選修3-1：7.實驗八描繪小電珠的伏安特性曲線【2015《物理復習方略》一輪復習課件滬科版】

1、實 驗 八描繪小電珠的伏安特性曲線【實驗目的【實驗目的】1.1.描繪小電珠的伏安特性曲線。描繪小電珠的伏安特性曲線。2.2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。分析伏安特性曲線的變化規(guī)律。【實驗原理【實驗原理】1.1.用電流表測出流過小電珠的電流用電流表測出流過小電珠的電流, ,用電壓表測出小電珠兩端用電壓表測出小電珠兩端的電壓的電壓, ,測出多組測出多組(U,I)(U,I)值值, ,在在U-IU-I坐標系中描出各對應點坐標系中描出各對應點, ,用一用一條平滑的曲線將這些點連起來。條平滑的曲線將這些點連起來。2.2.電流表外接：因為小電珠的電阻較小電流表外接：因為小電珠的電阻較小, ,如果電流表內(nèi)接如

2、果電流表內(nèi)接, ,誤差誤差明顯較大明顯較大; ;滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從零開始連續(xù)變滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從零開始連續(xù)變化?；?.3.滑動變阻器兩種接法的對比：滑動變阻器兩種接法的對比：方式方式內(nèi)容內(nèi)容限流接法限流接法分壓接法分壓接法對比說明對比說明兩種接法電兩種接法電路圖路圖串、并聯(lián)關(guān)串、并聯(lián)關(guān)系不同系不同負載負載R R上電上電壓調(diào)節(jié)范圍壓調(diào)節(jié)范圍 UEUE0UE0UE分壓電路調(diào)分壓電路調(diào)節(jié)范圍大節(jié)范圍大0RERR方式方式內(nèi)容內(nèi)容限流接法限流接法分壓接法分壓接法對比說明對比說明負載負載R R上電上電流調(diào)節(jié)范圍流調(diào)節(jié)范圍分壓電路調(diào)分壓電路調(diào)節(jié)范圍大節(jié)范圍大閉合閉合S S前觸前

3、觸頭位置頭位置b b端端a a端端都是為了保都是為了保護電路元件護電路元件0EEIRRR E0IR 4.4.分壓和限流電路的選擇原則：分壓和限流電路的選擇原則：(1)(1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求若采用限流式接法不能控制電流滿足實驗要求, ,即若滑動變即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時阻器阻值調(diào)到最大時, ,待測電阻上的電流待測電阻上的電流( (或電壓或電壓) )仍超過電流仍超過電流表表( (或電壓表或電壓表) )的量程的量程, ,或超過待測電阻的額定電流或超過待測電阻的額定電流( (或電壓或電壓),),此此時時, ,則必須選用分壓式電路。則必須選用分壓式電路。(2)(2)若待測電阻

4、的阻值比滑動變阻器總電阻大得多若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多, ,以致在限流以致在限流電路中電路中, ,滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時滑動變阻器的滑片從一端滑到另一端時, ,待測電阻上的待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大電流或電壓變化范圍不夠大, ,此時此時, ,應用分壓式電路。應用分壓式電路。(3)(3)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié)若實驗中要求電壓從零開始調(diào)節(jié), ,則必須采用分壓式電路。則必須采用分壓式電路。(4)(4)兩種電路均可使用的情況下兩種電路均可使用的情況下, ,應優(yōu)先采用限流式接法應優(yōu)先采用限流式接法, ,因為因為限流式接法電路簡單、能耗低。限流式接法電路簡單、能

5、耗低?！緦嶒炂鞑摹緦嶒炂鞑摹啃‰娭樾‰娭?3.8V,0.3A)(3.8V,0.3A)或或(2.5V,0.6A)(2.5V,0.6A)一個、電壓表一個、電壓表(0(03V3V15V)15V)與電流表與電流表(0(00.6A0.6A3A)3A)各一個、滑動變阻器各一個、滑動變阻器( (最大阻值最大阻值20)20)一個、學生低壓直流電源一個、學生低壓直流電源( (或電池組或電池組) )、開關(guān)一個、導線若干、開關(guān)一個、導線若干、坐標紙、鉛筆。坐標紙、鉛筆?！緦嶒炦^程【實驗過程】一、實驗步驟一、實驗步驟1.1.確定電流表、電壓表的量程確定電流表、電壓表的量程, ,采用電流表采用電流表外接法外接法, ,滑

