈泡的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)中，所用器材有:燈泡l、量程恰當(dāng)?shù)碾娏鞅韆和電壓表v、直流電源e、滑動(dòng)變阻器r、開關(guān)s等，要求燈泡兩端電壓從0開始變化(1）實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用_（選填“分壓式或“限流式”)接法(2)某同學(xué)已連接如圖3所示的電路,在連接最后一根導(dǎo)線的c端到直流電源正極之前，請(qǐng)指出其中僅有的2個(gè)不當(dāng)之處，并說明如何改正圖3_._.答案（1)分壓式(2）開關(guān)

14、s不應(yīng)閉合，應(yīng)處于斷開狀態(tài)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭p位置不當(dāng)，應(yīng)將其置于a端5某學(xué)習(xí)小組通過實(shí)驗(yàn)來研究電器元件z的伏安特性曲線他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中測(cè)得電器元件z兩端的電壓與通過它的電流的數(shù)據(jù)如表:u/v0.000。200。501.001。502。002.503.00i/a0。0000.0500。1000。1500.1800.1950.2050。215現(xiàn)備有下列器材:a內(nèi)阻不計(jì)的6v電源;b量程為03a的內(nèi)阻可忽略的電流表;c量程為00。3a的內(nèi)阻可忽略的電流表；d量程為03v的內(nèi)阻很大的電壓表；e阻值為010，額定電流為3a的滑動(dòng)變阻器；f開關(guān)和導(dǎo)線若干(1）這個(gè)學(xué)習(xí)小組在實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選_(填器材前面的字

15、母)(2）請(qǐng)你從下面的實(shí)驗(yàn)電路圖中選出最合理的一個(gè)_(3）利用表格中數(shù)據(jù)繪出的電器元件z的伏安特性曲線，如圖4所示,分析曲線可知該電器元件z的電阻隨u變大而_（選填“變大”、“變小或“不變”）;圖4(4）若把電器元件z接入如圖5所示的電路中時(shí)，理想電流表的讀數(shù)為0。150a,已知a、b兩端電壓恒為2v，則定值電阻r0阻值為_。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）圖5答案(1）c（2)d（3)變大（4)6.7解析(1)由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電流最大測(cè)量值為0。215 a,電流表應(yīng)選c;(2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，電壓與電流的測(cè)量值從零開始變化,滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓式接法，應(yīng)用伏安法測(cè)元件電壓與電流，電流表應(yīng)測(cè)通過電阻的電