粤教版高中物理选修(31)第二章《实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线(训练案)》word导学案

实验六描绘小灯泡的伏安特性曲线【教学目的】1、让学生掌握用电压表和电流表测量伏安特性曲线的方法。

2、学习用滑动变阻器连接成可调的分压电路和正确地使用这种电路。

【教学重点】用电压表和电流表测量伏安特性曲线。

【教学难点】滑动变阻器连接成可调的分压电路。

【提问导入】（4分钟）1、此实验为什么采用电流表外接法？2、此实验中滑动变阻器为什么要连接成可调的分压电路？【师生互动】（5分钟）讲解实验目的，实验原理，注意事项【实验目的】1、让学生掌握用电压表和电流表测量伏安特性曲线的方法，理解灯泡电阻呈现非线性的原因。

2、学习依据实验数据描绘曲线的方法。

3、学习用滑动变阻器连接成可调的分压电路和正确地使用这种电路。

【实验原理】用如图所示的分压电路，采用电流表外接法。

【注意事项】1、通电前滑动变阻器的滑片应放在＿＿端。

2、在灯泡未亮时，也要测几组数据。

3、电压超过3.8V时，通电时间应短。

4、注意安培表，伏特表的“＋”、“－”接线柱不要接反了。

5、实验结束后，应将导线拆下，将仪器摆放整齐。

【实验器材】1、小灯座，2、小开关，3、滑动变阻器，4、伏特表，5、安培表，6、学生电源，7、导线8根。

【实验步骤】1、按照电路图接好电路，选好伏特表，安培表的量程。

2、闭合电键S，然后把滑动片P调节到合适的位置，读出伏特表示数U、安培表的示数I，记入表中。

3、把滑动片P从近A端逐渐往B端调节，同时记下伏特表示数U，安培表示数I。

记入表中。

4、断开电键S，整理仪器。

5、以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，在平面坐标系内依次描出12组数据所表示的点，然后将这些点连接成平滑的曲线，这就是小灯泡的伏安特性曲线。

【实验记录】序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 U（V）I（A）R（欧）灯泡发光情况【作业布置】上交实验记录，并且以I为纵轴，U为横轴画出直角坐标系，在平面坐标系内依次描出12组数据所表示的点，然后将这些点连接成平滑的曲线，为什么小灯泡的伏安特性曲线不是直线？。