6、動變阻器采用分壓式接法滑動變阻器采用分壓式接法, ,按如按如圖所示的原理圖連接好實驗電路。圖所示的原理圖連接好實驗電路。2.2.把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到圖中最左端, ,接線經(jīng)檢查無誤后接線經(jīng)檢查無誤后, ,閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S。3.3.移動滑動變阻器滑片位置移動滑動變阻器滑片位置, ,測出測出1212組左右不同的電壓值組左右不同的電壓值U U和電和電流值流值I,I,并將測量數(shù)據(jù)填入表格中并將測量數(shù)據(jù)填入表格中, ,斷開開關(guān)斷開開關(guān)S S。4.4.拆除電路拆除電路, ,整理儀器。整理儀器。U/VU/V0 00.20.20.40.40.60.60.80.81.0

7、1.01.21.2I/AI/AU/VU/V1.61.62.02.02.42.42.82.83.23.23.63.63.83.8I/AI/A二、數(shù)據(jù)處理二、數(shù)據(jù)處理1.1.在坐標紙上以在坐標紙上以U U為橫軸為橫軸, ,以以I I為縱軸為縱軸, ,建立坐標系。建立坐標系。2.2.在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點。在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應的點。3.3.將描出的點用平滑的曲線連接起來將描出的點用平滑的曲線連接起來, ,就得到小電珠的伏安特就得到小電珠的伏安特性曲線。性曲線?！菊`差分析【誤差分析】1.1.系統(tǒng)誤差：由于電壓表、電流表不是理想電表系統(tǒng)誤差：由于電壓表、電流表不是理想電表, ,電表內(nèi)電

8、阻電表內(nèi)電阻對電路的影響帶來的誤差。對電路的影響帶來的誤差。2.2.偶然誤差：偶然誤差：(1)(1)電壓表、電流表的讀數(shù)帶來的誤差。電壓表、電流表的讀數(shù)帶來的誤差。(2)(2)在坐標紙上描點、作圖帶來的誤差。在坐標紙上描點、作圖帶來的誤差?！咀⒁馐马棥咀⒁馐马棥?.1.閉合開關(guān)閉合開關(guān)S S前前, ,滑動變阻器滑片應移到使小電珠分得電壓為滑動變阻器滑片應移到使小電珠分得電壓為0 0的一端的一端, ,從而使開關(guān)閉合時小電珠電壓能從從而使開關(guān)閉合時小電珠電壓能從0 0開始變化開始變化, ,同時同時, ,也也為了防止開關(guān)剛閉合時小電珠兩端因電壓過大而被燒壞。為了防止開關(guān)剛閉合時小電珠兩端因電壓過大而

9、被燒壞。2.I-U2.I-U圖線在圖線在U=1.0VU=1.0V左右將發(fā)生明顯彎曲左右將發(fā)生明顯彎曲, ,故在故在U=1.0VU=1.0V左右要多左右要多測幾組數(shù)據(jù)測幾組數(shù)據(jù), ,以防出現(xiàn)很大誤差。以防出現(xiàn)很大誤差。3.3.誤差較大的點要舍去誤差較大的點要舍去,I-U,I-U圖線應是平滑曲線而非折線。圖線應是平滑曲線而非折線。4.4.建立坐標系時建立坐標系時, ,縱軸表示電流縱軸表示電流, ,橫軸表示電壓橫軸表示電壓, ,兩坐標軸選取兩坐標軸選取的標度要合理的標度要合理, ,使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙。使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙?！緦嶒灨倪M【實驗改進】1.1.數(shù)據(jù)處

