1、学案 6 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线学习目标定位 1.会正确选择实验器材和实验电路.2.描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法1实验原理用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I) 值，在 IU 坐标系中描出各对应点，用平滑曲线将这些点连接起来就得到小灯泡的伏安特性曲线2实验器材学生电源(4 V6 V 直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸3在虚线框中画出小灯泡的伏安特性曲线的电路图一、电流表内接法和外接法的比较内接法 外接法电路图误差原因 电流表的分压
2、电压表的分流测量值和真实值的比较 R 测 RxRAU测I测测量值大于真实值R 测 U测I测 U测Ix IV测量值小于真实值适用于测量测大(填“大”或“ 小”) 电阻或RxRARVRx 测小(填“大”或“ 小”) 电阻或RVRx RxRA二、滑动变阻器两种接法的比较限流式接法 分压式接法电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“两下一上”的接法调压范围 EERxR Rx(不计电源内阻)0E(不计电源内阻)适用情况负载电阻的阻值 Rx 与滑动变阻器的总电阻 R 相差不大，或 R 稍大，且电压、电流变化不要求从零开始(1)要求负载上电压、电流变化范围较大，且从零开始连续可调(2)负载电
3、阻的阻值 Rx 远大于滑动变阻器的总电阻 R三、实验过程1实验步骤图 1(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，按图 1 所示的电路图连接好实物图(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)(2)闭合开关 S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压 U和电流 I.(3)用同样的方法测量并记录几组 U 和 I，填入下表.次数 1 2 3 4 5 6 7 8电压 U/V电流 I/A(4)断开开关，整理好器材2数据处理(1)在坐标纸上以 U 为横轴、 I 为纵轴建立直角坐标系(2)在坐标纸中描出各组数据所对应的点( 坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以
4、使所描图线充分占据整个坐标纸为宜)(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3实验结果与数据分析(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线(2)分析：灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大4误差分析(1)系统误差：由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差(2)测量误差：测量时读数带来误差5注意事项(1)因 I U 图线是曲线，本实验要测出多组包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器应采用分压式接法(2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法(3)画
5、 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，对个别偏离较远的点应舍去例 1 有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的 IU 图线现有下列器材供选择：A电压表(05 V，内阻 10 k)B电压表(015 V，内阻 20 k)C电流表(03 A，内阻 1 )D电流表(00.6 A，内阻 0.4 )E滑动变阻器(10 ，2 A)F滑动变阻器(500 ，1 A)G学生电源(直流 6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图 2 中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：_.图 2(2)实验中所用电压表
6、应选用_，电流表应选用_ ，滑动变阻器应选用_( 用序号字母表示)(3)把图 3 所示的实验器材用实线连接成实物电路图图 3解析 因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用图甲所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据因小灯泡额定电压为 4 V，则电压表选 05 V 的 A 而舍弃 015 V 的 B，因 15 V 的量程太大，读数误差大，小灯泡的额定电流 I0.5 A，则电流表只能选 D.滑动变阻器 F 的最大阻值远大于小灯泡内阻 8 ，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去小灯泡内阻为电流表内阻的 20
7、倍，电压表内阻是小灯泡的80.41 250 倍，故电流表采用外接法101038答案 (1)描绘小灯泡的 IU 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 (2)A D E(3)如图所示例 2 某同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组 U 和 I 的数据：编号 1 2 3 4 5 6 7 8U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205(1)在图 4 中画出 IU 图像图 4(2)从图像上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况
8、是_(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而_答案 (1)见解析图 (2) 开始时不变，后来增大(3)增大解析 画出 IU 图像如图所示，曲线开始呈直线状说明开始时电阻不变，后来逐渐靠近U 轴说明电阻增大要测绘一个标有“3 V 0.6 W”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 3 V，并便于操作已选用的器材有：电池组(电动势为 4.5 V，内阻约 1 )；电流表(量程为 0250 mA，内阻约 5 )；电压表(量程为 03 V，内阻约 3 k)；电键一个、导线若干(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_( 填字母代号)A滑动变阻器(最大阻值 20 ，额定电流 1 A)B滑动变
