高中物理 第二章 恒定电流 实验 测绘小灯泡的伏安特性曲线学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案.doc

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的测绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其变化规律．二、实验原理用电压表测出小灯泡两端的电压用电流表测出通过小灯泡的电流在I－U坐标系中描出各组实验数据对应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．1．电流表的内接法和外接法的比较内接法外接法电路图误差原因电流表的分压电压表的分流测量值和真实值的比较R测＝eq\f(U测I测)＝Rx＋RA测量值大于真实值R测＝eq\f(U测I测)＝eq\f(U测Ix＋IV)测量值小于真实值适用于测量测大电阻或eq\f(RxRA)＞eq\f(RVRx)测小电阻或eq\f(RVRx)＞eq\f(RxRA)2．滑动变阻器的两种接法比较限流式分压式电路组成变阻器接入电路的特点采用“一上一下”的接法采用“两下一上”的接法调压范围eq\f(RxR＋Rx)E～E(不计电源内阻)0～E(不计电源内阻)三、实验器材电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、铅笔．四、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程采用电流表外接法滑动变阻器采用分压式按如图所示的电路原理图连接好实验电路．实验原理图2．把滑动变阻器的滑片调节到a端电路经检查无误后闭合开关S．3．改变滑动变阻器滑片的位置读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U记入记录表格内断开开关S．4．拆除实验电路整理好实验器材．五、数据处理1．以I为纵坐标U为横坐标建立坐标系．2．选取适当的分度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得到小灯泡的伏安特性曲线．六、误差分析1．由于电压表不是理想电表内阻对电路的影响会带来误差电流表外接则电流表示数偏大．2．测量时读数带来误差．3．在坐标纸上描点、作图带来误差．七、注意事项1．开关闭合前滑动变阻器的滑片应滑到使灯泡两端电压为零的位置如实验原理图乙中a端．2．在增大电压的过程中要确保不超过小灯泡的额定电压．3．在选择电表的量程时掌握以下原则：在测量值不超过电表量程的前提下指针尽量偏转至eq\f(13)～eq\f(23)量程之间．4．测绘I－U(U－I)图线时要注意三点：一是标度选取合理．即作出的图象既可以把表中所给出的所有点都标注上同时又要使图象分布在中央位置上；二是用“·”或“×”标注点；三是用平滑曲线拟合连接各点误差较大的点可以舍弃．对实验原理和电路连接、器材选择的考查有一个小灯泡上标有“4V2W”的字样现在要用伏安法描绘这个灯泡的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(10Ω2A)F．滑动变阻器(500Ω1A)G．学生电源(直流6V)、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________．(用序号字母表示)．(3)把图丙中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．丙[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故采用甲图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而舍弃0～15V的B因15V的量程太大读数误差大．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调节不方便电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的eq\f(80．4)＝20倍电压表内阻是小灯泡内阻的eq\f(10×1038)＝1250倍故电流表采用了外接法．[答案](1)描绘小灯泡的I－U图线所测数据需从零开始并要多取几组数据(2)ADE(3)如图所示eq\a\vs4\al()1．电流表两种不同接法的电路选择(1)定量判定法若已知待测电阻的大约值Rx电流表的内阻RA和电压表的内阻RV则：当eq\f(RxRA)＞eq\f(RVRx)即Rx＞eq\r(RARV)时选用电流表内接法．当eq\f(RxRA)＜eq\f(RVRx)即Rx＜eq\r(RARV)时选用电流表外接