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电学实验（2）【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。
内容要求要点解读实验九：描绘小电珠的伏安特性曲线理解实验原理，熟练运用数据处理方法，注意其他元件的伏安特性曲线，热敏电阻的阻值随温度的变化曲线。
1．实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔。
2．实验数据处理：（1）在坐标纸上以U（自变量）为横轴，I（因变量）为纵轴，建立直角坐标系。
（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，就得到伏安特性曲线。
3．实验注意事项：（1）由于小灯泡灯丝的电阻较小，电流表一般采用外接法。
（2）要作出I–U图象，需测出多组电压和电流的数据，甚至要求电压从零开始变化，故控制电路的滑动变阻器应采用分压式接法。
（3）电压表或电流表的量程应达到用电器的额定电流，作出的图线才能用来分析计算额定功率。
（4）电压表或电流表的指针应该能偏转到满刻度的13以上。
4．误差分析：（1）电压表和电流表读数产生的偶然误差。
（2）电流表采用外接法时，由于电压表分流，使电流表的测量值大于真实值时产生的系统误差。
（3）在坐标纸上描点、作图时产生的偶然误差。
【第一次全国大联考新课标Ⅲ卷】某同学要研究一个小灯泡的伏安特性曲线，小灯泡的额定电压约为4.0 V、额定功率约为2.0 W，他根据实验室提供的实验器材设计电路，并连接了部分电路（如图所示），提供的实验器材如下：A．电压表（0~5 V，内阻10 kΩ）B．电压表（0~10 V，内阻20 kΩ）C．电流表（0~0.3 A，内阻1 Ω）D．电流表（0~0.6 A，内阻0.4 Ω）E．滑动变阻器（5 Ω，1 A）F．滑动变阻器（500 Ω，0.2 A）（1）实验中电压表应选用________，电流表应选用______，滑动变阻器应选用__________（用序号字母表示）。
（2）请将上述电路连接完整。
（3）实验结束后，根据所得的数据描绘出了小灯泡的I–U图象如图所示，由图象分析可知，当小灯泡的电阻为6 Ω时，小灯泡的实际功率为________W（保留两位有效数字）；若将此小灯泡直接接在一个电动势为3.0 V，内阻为6 Ω的电源两端，则这个小灯泡的实际功率为________W（保留三位有效数字）。
实验九描绘小电珠的伏安特性曲线跟踪演练·强化提升【基础题组】1.以下是“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的操作步骤。
A.闭合开关,记下电压表、电流表的一组示数(U,I),移动滑动变阻器的滑片位置,每移动一次记下一组(U,I)值,共测出12组左右的数据。
B.将电流表、电压表、滑动变阻器、灯泡、电源、开关正确连接成电路,电流表外接,滑动变阻器采用分压式接法,如图所示。
C.调节滑片位置,使闭合开关前滑片处于滑动变阻器的最左端。
D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用直线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线。
(1)以上各步骤中存在错误或不足的是__________。
(2)将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来_________________。
【解析】A步骤中测量不同电压下的电流值时,应先预设各组数据中的电压值或电流值,而不是随意测,随意测会使描点疏密不均匀,画图线时出现较大误差,甚至无法画出I-U图线;C步骤中闭合开关前应使灯泡两端电压为零,即滑片应置于变阻器最右端;D步骤中应将各点用平滑的曲线连接起来。
答案:(1)ACD (2)BCAD2.为探究小电珠L的伏安特性,连好如图所示的电路后闭合开关S,通过移动变阻器的滑片,使小电珠中的电流由零开始逐渐增大,直到小电珠正常发光,由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U-I图象应是( )【解析】选C。
由于小电珠灯丝的电阻随温度的升高而增大,随着小电珠两端电压逐渐增大,灯丝温度逐渐升高,其电阻逐渐增大,则在U-I图象中斜率应逐渐增大,选项C正确。
3.(2015·浙江高考)图甲是小红同学在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物连接图。
导学号42722187(1)根据图甲画出实验电路图。
(2)调节滑动变阻器得到了两组电流表与电压表的示数如图乙中的①、②、③、④所示,电流表量程为0.6 A,电压表量程为3 V。
所示读数为:①________、②___________、③________、④________。
