高三物理电学实验（2）知识精讲 鲁教版.doc

用心爱心专心116号编辑高三物理电学实验（2）知识精讲鲁教版【本讲教育信息】一.教学内容：电学实验（2）二.本章的知识点（一）描绘小灯泡的伏安特性曲线【实验目的】掌握实验电路的连接及滑动变阻器对电路的控制，能够收集实验数据并依此描绘小灯泡的伏安特性曲线，会分析曲线的变化规律。【实验原理】在纯电阻电路里，根据部分电路欧姆定律I=U/R可知：当电阻阻值恒定时，通过电阻的电流I和电阻两端的电压U呈线性关系，也就是I—U曲线是一条过原点的直线。由电阻定律知道，导体的电阻会随着温度的变化而发生变化，如果温度变化不大，一般导体电阻改变很小，可以认为导体的电阻是没有改变的。但是，在本实验中，小灯泡由暗逐渐变到正常发光，温度发生了很大的变化，所以灯丝电阻也就发生了较大的变化。这样，在灯泡两端电压由小变化到额定电压时，描绘出的伏安特性曲线就不是一条直线，而是一条曲线。为了使曲线画得较准确，实验中必须读取12组左右不同的电压值和电流值，同时要求小灯泡两端的电压变化范围尽可能大一些，所以滑动变阻器必须如图中所示连接成分压电路。由于小灯泡的电阻和电流表的内阻都比较小，伏特表的内阻却较大，所以伏特表应当如图中所示直接并联在小灯泡两端，即采用电流表外接法，否则，实验将产生很大的误差。I—U曲线画出后，我们可以读出曲线上任一点的横坐标U和纵坐标I的数值，然后根据R=U/I，计算出该点的电阻值R。【实验器材】学生电源（4~6V直流），小灯泡（“4V，0.7A”或“3.8V”，“0.3A”），电流表（内阻较小），电压表（内阻很大），滑动变阻器，电键和导线若干。【实验步骤】1.确定电流表、电压表的量程，照上图所示连好电路。（注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零）。2.闭合开关S，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压U和电流I值。3.逐渐将滑动变阻器的阻值调大，测量并记录约12组U值和I值。4.断开开关S，整理好器材。5.在坐标纸上，以U为横坐标，I为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，然后用平滑的曲线将12个点连接起来得到I—U图线。（注意：连接各点时，不要出现折线）实验数据记录表次数123456789101112电压U/V电流I/A【实验结论】描绘出的图线是一条_________线。它的斜率随电压的增大而_________，这表明小灯泡的电阻随电压（温度）升高而_________。【注意事项】1.根据小灯泡上的标称值，正确选择电压表和电流表的量程。2.电流表须串联在被测电路中，且让电流从“+”接线柱流进，从“－”接线柱流出；电压表须并联在被测电路的两端，且让“+”接线柱接高电势端。“－”接线柱接低电势端。3.由于小灯泡阻值较小，因此采用电流表外接法。4.研究小灯泡伏安特性时，电压须从零起连续变化，且变化范围较宽，因此滑动变阻器应采用分压式接法。5.调节滑动变阻器时，要注意控制加在小灯泡两端的电压值，不能让加在灯泡两端的电压超过灯泡的额定电压。6.为了减小误差，在作图时，所选分度比例要恰当，应使12个点在坐标平面内分布在一个尽量大的范围内，且疏密程度尽量均匀些。7.在I—U图线中，图线斜率倒数的大小反映小灯泡的电阻大小，此时图线斜率并非为图线上某点的切线斜率，而是该点与原点连线的斜率。（二）测量电源的电动势和内电阻【实验目的】会利用电流表和电压表正确连接电路测出路端电压和流过电源的电流；掌握利用闭合电路欧姆定律求电源的电动势和内阻的原理和方法；会用“计算法”和U—I图线处理实验数据，求解得出电源的电动势和内阻。【实验原理】实验电路如图所示，根据闭合电路欧姆定律，可得路端电压。由于电源电动势和内阻r不随外电路负载变化而改变，这样通过改变滑动变阻器的阻值，用电压表和电流表测出每种状态下的U、I值，列出两个方程，即可求出电动势和内电阻r。也可以利用所得数据描绘U—I图线，通过图像求得电源的电动势和内阻。下面就对两种数据处理方法分别加以说明。（1）计算法（代数法）：调节滑动变阻器，记下电路中产生的电流、，以及对应的路端电压、，然后根据，联立求解，可得电动势，内阻。（2）图像法：根据闭合电路欧姆定律可得：，说明路端电压U是I的一次函数，调节滑动变阻器，分别记录下很多组对应的U、I值，在坐标纸上建立U—I坐标系，依据测量数据在坐标系中画出相应的点，作一条直线使之通过尽可能多的点，并使不在直线上的点尽可能均匀的分布在两旁。如图所示，延长这条直线，读出它与U轴相交点的值，此值即为断路时的路端电压，等于电源电动势；这条直线与I轴的交点表示U=0（外电路短路）时的电流，而且=/r，由此可计算出内阻r=/I短。（在处理图像时，还要注意看纵轴坐标是否从零开始，若不是，此时直线与I轴的交点不再表示短路电流，并且计算内阻时应用。）【