【物理】2018届一轮复习人教版 描绘小电珠的伏安特性曲线 学案 6页

专题37 描绘小电珠的伏安特性曲线 ‎1.掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式.‎ ‎2.掌握伏安特性曲线的描绘方法.‎ ‎3.理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是一条直线．‎ ‎ 基本实验要求 ‎1．实验原理 ‎(1)测多组小灯泡的U、I，并绘出I－U图象；‎ ‎(2)由图线的斜率反映电流与电压和温度的关系．‎ ‎2．实验器材 小灯泡“3.8 V,‎0.3 A”、电压表“0～3 V～15 V”、电流表“0～0‎.6 A～‎3 A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．‎ ‎3．实验步骤 ‎(1)画出电路图(如图甲)．‎ ‎(2)将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如实验原理图乙所示电路．‎ ‎(3)测量与记录 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I，并将测量数据填入自己设计的表格中．‎ ‎(4)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．‎ ‎4．实验器材选取 ‎(1)原则：①安全；②精确；③操作方便．‎ ‎(2)具体要求 ‎①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过 ‎0.6 A‎.‎ ‎②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．‎ ‎③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．‎ ‎④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的以上．‎ ‎⑤从便于操作来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用小阻值滑动变阻器．‎ 规律方法总结 ‎1．滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较 两种接法的电路图 负载R上电压的调节范围 ‎≤U≤E ‎0≤U≤E 负载R上电流的调节范围 ‎≤I≤ ‎0≤I≤ ‎2．两种接法的适用条件 ‎(1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．‎ ‎(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)．‎ ‎3．注意事项 ‎(1)电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．‎ ‎(2)滑动变阻器应采用分压式接法：本实验要作出U－I图象，要求测出多组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压式接法．‎ ‎(3)保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器的滑片应位于最大电阻处，加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压．‎ ‎4．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，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．‎ ‎(2)测量时读数带来误差．‎ ‎(3)在坐标纸上描点、作图带来误差.‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1、实物连线的原则 ‎（1）先串后并，接线到柱，注意量程和正负．‎ ‎（2）对限流电路，用笔画线代替导线，从电源正极开始，把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”四部分依次串联起来即可(注意电表的正负接线柱和量程，滑动变阻器应调到阻值最大处)．‎ ‎（3）对分压电路，应该先把电源、开关和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据“伏安法”部分电表正负接线柱的情况，将“伏安法”部分接入该两点间．‎ ‎★典型案例★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分别表示小灯泡上的电流和电压）： I/(A)‎ ‎0.12‎ ‎0.21‎ ‎0.29‎ ‎0.34‎ ‎0.38‎ ‎0.42‎ ‎0.45‎ ‎0.47‎ ‎0.49‎ ‎0.50‎ U(V)‎ ‎0.20‎ ‎0.40‎ ‎0.60‎ ‎0.80‎ ‎1.00‎ ‎1.20‎ ‎1.40‎ ‎1.60‎ ‎1.80‎ ‎2.00‎ ‎（1）在左下框中画出实验电路图．可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器（变化范围0～10Ω）、电源、小灯泡、电键、导线若于． ‎（2）在右图中画出小灯泡的U—I曲线．‎ ‎（3）若将该小灯泡接在电动势是1.5V，内 阻是2.0Ω的电池两端，小灯泡的实际功率为 （保留两位有效数字）。‎ ‎【答案】(1)（2）见下图 ‎(3) 0.26w～0.30w ‎【名师点睛】本题主要考查了描绘小灯泡的伏安特性曲线。属于中等难度的题目。 本题关键要先画出小灯泡的伏安特性曲线和电源的路端电压与电流关系图线，根据交点得到电源的实际输出电压，再计算电功率。‎ ‎★针对练习1★在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡为“6V　3W”，其他可供选择的器材有：‎ 电压表V1(量程6V，内阻20kΩ) 电压表V2(量程20V，内阻60kΩ)‎ 电流表A1(量程‎3A，内阻0.2Ω) 电流表A2(量程‎0.6A，内阻1Ω)‎ 变阻器R1(0～1000Ω，‎0.5A) 变阻器R2(0～20Ω，‎2A)‎ 学生电源E(6～8V) 开关S及导线若干．‎ 实验中要求电压表在0～6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，在上述器材中，电流表应选用________，变阻器应选用________．在方框中画出实验的原理图．‎ ‎【答案】A2；R2；如上图所示 ‎【名师点睛】在电学实验中仪器的选择问题是经常考到的，电流表的选取依据是电路中仪器的铭牌或者最大电流选取的，电压表是根据提供的电源或者用电器的额定电压选取的，滑动变阻器一般选取较小的，便于操作，在画电路图时，根据和的关系判断的，滑动变阻器的接法是根据电压是否从零或者节能的角度选取的 ‎★针对练习2★在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材及代号如下：‎ A．小灯泡L（ 3 V、5Ω）；‎ B．滑动变阻器R（0 － 10 Ω，额定电流‎1.5A）；‎ C．电压表V1（量程：0 － 3 V，R V ＝5 kΩ）；‎ D．电压表V2（量程：0 － 15 V，R V ＝10 kΩ）；‎ E．电流表A1（量程：0 － 0. ‎6 A，R A ＝0.5 Ω）； ‎ F．电流表A2（量程：0 － ‎3 A，R A ＝0.1 Ω）；‎ G．铅蓄电池、开关各一个，导线若干；‎ 实验中要求加在小灯泡两端的电压可连续地从零调到额定电压。‎ ‎（1）为了减少误差，实验中应选电压表 ，电流表 ；‎ ‎（2）在实验中，电流表应采用 法（填“内接”或“外接”）；‎ ‎（3）请在图虚线框内按要求设计实验电路图（部分线已画好）‎ ‎（4）某同学实验后作出的I －U 图象如图所示，请分析该图象形成的原因是： 。‎ ‎ ‎ ‎【答案】（1）C；E （2）外接；（3）电路图如图所示（要求：滑动变阻器采用分压接法；电流表采用外接法）‎ ‎（4）其形成原因是： 电压、电流的增大，使小灯泡温度升高，灯丝电阻率（或电阻）增大。‎ ‎【名师点睛】（1）根据灯泡额定电压选择电压表，根据灯泡额定电流选择电流表；（2）测量灯泡的伏安特性曲线，电流、电压需从零开始测起，则滑动变阻器采用分压式接法，根据灯泡的电阻大小确定电流表的内外接；（3）知道伏安法测电阻的误差是由于电流表的分压或电压表的分流造成的。要熟记电学实验基本要求：伏安法测电阻时注意电流表内外接法的选择方法，当待测电阻值远小于电压表内阻时，电流表用外接法；当待测电阻值远大于电流表内阻时，电流表用内接法．在要求电流或电压值从零调时，滑动变阻器应用分压式，此时应选阻值小的变阻器．‎