第4讲 实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线 讲义.docx
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1、第4讲 实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线见学生用书P129微知识1实验目的1 .描绘小灯泡的伏安特性曲线。2 .分析曲线的变化规律。微知识2实验原理1 .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 (I, S值,在U1坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连接起来。2 .电流表采用处接法(填“内接”或“外接”),因为小灯泡电阻很小,如果内接 电流表,分压明显。滑动变阻器采用分压式,使电压能从O开始连续变化。微知识3实验器材小灯泡,46V学生电源,滑动变阻器,电压表,电流表,开关,导线若干。微知识4实验步骤1 .连接电路将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、
2、开关用导线连接成如图所示电 路。2 .测出小灯泡在不同电压下的电流移动滑动变阻器触头位置,测出12组左右不同的电压值U和电流值/,并将测量 数据填入表格。3 .画出伏安特性曲线在坐标纸上以/为纵轴,以U为横轴,建立坐标系。在坐标纸上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)将描出的点用平滑曲线连接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线。(4)拆除电路、整理仪器。微知识5注意事项1 .电路的连接方式。(1)电流表应采用外接法,因为小灯泡(3.8 V 0.3 A)的电阻很小,与量程为00.6 A 的电流表串联后,电流表的分压影响很大。滑动变阻器应
3、采用分压式连接,目的是使小灯泡两端的电压能从O开始连续变 化。2 .闭合开关S前,滑动变阻器触头应移到使小灯泡分得电压为O的一端,可以使 开关闭合时小灯泡电压能从O开始变化,同时,也为了防止开关刚闭合时小灯泡 两端因电压过大而烧坏灯丝。3 . U-/图线在Uo=LoV左右将发生明显弯曲,故在U= 1.0 V左右描点要密, 以防止出现较大误差。4 .电流表选择0.6 A量程,电压表量程的选择视小灯泡的额定电压而定,即使用 的若是“3.8 V 0.3 A”的小灯泡,选用电压表的15 V量程,若使用“2.5 V 0.6 A”的小灯泡,则选用电压表的3 V量程。5 .保持小灯泡电压接近额定值时要缓慢增
4、加,到额定值时,记录/后马上断开开 关。6 .误差较大的点要舍去,U/图象应是平滑曲线而非折线。微知识6误差分析1 .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 .测量时读数带来误差。3 .在坐标纸上描点、作图带来误差。一、思维辨析(判断正误,正确的画“,错误的画“X”。)1 .灯泡的电阻较小,用伏安法测电阻时应采用电流表外接法。(J)2 .为了多测几组数据,滑动变阻器应用分压式接法。()3 .用电流表外接法测电阻时,由于电压表的分流作用,致使电阻测量值偏大。(X) 二、对点微练L (伏安法测电阻)在伏安法测电阻的实验中,待测电阻RX约为200 Q,电压表V 的内阻约为
5、2k,电流表A的内阻约为10 Q,测量电路中电流表的连接方式如图 甲或乙所示,结果由公式R=f计算得出,式中U与1分别为电压表和电流表的 读数;若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rn和Rx2,则(填 “心”或“&2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值RXl(填“大于”“等于或“小于”)真实值,测量值&2(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。 解析 因为&=200 0,而Kv=2kO, a10 ,有RXWRAR” 所以选用电流 表内接法误差较小,即更接近于真实值。根据“大内小外”可知Kn大于真实 值,r2小于真实值。答案RXI大于小于2.(图象法处理数据)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的
6、实验中,某同学测得电 流一电压的数据如下表所示:用上表数据描绘电压随电流的变化曲线。为了探究灯丝电阻与温度的关系,已作出电阻随电流的变化曲线如图所示;请 指出图线的特征,并解释形成的原因。答案如图所示电阻随电流增大存在三个区间,电阻随电流的变化快慢不同。第一区间电流很 小时,电阻变化不大;第二区间灯丝温度升高快,电阻增大快;第三区间部分电 能转化为光能,灯丝温度升高变慢,电阻增大也变慢。见学生用书P130微考点1实物图连接和数据处理核心I微I讲1 .各导线都应连接在接线柱上。2 .不应在导线中间出现交叉,导线不能跨过仪器。3 .连接电表应注意量程选用正确,正、负接线柱不要接错。4 .开关要控制
