2013届高考物理核心要点突破系列课件：第14章《实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线》知能优化训练(选修3_1).ppt

第八节 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第八节　 课前自主学案 目标概览 学习目标：1.知道小灯泡的灯丝电阻随温度的升高而增大． 2．会正确的选择实验器材和实验电路． 3．会描绘小灯泡伏安特性曲线，掌握分析图线的方法． 重点难点：1.采用电流表内、外接法的选择依据． 2．滑动变阻器的两种接法的选择依据． 一、实验目的 1．知道小灯泡的灯丝电阻是随温度的升高而增大的． 2．会根据实验所需器材选择正确的实验电路． 对于一个小灯泡，若所加电压不同，其亮度不同，也可说灯丝的温度不同，导致灯丝的电阻率发生变化，则其阻值就不是一个确定值，其U－I图线就不是直线． 三、实验器材 小灯泡、直流电源、电压表、电流表、变阻器、导线若干、开关、坐标纸、铅笔 四、实验步骤 图14－8－2 1．按图14－8－2连接电路，在闭合开关前变阻器的滑片靠近图中所示的A端． 2．闭合开关，移动滑片P，读出几组U、I值，并记录在表格中． 3．在坐标纸上建立U－I坐标系，将所得几组U、I值在坐标系中描出所对应的点． 4．用平滑的曲线将各点连接起来，即为U－I图线． 五、数据处理 1．在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横轴表示电压U，并在其上描出实验中记录的I和U值． 2．用平滑的曲线将各数据点连接起来，便得到小灯泡的伏安特性曲线． 六、误差分析 1．电压表、电流表内阻对电路的影响造成误差． 2．读数不准造成误差． 3．描点不准造成误差． 七、注意事项 1．闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移到电压输出最小位置． 2．开关闭合后，调节滑动变阻器滑片的位置，使小灯泡两端的电压逐渐增大的过程中可在电压表读数每增加一个定值时读取一组数据，但不允许电压表的示数超过小灯泡的额定电压． 3．建立坐标系的标度要合理，使得根据数据画出的图线尽量占满坐标纸，要用平滑曲线将各数据点连接，不要连成折线． 一、为什么采取电流表外接法？ 由于实验用的小灯泡是“4 V,0.7 A”或“3.8 V,0.3 A”的规格，前者在额定电压下工作时的电阻为5.7 Ω，而后者为12.7 Ω，电阻都不太大，与一般电流表的内阻相差不太悬殊，而与一般电压表的内阻相比要小得多，因此宜采用电流表外接法，以减小误差． 二、为什么滑动变阻器采取分压式接法？ 因为在本实验中，要求电压的变化范围大而且分度小(在0～3.8 V或0～4 V的范围内读取12个值)，根据滑动变阻器的特点，决定了必须采用分压接法． 滑动变阻器必须采用分压接法的几种情况如下： 1．当用电器(被测电阻)远大于滑动变阻器全电阻时，且实验要求电压的变化范围较大； 2．明确要求某部分电路的电压从零开始变化(本实验就是如此)； 3．若采用限流接法，电路中的最小电流仍超过用电器的额定电流． 根据上述理由，本实验电路原理图如图14－8－2. 三、小灯泡的I－U图线为什么不是直线？ 图14－8－3 小灯泡的I－U曲线特点：因为随着电流的增大，小灯泡的功率(实际功率)增大，温度升高，电灯丝的电阻增大(材料的电阻率增大)，因此，灯丝电阻并不是一个定值，电流与电压成正比在此并不适用． 由于电流越大，灯丝电阻越大，其I－U曲线应大致如图14－8－3所示．在该曲线上，任意点切线的斜率越大，电阻越小；斜率越小，电阻越大． 某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材： A．电流表(量程100 μA, 内阻约2 kΩ)； B．电流表(量程500 μA, 内阻约300 Ω)； C．电压表(量程15 V, 内阻约100 kΩ)； D．电压表(量程50 V, 内阻约500 kΩ)； E．直流电源(20 V, 允许最大电流1 A)； F．滑动变阻器(最大阻值1 kΩ，额定功率1 W)； G．开关和导线若干． 电流表应选________，电压表应选________．(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在连线上存在的问题： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________. 【答案】BC①电流表应采用内接的方式②滑动变阻器应采用分压式接法 【点评】选择实验器材时应考虑器材量程、量度要求及误差最小的原则． 小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大．某同学为研究这一现象，用实验得到如下数据(I和U分别为小灯泡上的电流和电压)： I/A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.