10、理方式的改進：采用數(shù)據(jù)處理方式的改進：采用“DIS”DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實數(shù)字化實驗系統(tǒng)進行實驗數(shù)據(jù)的采集和處理。驗數(shù)據(jù)的采集和處理。2.2.與原數(shù)據(jù)處理方式的比較：與原數(shù)據(jù)處理方式的比較：(1)(1)原方案。原方案。優(yōu)點：由學生讀出電壓表、電流表的數(shù)據(jù)優(yōu)點：由學生讀出電壓表、電流表的數(shù)據(jù), ,并親自動手繪出并親自動手繪出伏安特性曲線伏安特性曲線, ,可鍛煉學生的讀數(shù)、動手操作能力?？慑憻拰W生的讀數(shù)、動手操作能力。缺點：學生讀數(shù)、繪圖帶來較大誤差。缺點：學生讀數(shù)、繪圖帶來較大誤差。(2)(2)改進方案。改進方案。優(yōu)點：電壓、電流由傳感器測出優(yōu)點：電壓、電流由傳感器測出, ,由電腦進行數(shù)據(jù)

11、分析由電腦進行數(shù)據(jù)分析, ,再進再進行繪圖行繪圖, ,快捷、準確快捷、準確, ,誤差較小。誤差較小。缺點：一切在電腦上進行缺點：一切在電腦上進行, ,學生的動手能力得不到鍛煉。學生的動手能力得不到鍛煉。熱點熱點1 1 實驗原理的理解和實驗器材的選取實驗原理的理解和實驗器材的選取【典題【典題1 1】(2013(2013天津高考天津高考) )要測繪一個標有要測繪一個標有“3 V3 V0.6 W”0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線小燈泡的伏安特性曲線, ,燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到燈泡兩端的電壓需要由零逐漸增加到3 V,3 V,并便于操作。已選用的器材有：并便于操作。已選用的器材有：電池組電池組

12、( (電動勢為電動勢為4.5V,4.5V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約1);1);電流表電流表( (量程為量程為0 0250mA,250mA,內(nèi)阻約內(nèi)阻約5);5);電壓表電壓表( (量程為量程為0 03V,3V,內(nèi)阻約內(nèi)阻約3k);3k);電鍵一個、導線若干。電鍵一個、導線若干。(1)(1)實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的實驗中所用的滑動變阻器應選下列中的( (填字填字母代號母代號) )。A.A.滑動變阻器滑動變阻器( (最大阻值最大阻值20,20,額定電流額定電流1A)1A)B.B.滑動變阻器滑動變阻器( (最大阻值最大阻值1750,1750,額定電流額定電流0.3A)0.3A)(2)(2)實驗的電路圖

13、應選用下列的圖實驗的電路圖應選用下列的圖( (填字母代號填字母代號) )。(3)(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖所示, ,如果將這個小如果將這個小燈泡接到電動勢為燈泡接到電動勢為1.5V,1.5V,內(nèi)阻為內(nèi)阻為55的電源兩端的電源兩端, ,小燈泡消耗的小燈泡消耗的功率是功率是W W?！窘忸}探究【解題探究】(1)(1)滑動變阻器的選取原則一般是什么滑動變阻器的選取原則一般是什么? ?提示：提示：一般情況下一般情況下, ,若采用若采用“分壓式分壓式”接法接法, ,則選總阻值較小則選總阻值較小的滑動變阻器的滑動變阻器; ;若采用若采用“限流式限流式”接法接法

14、, ,則選用與測量電阻阻則選用與測量電阻阻值相當?shù)幕瑒幼冏杵?。值相當?shù)幕瑒幼冏杵鳌?2)(2)把小燈泡接入電源的兩端后把小燈泡接入電源的兩端后, ,如何確定通過小燈泡的電流如何確定通過小燈泡的電流強度和小燈泡兩端的電壓強度和小燈泡兩端的電壓? ?提示：提示：把小燈泡接入電路后把小燈泡接入電路后, ,其兩端的電壓與電源的路端電壓其兩端的電壓與電源的路端電壓相等相等, ,在小燈泡的在小燈泡的I-UI-U圖像中圖像中, ,再畫出電源的再畫出電源的I-UI-U圖線圖線, ,兩線的交兩線的交點坐標即小燈泡的工作電流和電壓。點坐標即小燈泡的工作電流和電壓?！窘馕觥窘馕觥?1)(1)根據(jù)小燈泡標示的額定值可

