在探究小灯泡的伏安特性试验中所用器材有灯泡1量程恰当的.doc

把握原理 培养能力 提高素养 ——“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验复习的探讨 王高实验在高中物理中的重要性毋庸置疑，自然也是高考中的一个重点和难点，因而师生对实验的复习是高度重视，但复习效果往往不尽人意。笔者认为，实验复习中教师首先要唤醒学生，明白“做什么”和“怎么做”，就是知晓实验目的、内容和操作；其次要引领学生解决“为什么这么做”、“还能怎样做”，就是要理清实验原理，并能对该实验进行拓展、迁移；最后还要探索“还可以做什么”，就是应用该实验开展创新设计，解决一些实际问题，以提高实验复习的效果，进而提高学生的实验素养。本文以“描绘小灯泡伏安特性曲线”实验复习为例做一探讨。 一、注重原理 明晰是非 “描绘小灯泡伏安特性曲线”是一个重要的研究性实验，学生通过测量电路和控制电路的选择、实验器材的选择、实验操作、数据采集、伏安特性曲线描绘，据此发现小灯泡的非线性特征，并分析其主要原因，整个过程比较熟悉，但进入实验复习中学生有了进一步的思考，就出现了有许多似是而非的问题，需要我们从实验原理出发深入探究，以明晰是非。 1．对于 “3.8V 0.3A”的小灯泡测量时如何选择电压表、电流表的量程？ 对于“3.8V 0.3A” 的小灯泡，电流表选用0一0. 6A挡比较简单，而电压表是选择0— 3V还是0—15V挡比较为难。实验研究表明，小灯泡在电压为0—3V范围内变化时，足能反映出小灯泡灯丝电阻的非线性特性。在0一0. 1V时基本呈线性，在0. 1一0. 4V时非线性最明显，在0. 4—3. 8V时又近似呈线性。据此，电压表量程应选用0—3V挡，若选用0—15V挡，即使小灯泡电压加到3.8V，电压表的指针偏转也达不到满偏的1/3，实验读数的精确性就不够了。 2.若已知电压表、电流表中某一电表的内阻，如何精确测量小灯泡的电阻? 在测量电路选择时，有内接法（图1）和外接法（图2）两种，由于电流表的分压或电压表的分流作用，致使每一种测量方法都存在误差。本实验中为了减小测量误差，我们选用了外接法（因为小灯泡的电阻很小）。但是，如果已知电流表的内阻，我们可以用内接法精确地测量出小灯泡的电阻，；如果已知电压表的内阻，我们可以用外接法精确地测量出小灯泡的电阻，。 3.分压式连接的电路中滑动变阻器如何选择？ 本实验中要求加在小灯泡上的电压从0开始增大，所以滑动变阻器要采用分压式连接，如图3所示，当滑片处于c处时，负载Rx上的电压Ux与Rac及滑动变阻器电阻R的关系为 当RxR时，,即Ux与Rac成正比，Ux随Rac的大致变化情况如图4中线Ⅰ所示，调节滑动变阻器滑片时，Rx上电压均匀变化。 当Rx R 时, Ux 随Rac 的变化情况大致如图线Ⅲ所示, 负载Rx 上的电压Ux 随Rac 的增大, 开始缓慢增大, 后急剧上升, 调节起来较为困难。因此, 滑动变阻器应选择阻值适当较小而额定电流较大的一种，其Ux 随Rac的变化情况如图中曲线Ⅱ 部分, 这样描绘出的伏安特性曲线较为理想。 4. 如何调节滑动变阻器才能使描绘出来的曲线更准确？ 图5是实验测量描绘的小灯泡伏安特性曲线，曲线表明: 小灯泡在0.1V 范围内, 伏安特性近似线性; 在0.1—0.4V 范围内, 伏安特性表现为非线性; 在0.4—3V 范围内, 伏安特性又近似为线性。所以在实验时, 在0—0.1V 范围内要测量两组数据, 在0.1- 0. 4V 范围内至少要测量3 组数据, 在0. 4 以上, 可测量3 组数据。这8组数据不应8 等分，前面电压间隔要很小，0.4V 以后，电压间隔可以大些。另外, 由于受灯丝温度的影响, 电压要从小到大调节。 5.小灯泡的伏安特性曲线是I -U 图线还是U - I 图线？ 在坐标纸上画伏安特性曲线, 一般采用I -U 图线, 而不是U - I 图线, 主要是该实验中, 加在小灯泡两端的电压U是自变量, 而通过灯丝的电流I是应变量。但在很多题目中用U - I 图线来描述小灯泡的电流与电压之间的关系，只要认清图线描述的变化规律就行。 6.控制电路一定要用分压式接法吗？ 实验中对控制电路选用的是分压式接法，是不是就不能用限流式接法呢？你不妨来试一下，选用“3.8 V 0.3A”的小灯泡，可用大阻值的滑动变阻器或电阻箱与之串联后，调节阻值，可以采集到描绘小灯泡伏安特性曲线所需的关键数据(包括0—0. 1 V范围内读取两组数据，电阻的阻值从较大处开始移动，小灯泡两端电压先是缓慢增加，后较快增加，这一变化规律正符合本实验数据采集的需要：先密后疏。在。采用限流式接法时能测得除“0 V, 0 A”以外的所有数据，考虑到小灯泡两端不加电压时，流过的电流显然为零，即这组数据是不测自得的。可见，本实验滑动变阻器采用限流式接法也是可行的二、针对训练 提高能力 复习中要把对