3.6 实验2 描绘小灯泡的伏安特性曲线 课件（鲁科选修3-1）

(共29张PPT)
实验2　描绘小灯泡的伏安特性曲线
描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．
3．滑动变阻器的两种接法
限流接法 分压接法
电路图
闭合电键前滑片位置 使滑动变阻器所用的电阻最大(电阻R的电流最小)的位置，上图最左端 使滑动变阻器与负载R并联的电阻为零(R为电流、电压为零)处，上图滑片应位于最左端
学生电源(4～6 V直流)、小灯泡(4 V、0.7 A或3.8 V、0.3 A)，电流表(内阻较小)、电压表(内阻很大)，开关和导线、滑动变阻器、坐标纸．
一、连接电路
将灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关用导线连接成如右图所示电路．
二、测量与记录
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.
实验次数 1 2 3 4 5 6
U
I
实验次数 7 8 9 10 11 12
U
I
三、数据处理、整理仪器
1．画出伏安特性曲线
(1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，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)将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．
2．拆除电路、整理仪器．
1．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连接：目的是为了使小灯泡两端的电压能从0开始连续变化．
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左右绘点要密，以防出现很大误差．
4．建立坐标系时，纵轴表示电压，横轴表示电流，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸．
如下图甲所示，为某同学测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的I－U特性曲线的实验电路图．
(1)根据电路图甲，用笔画线代替导线，将图乙中的实验电路连接完整．
(2)开关S闭合之前，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于________端(选填“A”、“B”或“AB中间”)．
(3)实验中测得有关数据如下表：
U/V 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80
I/A 0.10 0.16 0.20 0.23 0.25 0.26 0.27
根据表中的实验数据，在下图中画出小灯泡的I－U特性曲线．
(4)当灯泡电压为1.4 V时的功率为________W(保留两位有效数字)．
【解析】　(1)实验电路连接如下图：
(2)开关S闭合前，应使灯泡两端电压为零，故滑动变阻器滑片应置于A端．
(3)图象如下图：
(4)由伏安特性曲线知，当灯泡两端电压为1.4 V时，通过灯泡的电流为0.22 A，则P＝UI＝1.4×0.22 W＝0.31 W.
1．在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中，研究的小灯泡标有“3.8 V,0.3 A”，这类灯泡两端电压超过0.5 V，其伏安特性曲线就会有明显弯曲．使用的电压表有0～15 V和 0～5 V 两个测量范围，使用的电流表有0～3 A和 0～0.6 A两个测量范围，在实验中，电压表应选择________测量范围，电流表应选择________测量范围．
【答案】　0～5 V　0～0.6 A
2．以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤：
A．闭合电键，记下电流表、电压表的一组示数(I，U)，移动变阻器的滑动触头位置，每移动一次记下一组(I，U)值，共测出12组左右的数据
B．将电流表、电压表、变阻器、电灯、电源、开关正确连接成电路．电流表外接，变阻器采用分压式，如上图所示
C．调节触头位置，使闭合电键前触头处于变阻器的左端
D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线
(1)以上各步骤中存在错误或不妥之处的是________，应如何改正？
(2)将各步骤纠正后，按实验先后顺序排列起来________．
【答案】　(1)错误或不妥的步骤是A、C、D.A步骤：测量不同电压下的电流值(I，U)时，应先预设各组数据中的电压U或电流I值，而不是随意测，随意测时会使描点疏密不均匀，画图线时出现较大误差，甚至无法画出I－U图线．C步骤：闭合电键前应使电灯两端电压为零，即触头应置于变阻器最右端．D步骤：应将各点用平滑的曲线连接起来．
(2)BCAD
3．一只小灯泡，标有“3 V　1.5 W”字样．现要描绘小灯泡0～3 V的伏安特性曲线．实验器材有：
A．最大阻值为10 Ω的滑动变阻器
B．电动势为6 V、内阻约为1.0 Ω的电源
C．量程为0.6 A、内阻约为1.0 Ω的电流表 A1
D．量程为3 A、内阻约为0.1 Ω的电流表A2
E．量程为3 V、内阻约为6 kΩ的电压表V1
F．量程为15 V、内阻约为10 kΩ的电压表V2
G．开关、导线若干
(1)电压表应选用________；电流表应选用________．(将选项代号的字母填在横线上)
(2)在该实验中，设计了如图所示的四个电路．为了减小误差，应选取的电路是________(将选项代号的字母填在横线上)．
(3)以下是该实验的操作步骤：
A．将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路
B．调节滑动变阻器触头的位置，保证闭合开关前使变阻器与小灯泡并联部分的阻值最大
C．闭合开关，记下电流表、电压表的一组示数(U，I)，移动变阻器的滑动触头，每移动一次记下一组(U，I)值，共测出12组数据
D．按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用直线段连接起来，得出小灯泡的伏安特性曲线
指出以上步骤中存在错误或不妥之处并修改：_______________________________________________________　______________________________________________________.
【答案】　(1)E　C　(2)C
(3)步骤B不妥，应为：闭合开关前应使变阻器与小灯泡并联部分的电阻为零．(或B步骤中，应使滑动变阻器的电阻最小)
步骤D有错，应为：按所测数据，在坐标纸上描点并将各点用一条平滑的曲线连接起来．
4．在用电压表和电流表研究小灯泡在不同电压下的功率的实验中，实验室备有下列器材供选择：
A．待测小灯泡“3.0 V　1.5 W”
B．电流表(量程3 A，内阻约为1 Ω)
C．电流表(量程0.6 A，内阻约为5 Ω)
D．电压表(量程3.0 V，内阻约为10 kΩ)
E．电压表量程15.0 V，内阻约为50 kΩ)
F．滑动变阻器(最大阻值为100 Ω，额定电流50 mA)
G．滑动变阻器(最大阻值为10 Ω，额定电流1.0 A)
H．电源(电动势为4.0 V，内阻不计)
I．电键及导线等
(1)为了使实验完成的更好，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器应选用________．(只需填器材前面的字母即可)
(2)请在虚线框内画出实验电路图．
(3)某同学在一次测量时，电流表、电压表的示数如上图所示．则电压值为________ V，电流值为________ A，小灯泡的实际功率为________ W.
【解析】 待测小灯泡“3.0 V　1.5 W”，额定电流0.5 A，额定电压为3 V，因此电流表选C，电压表选D，滑动变阻器采用分压式接法较准确，滑动变阻器选G，小灯泡电阻很小，电流表外接．
【答案】　(1)C　D　G　(2)如解析图所示　(3)1.80　0.33　0.59