高中物理5 实验:描绘I-U特性曲线评课ppt课件

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1.掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式。2.掌握伏安特性曲线的描绘方法。3.理解小灯泡的伏安特性曲线为什么是曲线。
1.通过电表读数规则的学习,形成物理观念。2.通过对滑动变阻器的两种接法与电流表内接法、外接法的选择的分析,形成科学思维。3.通过实际操作培养学生的动手能力,形成科学探究方法。
一、实验设计用电流表测出通过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(U,I)值,在I-U坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来。二、实验器材小灯泡(3.8 V,0.3 A)或(2.5 V,0.6 A)一个、电压表(0~3 V,0~15 V)与电流表(0~0.6 A,0~3 A)各一个,滑动变阻器(最大阻值20 Ω)一个、学生低压直流电源(或电池组)、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。
三、实验操作1.电路连接确定电流表、电压表的量程,采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,按图中的原理图连接好实验电路。
2.数据测量移动滑动变阻器滑片位置,测出几组不同的电压值U和电流值I,并将测量数据填入表格中,断开开关S。
四、数据处理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。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。
五、误差分析与注意事项1.系统误差:由于采用的是电流表外接法,电流表的测量值大于通过小灯泡的电流的真实值。2.图像的画法(1)建立坐标系时,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理。(2)误差较大的点要舍去,I-U图线应是平滑曲线(或直线)而非折线。
一、实验原理的理解和实验电路、实验器材的选择【例题1】 要测绘一个标有“3 V　0.6 W”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3 V,以便于操作。已选用的器材有:电池组(电压为4.5 V);电流表(量程为0~250 mA,内阻约5 Ω);电压表(量程为0~3 V,内阻约3 kΩ);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　　　　(填字母代号)。 A.滑动变阻器(最大阻值20 Ω,额定电流1 A)B.滑动变阻器(最大阻值1 750 Ω,额定电流0.3 A)
(2)实验的电路图应选用下列的图　　　(填字母代号)。 
答案:(1)A　(2)B解析:(1)电压由0开始连续调节,则应采用分压式接法,选项A中的滑动变阻器接入电路后,既能保证各用电器的安全,又便于调节电表的示数,而选项B中的滑动变阻器阻值偏大,不便于调节,故选A。(2)由小灯泡为小电阻可知,应采用电流表外接法,由(1)的分析可知应采用分压式接法,故选B。
分压式和限流式电路的选择原则(1)若实验中要求电压从零开始调节,则必须采用分压式电路。(2)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应用分压式电路。(3)若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求,即若滑动变阻器阻值调到最大时,待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过待测电阻的额定电流(或电压),则此时必须选用分压式电路。
二、实验数据处理【例题2】 图(a)为测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的实物电路图,已知小灯泡的额定电压为3 V。
(1)在图(b)方框图中画出与实物电路相对应的电路图。(2)完成下列实验步骤:①闭合开关前,调节滑动变阻器的滑片,滑片应停留在滑动变阻器的最　　　(选填“左”或“右”)端; ②闭合开关后,逐渐移动滑动变阻器的滑片,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8组U和I的数据,断开开关,根据实验数据在图(c)方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。
(3)数据分析:①从图线上可以得知,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是　　　　　　　　　　　　　　。 ②图线表明导体的电阻随温度的升高而　　　　。 ③小灯泡正常工作时的电阻约为　　　。(保留到小数点后一位) 
答案:(1)见解析图　(2)①左　③见解析图　(3)①先不变,后逐渐增大　②增大　③14.6 Ω
解析:(1)与实物电路相对应的电路图如图所示。
(2)①为保护实验器材,开关闭合之前,题图(a)中滑动变阻器的滑片应该置于最左端。③根据表格中的数据,画出小灯泡的I-U图线如图所示。
(3)①从图线上可以得知,当电压逐渐增大时,灯丝电阻的变化情况是先不变,后逐渐增大。②图线表明导体的电阻随温度的升高而增大。③根据表格可得电压U=3 V时,I=0.205 A,所以小灯泡正常工作时的电阻约
描绘I-U图线的注意事项画I-U图线时纵轴、横轴的标度要适中,使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,个别偏离较远的点应舍去。
1.(小灯泡U-I图线特点)为了探究小灯泡L的伏安特性,连好如图所示的电路后闭合开关,通过移动变阻器的滑片,使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大,直到小灯泡正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图像应是图中的(　　)
答案:C解析:小灯泡中的电流逐渐增大时其温度升高,导致电阻R增大,所以U-I图线的斜率增大,故C项正确。
2.(伏安法测电阻)(多选)下图为伏安法测电阻的一种常用电路,以下分析正确的是(　　)A.此接法的测量值大于真实值B.此接法的测量值小于真实值C.此接法要求待测电阻值小于电流表内阻D.开始实验时滑动变阻器滑片P应处在最左端
解析:由R测= =R真+RA,故A正确,B错误;采用电流表内接法,要求R≫RA,故C错误;开始实验时滑动变阻器滑片应在最左端,使电压表读数由小到大变化,故D正确。
3.(测绘小灯泡伏安特性曲线的原理与操作)测绘小灯泡伏安特性曲线实验的实物电路如图所示,已知小灯泡额定电压为2.5 V。
(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,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ②闭合开关后,逐渐移动变阻器的滑片,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ③断开开关,根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。(2)在虚线框中画出与实物电路相对应的电路图。