2.1.2 伏安特性曲线—教科版高中物理选修3-1学案

2.1.2
伏安特性曲线
【学习目标】1．通过探究导体电压和电流关系的实验过程，体会利用U－I图像来处理、分析实验数据，总结实验规律的方法。2．通过描绘小灯泡伏安特性曲线的实验，掌握利用分压电路改变电压的基本技能，知道伏安特性曲线、线性元件、非线性元件，学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。
【重点难点】重点：元件伏安特性分析
难点：描绘小灯泡的伏安特性曲线
【自主学习】
一、伏安特性曲线
1.用横轴表示___________，纵轴表示__________，画出的I－U的关系图线叫做导体的伏安特性曲线，伏安特性曲线直观地反映导体中的________与________的关系。
2.伏安特性曲线是过原点的直线的元件称为
，是曲线的称为
。
二、描绘小灯泡的伏安特性曲线
1．实验器材：小灯泡、________、电流表、_________、学生电源（或电池组）、开关、导线、坐标纸、铅笔等。
2．实验电路如图所示。
3．实验操作
（1）如图连接好电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至R的
端。
（2）闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下________、_________的示数。
（3）依据实验数据作出小灯泡的__________图线。
【交流讨论】小灯泡的伏安特性线为什么是曲线？
【成果展示】展示学生交流讨论成果
【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）
【学以致用】
类型一、对导体的伏安特性曲线的理解
例1、某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是(　　)
A．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻
B．加5
V电压时，导体的电阻约是5
Ω
C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小
举一反三
【变式】如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是(　　)
A．R1∶R2＝1∶3
B．R1∶R2＝3∶1
C．将R1与R2串联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝1∶3
D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝3∶1
类型二、描绘小灯泡的伏安特性曲线
例2、现要测定一个额定电压为4V，电阻约为10Ω（设电阻不变）的小灯泡的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0.1V～4V。
现有器材：直流电源E（电动势4.5V，内阻不计），电压表V（量程4.5V，内阻约为4×102Ω），电流表A1（量程250mA，内阻约为2Ω），电流表A2（量程500mA，内阻约为1Ω），滑动变阻器R（最大电阻值约为30Ω），开关S，导线若干。
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表_________。如下图所示的甲、乙两个电路应该选用的是_________。
举一反三
【变式1】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
V,0.3
A”
B．电流表：量程0～0.6
A，内阻约为0.5
Ω
C．电流表：量程0～3
A，内阻约为0.1
Ω
D．电压表：量程0～5
V，内阻约为5
kΩ
E．滑动变阻器：阻值范围0～10
Ω，额定电流2
A
F．电池组：电动势6
V，内阻约为1
Ω
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________．(填器材代号)
(2)根据你选用的实验电路，将图中所示的器材连成实验电路．
【变式2】太阳能是一种清洁、绿色能源．在我国上海举办的2010年世博会上，大量利用了太阳能电池．太阳能电池在有光照时，可以将光能转化为电能，在没有光照时，可以视为一个电学器件．某实验小组根据描绘小灯泡伏安特性曲线的实验方法，“探究1”个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I－U特性．所用的器材包括：太阳能电池、电源E、电流表A、电压表V、滑动变阻器R、开关S及导线若干．
(1)为了达到上述目的，请将图甲连成一个完整的实验电路图．
(2)该实验小组根据实验得到的数据，描点绘出了如图乙所示的I－U图像．由图可知，当电压小于2.00
V时，太阳能电池的电阻________(选填“很大”或“很小”)；当电压为2.80
V时，太阳能电池的电阻约为________Ω.
甲　　　　　　　　　　　乙
参考答案
【自主学习】
一、1.电压、电流，电流、电压
2.线性元件、非线性元件
二、
1．电压表、滑动变阻器
3．（1）A。
（2）电流表、电压表
（3）伏安特性
BD
【变式】AD
例2、A2
甲
【变式1】
(1)因小灯泡的额定电流为0.3
A，为减小读数误差，让指针偏角大一些，则电流表应选B.
(2)先画出电路图如图2－1－15所示，然后根据电路图连接实物图如图所示：
【变式2】
（1）
(2)由图乙可知，当电压小于2.00
V时，通过太阳能电池的电流很小，由欧姆定律可知：此时太阳能电池的电阻很大．当电压为2.80
V时，通过太阳能电池的电流约为2.8
mA，由欧姆定律可知：此时太阳能电池的电阻约为R＝＝＝1.0×103
Ω