7、整个电路。典例I微探【例11 某学习小组欲探究小灯泡(”3 V、1.5 W”)的伏安特性,可提供的实验 器材如下:A.电池组:电动势约4.5 V,内阻可不计;B.双量程的电压表:Vi:量程为03V、内阻约为3k; V2;量程为015V、 内阻约为15 kC.双量程的电流表:Ai:量程为00.6A、内阻约为IO; A2:量程为03A、 内阻约为0.1 OD.滑动变阻器R:阻值范围为010。、允许通过的最大电流为2 A;E.开关S,导线若干。在尽量提高测量精度的情况下,请回答下列问题:(1)根据以上器材,用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接成完整电路。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到(填或5”)
8、端。调节滑动变阻器得到电压、电流数据如下表,请在如图乙所示的坐标纸上画出 小灯泡的。一/图线。(4)根据图线可估得小灯泡在常温下的电阻约为 o (结果保留两位有效数字)【解题导思】(1)本实验中电流表采用内接法还是外接法误差更小?为了便于调节滑动变阻器, 应采用限流式接法还是分压式接法?答:电流表采用处接法误差小一滑动变阻器采用分压式接法如何利用U1图象求电阻的阻值?答:过原点的卫二工图象的斜率表示电阻的阻值?解析(1)因待测灯泡的阻值较小,故采用电流表外接;滑动变阻器用分压电路; 连接如图所示。(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应移到A端;小灯泡的U-1图线如图。(4)作出过O点的切线,如
9、图所示;常温下的电阻图线是过原点的切线的斜率,故 0.28R= n 0=2.8 o vJ A答案(1)见解析图(2)4 (3)见解析图(4)28(273.0均正确)题I组I微I练1.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,除有一标有“6 YL5 W”的小灯泡、 导线和开关外,还有:A.直流电源6 V(内阻不计)B.直流电流表03 A(内阻O以下)C.直流电流表0300 mA(内阻约为5。)D.直流电压表010V(内阻约为15kQ)E.滑动变阻器10 O, 2AF.滑动变阻器IkO, 0.5 A实验要求小灯泡两端的电压从零开始变化并能进行多次测量。实验中电流表应选用,滑动变阻器应选用 O (均用
10、字母表示)(2)在下列虚框中画出实验电路图。试将如图所示器材连成实物电路。解析 由/额=暴 A=250 mA,故选C项。因要求电压从零开始变化,变阻器用 分压接法,应选小阻值的E。答案(DC E实验电路如图所示(3)实验电路如图所示2.为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流/, 利用P=U/得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0 Y1.8W,电源为12 V 的电池,滑动变阻器的最大阻值为10。准备使用的实物电路如图所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置。(用笔画 线代替导线)现有10 Q、20 O和50 O的定值电阻,电路中的电阻小应选 的定值电阻。测量结束后
11、应先断开开关,拆除 两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。(4)小明处理数据后将P、U描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图所示。请 指出图象中不恰当的地方。解析(1)连线如图所示。小灯泡电阻大约为5Q,当滑动变阻器阻值最大时,小灯泡与滑动变阻器的并联 3 V电阻值约为3.3 0,贝112 V-3 V=snXA,解得R = 9.9O,所以Rl应取10 O 的定值电阻。实验结束,断开开关,拆除电池两端导线,以防电源短路。(4)在坐标纸上描出的点并不是在一条直线上,图线应为曲线;横坐标的标度值取 得太大,应适当减小。答案(1)见解析图10(3)电池(4)图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当
12、微考点2实验的迁移、拓展和创新核心I微I讲以本实验为背景,通过改变实验条件、实验仪器等设置题目,体现开放性、探究 性的特点。1 .以实验原理及实验方法为基础,探究小灯泡功率与电压的关系。2 .采用“DIS”数字化实验系统进行实验数据的采集和处理。3 .与原数据处理方式的比较(I)原方案优点:由学生读出电压表、电流表的数据,并亲自动手绘出伏安特性曲线,可 锻炼学生的读数、动手操作能力。缺点:学生读数、绘图带来较大误差。(2)改进方案优点:电压、电流由传感器测出,由电脑进行数据分析,再进行绘图,快捷、 准确,误差较小。缺点:一切在电脑上运行,学生的动手能力得不到锻炼。典例I微探例2某同学利用图甲所
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