1、第5讲实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线目标定位1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法.2.会正确选择实验器材和实验电路.3.描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法1实验原理由于通过小灯泡的电流越大，灯丝的温度越高，灯丝的电阻率随温度的升高而增大，因此灯丝的电阻随温度的升高而增大由R得，在IU坐标系中，图线上点与原点连线的斜率等于电阻的倒数，故画出的小灯泡的IU图线为曲线2实验器材学生电源(46V直流)或电池组、小灯泡(“4V,0.7A”或“3.8V,0.3A”)、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅笔、坐标纸3实验电路图(如图1所示)图1想一想小灯泡的伏安特性曲线是向上弯曲
2、的还是向下弯曲的？答案因为灯泡的电阻随温度的升高而增大，又因为图线的斜率表示小灯泡电阻的倒数，所以小灯泡的伏安特性曲线是向下倾斜的曲线一、探究实验原理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RxRA测量值大于真实值R测测量值小于真实值适用于测量测大电阻，或测小电阻或2.滑动变阻器的两种接法比较接法项目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U0U适用情况负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总电阻R相差不多，或R稍大，且电压、电流变化不要求从零调起(1)要求负载上电压或电流变化范围较大
3、，且从零开始连续可调(2)负载电阻的阻值Rx远大于滑动变阻器的总电阻R二、实验过程1实验步骤(1)根据小灯泡上所标的额定值，确定电流表、电压表的量程，按图2所示的电路图连接好实物图(注意开关应断开，滑动变阻器与小灯泡并联部分电阻为零)图2(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.(3)用同样的方法测量并记录几组U和I，填入下表.次数12345678电压U/V电流I/A(4)断开开关，整理好器材2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
4、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3实验结果与数据分析(1)结果：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的曲线(2)分析：小灯泡灯丝的伏安特性曲线是曲线的原因是小灯泡灯丝的电阻随温度变化而变化曲线向横轴弯曲，即斜率变小，电阻变大，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大4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5注意事项(1)本实验要作IU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(
5、2)由于小灯泡的电阻较小，故采用电流表外接法(3)画IU图线时纵轴、横轴的标度要适中，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例1有一个小灯泡上标有“4V,2W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的IU图线现有下列器材供选用：A电压表(05V，内阻10k) B电压表(015V，内阻20k)C电流表(03A，内阻1) D电流表(00.6A，内阻0.4)E滑动变阻器(10，2A) F滑动变阻器(500，1A)G学生电源(直流6V)、开关、导线若干图3(1)实验时，选用图3中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
6、_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_(用序号字母表示)(3)把图4中所示的实验器材用实线连接成实物电路图图4答案(1)描绘灯泡的IU图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)ADE(3)如下图所示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05V的A而舍弃015V的B，因15V的量程太大，读数误差大，小灯泡的额定电流I0.5A，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8，调节不方便，电压变化与变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去小
7、灯泡内阻为电流表内阻的20倍，电压表内阻是小灯泡的1250倍，故电流表采用了外接法例2某同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据：编号12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205(1)在图5中画出IU图象图5(2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而_答案(1)IU图象见解析图(2)开始时不变，后来增大(3)增大解析画出IU图象如图所示，曲线开始呈直线状说明开始时电阻不变，
8、后来斜率逐渐减小说明电阻增大在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选择的器材有：A小灯泡：规格为“3.8V,0.3A”B电流表：量程00.6A，内阻约为0.5C电流表：量程03A，内阻约为0.1D电压表：量程05V，内阻约为5kE滑动变阻器：阻值范围010，额定电流2AF电池组：电动势6VG开关一只，导线若干(1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3.8V且能方便地进行调节，因此电流表应选_(填器材前选项)(2)根据你选用的实验电路，将图6所示的器材连成实物电路图6答案(1)B(2)见解析图解析(1)因小灯泡的额定电流为0.3A，为减小读数误差，应让指针偏角大一些，故电流表选B.(2)由电流表外接和滑动变阻器采用分压式接法，电路图如图甲所示，由电路图连接的实物图如图乙所示