9、阻器(最大阻值 1 750 ，额定电流 0.3 A)(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) 根据“ 灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到 3 V，并便于操作” 可知控制电路必定为“分压电路”，而“ 分压电路 ”需要用总阻值较小的滑动变阻器，故选 A.(2)在(1)中已经明确了控制电路，继续要选择电流表的接法，题中 3，而 RxRA 155 RVRx200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接300015法，综上可知电路图应选用图 B.1在描绘小灯泡的伏安特性曲线实验中，所用器材有：小灯泡 L、量程恰当的电流表 A和电压
10、表 V、直流电源 E、滑动变阻器 R、电键 S 等，要求小灯泡两端电压从 0 开始变化(1)实验中滑动变阻器应采用_接法( 填“ 分压式”或“限流式”)图 1(2)某同学已连接如图 1 所示的电路，在连接最后一根导线的 c 端到直流电源正极之前，请指出其中仅有的 2 个不当之处，并说明如何改正_._.答案 (1)分压式(2)电键 S 不应闭合，应处于断开状态滑动变阻器滑动触头 P 位置不当，应将其置于 b 端2图 2 为“描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 2.5 V.图 2(1)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，_；闭合开关后，逐渐移动滑动变
11、阻器的滑片，_；断开开关，.根据实验数据作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线(2)在虚线框中画出与实物电路相应的电路图答案 (1)使它靠近滑动变阻器左端的接线柱 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 (2)见解析图解析 (1)滑动变阻器为分压式接法，故闭合开关前，小灯泡两端的电压应为零，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近滑动变阻器左端的接线柱闭合开关后，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(2)与实物电路相应的电路图如图所示3在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：A小灯泡：规格为“3.8
12、V 0.3 A”B电流表：量程 00.6 A，内阻约为 0.5 C电流表：量程 03 A，内阻约为 0.1 D电压表：量程 05 V，内阻约为 5 kE滑动变阻器：阻值范围 010 ，额定电流 2 AF电池组：电动势 6 V，内阻约为 1 G开关一只，导线若干(1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从 0 逐渐增大到 3.8 V 且能方便地进行调节，因此电流表应选_(填器材前选项)(2)根据你选用的实验电路，将图 3 所示的器材连成实物电路图 3答案 (1)B (2) 见解析图解析 (1)因小灯泡的额定电流为 0.3 A，为减小读数误差，应让指针偏角大一些，故电流表选 B.(2)由电
13、流表外接和滑动变阻器采用分压式接法知，电路图如图甲所示，由电路图连接的实物图如图乙所示4如图 4 甲所示为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感) 的 IU关系曲线图甲 乙丙 丁图 4(1)为了通过测量得到如图甲所示 IU 关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路中应选择的是图_，简要说明理由：_.(电源电压为 9 V，滑动变阻器的阻值为 0100 )(2)在如图丁所示的电路中，电源电压恒为 9 V，电流表读数为 70 mA，定值电阻 R1250 .由热敏电阻的 IU 关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_V；电阻 R2 的阻值为_ .答案 (1)乙 图乙加在热敏电阻两端的电压可以从
14、零调到所需电压 (2)5.2 111.8解析 (1)图乙的滑动变阻器用的是分压式接法，加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压，从而能够得到完整的 IU 图线，故选图乙(2)通过 R1 的电流为 I1 A36 mA，通过热敏电阻的电流 I2I I1(7036) UR1 9250mA34 mA，由题图甲可知热敏电阻两端的电压为 5.2 V，电阻 R2 111.8 .9 5.23410 35在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的实验仪器如下：小灯泡 L， “3.8 V,0.3 A”电压表 V，量程 05 V，内阻 5 k电流表 A1，量程 0100 mA ，内阻 4 电流表 A2，量
15、程 0500 mA ，内阻 0.4 滑动变阻器 R1，最大阻值 10 ，额定电流 1.0 A滑动变阻器 R2，最大阻值 5 ，额定电流 0.5 A直流电源 E，电动势约为 6 V，内阻约为 0.5 (1)在上述器材中，滑动变阻器应选_；电流表应选 _(2)在虚线框内画出实验的电路图，并在图中注明各元件的符号(3)某实验小组完成实验后利用实验中得到的实验数据在 IU 坐标系中，描绘出如图 5 所示的小灯泡的伏安特性曲线根据此图给出的信息，可以判断下图中正确的是(图中 P 为小灯泡的功率)( )图 5答案 (1)R1 A2 (2)见解析图 (3)BD解析 (1)本题变阻器采用分压式接法，通常应当选
16、用最大阻值小的滑动变阻器，但本题中如果选用 R2，则电路中的电流会超过 R2 允许通过的最大电流，故滑动变阻器应当选择 R1.电流表 A1 的量程太小，故电流表应当选择 A2.(2)电路如图所示，由于电压要从 0 开始调，滑动变阻器用分压式接法；因为灯泡的内阻比较小，电流表用外接法(3)随着通过小灯泡电流的增大，小灯泡消耗的功率增大，小灯泡的电阻也增大，由 P知 B 图正确，由 PI2R 知 D 图正确U2R6在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，用导线 a、b 、c、d、e 、f、g 和 h 按图 6 所示方式连接好电路，电路中所有元器件都完好，且电压表和电流表已调零闭合开关后：图 6(1)
17、若不管怎样调节滑动变阻器，小灯泡亮度都能发生变化，但电压表、电流表的示数总不能为零，则可能是_导线断路(2)某同学在实验中还测出 a、b、c 三种元件的伏安特性曲线分别如图 7 中的(a) 、(b) 、(c) ，下列说法正确的是( )图 7Aa 可以作为标准电阻使用Bb 能作为标准电阻使用Cb 的阻值随电压升高而增大Dc 的阻值随电压升高而增大答案 (1)g (2)AC解析 (1)若调节滑动变阻器，小灯泡的亮度变化，但电压表、电流表示数总不能为零，说明滑动变阻器不起分压作用，所以可能是 g 导线断路(2)因 a 元件的 IU 线是直线，说明电阻不随电压的变化而变化，故可作为标准电阻，故A 对，B 错因 IU 线上的点与原点的连线的斜率的倒数表示电阻值，故 C 对，D错选 A、C.
