1、【 精品教育资源文库 】 第 4 讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 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， U)值，在 U I 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 外接 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 0 开始连续变化。 微知识 3 实验器材 小灯泡， 4 6 V 学生电源，滑动变阻器，电压表， 电流表，开关，导线若
2、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、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 I，并将测量数据填入表格。 3画出伏安特性曲线 (1)在坐标纸上以 I 为纵轴，以 U 为横轴，建立坐标系。 (2)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。 【 精品教育资源文库 】 (4)拆除电路、整理仪器。 微知识 5 注意事项 1电路的连接
3、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 0 0.6 A 的电流表串联后，电流表的分压影响很大。 (2)滑动变阻器应采用分压式连接，目的是使小灯泡两端的电压能从 0 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 0 的一端，可以使开关闭合时小灯泡电压能从 0 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 I 图线在 U0 1.0 V 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
4、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加，到额定值时，记录 I 后马上断开开关。 6误差较大的点要舍去， U I 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 “” 。 ) 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。 () 2为了多测几组数
5、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。 () 二、对点微练 1 (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 ，电压表 V 的内阻约为 2 k ，电流表 A 的内阻约为 10 ，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 Rx UI计算得出，式中 U 与 I 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 Rx1和 Rx2，则 _(填 “ Rx1” 或 “ Rx2”) 更接近待测电阻的真实值，且测量值 Rx1_(填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”) 真实值，测
6、量值 Rx2_(填“ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ”) 真实值。 【 精品教育资源文库 】 解析 因为 Rx200 ，而 RV2 k ， RA10 ，有 Rx RARV，所以选用电流表内接法误差较小，即 Rx1更接近于真实值。根据 “ 大内小外 ” 可知 Rx1大于 真实值， Rx2小于真实值。 答案 Rx1 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 ” 的实验中，某同学测得电流 电压的数据如下表所示： (1)用上表数据描绘电压随电流的变化曲线。 (2)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。
7、【 精品教育资源文库 】 答案 (1)如图所示 (2)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 |微 |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开关要控制整个电路。 典 |例 |微 |探 【例 1】 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
8、： 【 精品教育资源文库 】 A电池组：电动势约 4.5 V，内阻可不计； B双量程的电压表： V1：量程为 0 3 V、内阻约为 3 k ； V2：量程为 0 15 V、内 阻约为15 k C双量程的电流表： A1：量程为 0 0.6 A、内阻约为 1 ； A2：量程为 0 3 A、内阻约为0.1 D滑动变阻器 R：阻值范围为 0 10 、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。 (2)闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移到 _(填 “ A” 或 “ B”) 端。
9、(3)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U I 图线。 (4)根据图线可估得小灯泡在常温下的电阻约为 _ 。 (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 表采用外接法误差小，滑动 变阻器采用分压式接法。 (2)如何利用 U I 图象求电阻的阻值？ 答： 过原点的 U I 图象的斜率表示电阻的阻值。 【 精品教育资源文库 】 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
10、变阻器的滑动片应移到 A 端； (3)小灯泡的 U I 图线如图。 (4)作出过 O 点的切线，如图所示；常温下的电阻图线是过原点的切线的斜率，故 R 0.280.1 2.8 。 答案 (1)见解析图 (2)A (3)见解析图 (4)2.8(2.7 3.0 均正确 ) 题 |组 |微 |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 V,1.5 W” 的小灯泡、导线【 精品教育资源文库 】 和开关外，还有： A直流电源 6 V(内阻不计 ) B直流电流表 0 3 A(内阻 0.1 以下 ) C直流电流表 0 300 mA(内阻约为 5 ) D直 流电压表 0 10 V
11、(内阻约为 15 k) E滑动变阻器 10 ， 2 A F滑动变阻器 1 k ， 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。 (1)实验中电流表应选用 _，滑动变阻器应选用 _。 (均用字母表示 ) (2)在下列虚框中画出实验电路图。 (3)试将如图所示器材连成实物电路。 解析 由 I 额 1.56 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 (1)C E (2)实 验电路如图所示 【 精品教育资源文库 】 (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
12、I，利用 P UI 得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为 “3.0 V,1.8 W” ，电源为 12 V 的电池，滑动变阻器的最大阻值为 10 。 (1)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 ) (2)现有 10 、 20 和 50 的定值电阻，电路中的电阻 R1应选 _ 的定值电阻。 【 精品教育资源文库 】 (3)测量结束后，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、 U2 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。 (2)小灯泡电
13、阻大约为 5 ，当滑动变阻器阻值最大时，小灯泡与滑动变阻器的并联电阻值约为 3.3 ，则 12 V 3 V 3 V3.3 R1，解得 R1 9.9 ，所以 R1应取 10 的定值电阻。 (3)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 (2)10 【 精品教育资源文库 】 (3)电池 (4)图线不应画为直线；横坐标的标度不恰当 微考点 2 实验的迁移、拓展和创新 核 |心 |微 |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。
14、 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 (1)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 |微 |探 【例 2】 某同学利用图甲所示电路测量量程为 2.5 V 的电压表 V 的内阻 (内阻为数千欧姆 )，可供选择的器材有：电阻箱 R(最大阻值 99 999.9 ) ，滑动变阻器 R1(最大阻值 50 ) ，滑动变阻器 R2(最大阻值 5 k) ，直流电源 E(电动势 3 V)，开关 1 个，导线若干。 实验步
