鲁科版高中物理必修第三册精品课件 第3章 恒定电流 拓展课 描绘小灯泡的伏安特性曲线 (2).ppt

重难探究?能力素养全提升探究一实验原理的理解及器材的选择[应用体验]典例1有一个小灯泡上标有“4V2W”的字样,要用伏安法描绘这个小灯泡的I-U图线。现有下列器材供选择:A.电压表(0~5V,内阻10kΩ)B.电压表(0~15V,内阻20kΩ)C.电流表(0~3A,内阻1Ω)D.电流表(0~0.6A,内阻0.4Ω)E.滑动变阻器(10Ω,2A)F.滑动变阻器(500Ω,1A)G.直流电源,电压为6V(在实物图中用蓄电池的符号代替)、开关、导线若干(1)实验时,选用图甲而不选用图乙的电路图来完成实验,请说明理由:。?(2)实验中所用电压表应选用,电流表应选用,滑动变阻器应选用。(选填字母)?(3)把如图所示的实验器材用实线连接成实物电路图。解析因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线,需要多次改变小灯泡两端的电压并从0开始调节,故采用图甲所示的分压式电路合适,这样电压可以从零开始调节,且能方便地测多组数据。因小灯泡额定电压为4V,则电压表选0~5V的A,小灯泡的额定电流I=0.5A,则电流表只能选D。滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8Ω,调节不方便,故舍去。小灯泡电阻为电流表内阻的=20(倍),电压表内阻是小灯泡电阻的=1250(倍),故电流表采用了外接法。答案(1)描绘小灯泡的I-U图线所测电压值需从零开始(2)ADE(3)如图所示规律方法实物连线的原则和技巧1.总的原则:先串后并,接线到柱,注意量程和正负。2.对限流电路,只需用笔画线当作导线,从电源正极开始,把电源、开关、滑动变阻器、“伏安法”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,比较该接头和滑动头的电势高低,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(注意滑动变阻器应调到使“伏安法”部分所接两点间阻值最小处)。针对训练要描绘一个标有“3V0.6W”小灯泡的伏安特性曲线,灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作。已选用的器材有:直流电源,电压为4.5V;电流表(量程为0~250mA,内阻约5Ω);电压表(量程为0~3V,内阻约3kΩ);开关一个、导线若干。(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的(选填字母)。?A.滑动变阻器(最大阻值20Ω,额定电流1A)B.滑动变阻器(最大阻值1750Ω,额定电流0.3A)(2)实验的电路图应选用下列的图(选填字母)。?解析(1)根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3V,并便于操作”可知控制电路必为“分压电路”,而“分压电路”需要用总阻值较小的滑动变阻器,故选A。(2)在(1)中已经明确了控制电路,要选择电流表的接法,题中可知Rx为小电阻,故而应选择电流表的外接法,综上可知电路图应选用图B。答案(1)A(2)B探究二实验步骤与数据处理[知识归纳]1.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)在坐标纸中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接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线。2.实验结果与数据分析(1)结果:描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线,而是曲线。(2)分析:曲线的斜率变小,即电阻变大,说明小灯泡的电阻随温度升高而增大。3.误差分析(1)系统误差: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)测量误差:测量时读数带来误差。(3)作图误差:在坐标纸上描点、作图带来误差。4.注意事项(1)本实验要作I-U图线,要求测出多组包括零在内的电压值、电流值,因此滑动变阻器应采用分压式接法。(2)由于小灯泡的电阻较小,故采用电流表外接法。(3)画I-U图线时纵轴、横轴的标度要适中,以所描绘图线占据整个坐标纸为宜,不要画成折线,应该用平滑的曲线连接,对个别偏离较远的点应舍去。[应用体验]典例2关于“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验,完成下列问题。(1)完成下列实验步骤:①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,应停留在滑动变阻器最(选填“左”或“右”)端。?②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片,增加小灯泡两端的电压,记录电流表和电压表的多组读数,直至电压达到额定电压。③记录如下一组U和I的数据,断开开关。