教科版物理必修第三册精品课件 第二章 5.实验 描绘I-U特性曲线.ppt

;内容索引;;实验探究新知导学;一、实验设计

用电流表测出通过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在I-U坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来。

二、实验器材

小灯泡(3.8V,0.3A)或(2.5V,0.6A)一个、电压表(0~3V,0~15V)与电流表(0~0.6A,0~3A)各一个,滑动变阻器(最大阻值20Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。;三、实验操作

1.电路连接

确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按图中的原理图连接好实验电路。;四、数据处理

1.在坐标纸上以U为横轴,以I为纵轴,建立坐标系。

2.在坐标纸上描出各组数据所对应的点。

3.将描出的点用平滑的曲线连接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线。;五、误差分析与注意事项

1.系统误差:由于采用的是电流表外接法,电流表的测量值大于通过小灯泡的电流的真实值。

2.图像的画法

(1)建立坐标系时,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理。

(2)误差较大的点要舍去,I-U图线应是平滑曲线(或直线)而非折线。;典例精讲释疑解惑;一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择

【例题1】要测绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,以便于操作。已选用的器材有:

电池组(电压为4.5V);

电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);

电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);

开关一个、导线若干。;(2)实验的电路图应选用下列的图(填字母代号)。?;答案:(1)A(2)B

解析:(1)电压由0开始连续调节,则应采用分压式接法,选项A中的滑动变阻器接入电路后,既能保证各用电器的安全,又便于调节电表的示数,而选项B中的滑动变阻器阻值偏大,不便于调节,故选A。(2)由小灯泡为小电阻可知,应采用电流表外接法,由(1)的分析可知应采用分压式接法,故选B。;分压式和限流式电路的选择原则

(1)若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。

(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应用分压式电???。

(3)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则此时必须选用分压式电路。;二、实验数据处理

【例题2】图(a)为测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的实物电路图,已知小灯泡的额定电压为3V。;(1)在图(b)方框图中画出与实物电路相对应的电路图。

(2)完成下列实验步骤:

①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,滑片应停留在滑动变阻器的最(选填“左”或“右”)端;?

②闭合开关后,逐渐移动滑动变阻器的滑片,增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到额定电压;;③记录如下8组U和I的数据,断开开关,根据实验数据在图(c)方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。;编号;答案:(1)见解析图(2)①左③见解析图(3)①先不变,后逐渐增大②增大③14.6Ω;(2)①为保护实验器材,开关闭合之前,题图(a)中滑动变阻器的滑片应该置于最左端。

③根据表格中的数据,画出小灯泡的I-U图线如图所示。;(3)①从图线上可以得知,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是先不变,后逐渐增大。

②图线表明导体的电阻随温度的升高而增大。

③根据表格可得电压U=3V时,I=0.205A,所以小灯泡正常工作时的电阻约;描绘I-U图线的注意事项

画I-U图线时纵轴、横轴的标度要适中,使所描绘图线占据整个坐标纸为宜,不要画成折线,应该用平滑的曲线连接,个别偏离较远的点应舍去。;随堂练习;1.(小灯泡U-I图线特点)为了探究小灯泡L的伏安特性,连好如图所示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是图中的();答案:C

解析:小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高,导致电阻R增大,所以U-I图线的斜率增大,故C项正确。;2.(伏安法测电阻)(多选)下图为伏安法测电阻的一种常用电路,以下分析正确的是()

A.此接法的测量值大于真实值

B.此接法的测量值小于真实值

C.此接法要求待测电阻值小于电流表内阻

D.开始实验时滑动变阻器滑片P应处在最左端;3.(测绘小灯泡伏安特性曲线的原理与操作)测绘小灯泡伏安特性曲线实验的实物电路如图所示,已知小