15、以計算出小燈泡的額根據(jù)小燈泡標示的額定值可以計算出小燈泡的額定電流定電流I= =0.2A,I= =0.2A,兩個滑動變阻器在此電流下都能保兩個滑動變阻器在此電流下都能保證安全證安全, ,根據(jù)測繪小燈泡的伏安特性曲線的要求根據(jù)測繪小燈泡的伏安特性曲線的要求, ,小燈泡兩端小燈泡兩端的電壓需要從零開始調(diào)節(jié)的電壓需要從零開始調(diào)節(jié), ,故調(diào)節(jié)電路中滑動變阻器應采用分故調(diào)節(jié)電路中滑動變阻器應采用分壓接法。為方便調(diào)節(jié)應選用最大阻值小的滑動變阻器壓接法。為方便調(diào)節(jié)應選用最大阻值小的滑動變阻器, ,故選故選A;A;(2)(2)額定電壓下小燈泡的阻值額定電壓下小燈泡的阻值R= =15,R= =15,遠小于電壓遠

16、小于電壓表內(nèi)阻表內(nèi)阻, ,故電流表應該采用外接法故電流表應該采用外接法, ,所以電路應采用分壓外接所以電路應采用分壓外接法法, ,故選故選B B。P0.6 AU3U3I0.2(3)(3)在小燈泡的伏安特性曲線圖像中在小燈泡的伏安特性曲線圖像中, ,根據(jù)根據(jù)E=U+IrE=U+Ir, ,即即I=0.3-I=0.3-0.2U,0.2U,作出電源的作出電源的I-UI-U圖像如圖所示圖像如圖所示, ,由圖像可知由圖像可知, ,由該電源對由該電源對小燈泡供電的電流小燈泡供電的電流I=0.1A,I=0.1A,電壓電壓U=1V,U=1V,故小燈泡消耗的功率為故小燈泡消耗的功率為P=IU=0.1WP=IU=0

17、.1W。答案：答案：(1)A(1)A(2)B(2)B(3)0.1(3)0.1熱點熱點2 2 電路的連接和數(shù)據(jù)分析電路的連接和數(shù)據(jù)分析【典題【典題2 2】(2014(2014合肥模擬合肥模擬) )為了測量一個為了測量一個“12V12V5W”5W”的小的小燈泡在不同電壓下的功率燈泡在不同電壓下的功率, ,給定了以下器材：給定了以下器材：電源：電源：12V,12V,電阻不計電阻不計; ;電流表：電流表：0 00.6A,00.6A,03A,3A,內(nèi)阻可忽略內(nèi)阻可忽略; ;電壓表：電壓表：0 03V,03V,015V,15V,內(nèi)阻很大內(nèi)阻很大; ;滑動變阻器：阻值范圍滑動變阻器：阻值范圍0 020,20

18、,允許最大電流允許最大電流1A;1A;開關(guān)一個開關(guān)一個, ,導線若干。導線若干。實驗時要求加在燈泡兩端的電壓可從實驗時要求加在燈泡兩端的電壓可從0 0調(diào)到調(diào)到12V12V。(1)(1)將圖甲中的實物圖連接完整。將圖甲中的實物圖連接完整。(2)(2)某位同學測得小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示某位同學測得小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示, ,某次測某次測量時量時, ,小燈泡電流強度大小為小燈泡電流強度大小為0.40A,0.40A,則此時加在它兩端的電壓則此時加在它兩端的電壓為為V,V,此時小燈泡的實際功率為此時小燈泡的實際功率為W W?！窘忸}探究【解題探究】(1)(1)試畫出本題實驗的原理圖。試畫出本題實驗的原理圖。提示：提示：(2)(2)小燈泡的實際功率公式為小燈泡的實際功率公式