描绘小灯泡的伏安特性曲线【例1】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,小灯泡的规格为“6 V,3 W”,其他供选择的器材有: 电流表A1（量程3 A,内阻0.2Ω）电流表A2（量程0.6 A,内阻1Ω）电压表V1（量程6 V,内阻20 kΩ）变阻器R1（0～1 000Ω,0.5 A）变阻器R2（0～20Ω,2 A）学生电源E（6 V）开关S及导线若干（1）实验中要求电压表在0～6 V范围内读数并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则在上述器材中,电流表应选 ,变阻器应选 . （2）在所给的虚线方框中画出此实验的电路图.（3）以下是该实验的操作步骤A.闭合开关,记下电流表、电压表的一组示数（U、I）,移动变阻器的滑动触头,每移动一次记下一组（U、I）值,共测出12组数据B.将电流表、电压表、变阻器、小灯泡、电源、开关正确连接成电路C.调节触头位置,使闭合开关前触头处于使变阻器与小灯泡并联的电阻最大的位置D.按所测数据,在坐标纸上描点并将各点用平滑曲线连接起来,得出小灯泡的伏安特性曲线以上各步骤中存在的错误或不妥之处:.将各步骤纠正后,按实验先后顺序排列起来 .（4）小灯泡的I—U图线是一条曲线,其原因是 .答案（1）A2 R2（2）外接法.因为电流表与小灯泡的电阻都较小,电流表的分压影响很大.而电压表的内阻很大,所以应采用外接法,电压表的分流影响很小,可以提高实验的准确性.电路图如下图所示.（3）步骤C中,闭合开关前触头应处于使变阻器与小灯泡并联的电阻为零的位置BCAD（4）随着电压增加,通过小灯泡的电流增大,温度升高,灯泡灯丝的电阻率增加【例2】一般情况下,导体的电阻会随着温度的改变而改变,某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系,得到了如下实验数据:请你完成下列工作:（1）在如下图所示的方格纸上画出电流与电压的关系图线.（2）实验过程中用到了下列器材:直流电源、滑动变阻器（最大值为30Ω）、电压表（量程15 V,内阻约为104Ω）、电流表（量程0.6 A,内阻约为0.01Ω）,开关一只及导线若干,请在下图中按实验要求连接实物电路图.（3）某同学根据实验数据及图线作出了下列推论:如果灯泡两端的电压增大20 V,那么灯泡中通过的电流一定不会大于0.392 A,你认为他的推论是否正确?（4）如果把该灯泡接到电动势为6 V,内阻为10Ω（内阻恒定）的电源两端,实际消耗的功率是多少?答案（1）、（2）略（3）正确（4）0.738 W【例3】发光晶体二极管是电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如右图所示,正常使用时,带“+”号的一端接高电势,带“-”的一端接低电势.某同学用实验的方法测得它两端的电压U和通过它的电流I的数据如下表所示.（1）在下面的虚线框内画出该同学的实验电路图.（实验中所用电压表的内阻R V 约为10 k Ω,电流表的内阻R mA 约为100Ω）.（2）在下图中的小方格纸上用描点法画出二极管的I -U 图象.（3）若发光二极管的最佳工作电压为2.0 V ,而电源是由内阻不计、电动势为1.5 V 的两节干电池串联而成的.根据画出的伏安特性曲线上的信息分析,应该串联一个阻值多大的电阻后与电源接成闭合电路,才能使二极管工作处于最佳状态?答案 （1）由欧姆定律分析表格中的每一组数据,可以看出发光二极管的电阻是变化的,变化的范围大约在100 Ω～500Ω之间,与V mA R R r =1 000Ω比较,属于小电阻,应采用电流表外接法;又从表格中得到信息,实验时,电压必须从0开始增大,因此滑动变阻器必须采用分压式接法.所以实验电路如下图（a ）所示.（2）将表格提供的数据在方格纸上描点,可画出二极管的I -U 图线,如上图（b ）中的曲线所示. （3）83.3Ω1.（2008·上海·18）某同学利用图1所示的电路研究灯泡L 1（6 V ,1.5 W ）、L 2（6 V ,10 W ）的发光情况（假设灯泡电阻恒定）,图2为实物图.图1图2（1）他分别将L 1、L 2接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6 V 时,发现灯泡均能正常发光.在图2中用笔画线代替导线将电路连线补充完整.（2）接着他将L1和L2串联后接入图1中的虚线框位置,移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为6 V时,发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮,出现这种现象的原因是 .（3）现有如下器材:电源E（6 V,内阻不计）,灯泡L1（6 V, 1.5 W）、L2（6 V,10 W）、L3（6 V,10 W）,单刀双掷开关S,在图3中设计一个机动车转向灯的控制电路:当单刀双掷开关S与1相接时,信号灯L1亮,右转向灯L2亮而左转向灯L3不亮;当单刀双掷开关S与2相接时,信号灯L1亮,左转向灯L3亮而右转向灯L2不亮.答案（1）如下图所示（2）L1电阻（24Ω）比L2电阻（3.6Ω）大得多,所以L2两端分得的电压只有约0.8 V与L2的灯泡的额定电压（6 V）差别太大,故L2实际功率太小,故L2不能发光.（3）如下图所示,当S与1接时,L1与L3串联后与L2并联,由于L1电阻远大于L3电阻,故L3分得的电压很小.L3的实际功率太小,L3不亮.满足题设要求.S与2接时,情况与接1时类似.2.有一个小灯泡标有“6 V,0.6 W”的字样,现在要用伏安法测量这个灯泡的I—U图线.现有下列器材供选用: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（30 Ω,2 A）;F.学生电源（直流9 V）,还有开关、导线.（1）实验中选用电压表应选 ,电流表应选（用序号字母表示）. （2）为使实验误差尽可能减小,画出实验电路图.答案（1）B C（2）见右图3.表格中所列数据是测量小灯泡U-I关系的实验数据:（1）分析上表内实验数据可知,应选用的实验电路图是下图中的（填“甲”或“乙”）.（2）在下图所示的方格纸内画出小灯泡的U-I曲线.分析曲线可知小灯泡的电阻随I变大而（填“变大”、“变小”或“不变”）.（3）如右图所示,用一个定值电阻R和两个上述小灯泡组成串并联电路,连接到内阻不计、电动势为3 V的电源上.已知流过电阻R的电流是流过灯泡b电流的两倍,则流过灯泡b的电流约为A.答案（1）甲（2）见右图变大（3）0.1254.（2009·绥化模拟）某同学用图所示电路,测绘标有“3.8 V,0.3 A”的小灯泡的灯丝电阻R随电压U变化的图象.（1）除了导线和开关外,有以下一些器材可供选择:电流表:A1（量程100 mA,内阻约2Ω）; A2（量程0.6 A,内阻约0.3Ω）.电压表:V1（量程5 V,内阻约5 kΩ）; V2（量程15 V,内阻约15 kΩ）.滑动变阻器:R1（阻值范围0～10Ω）; R2（阻值范围0～2 kΩ）.电源:E1（电动势为1.5 V,内阻约为0.2Ω）; E2（电动势为4 V,内阻约为0.04Ω）.为了调节方便,测量准确,实验中应选用电流表 ,电压表 ,滑动变阻器 ,电源 .（填器材的符号）（2）根据实验数据,计算并描绘出R—U的图象如下图所示.由图象可知,此灯泡在不工作时,灯丝电阻为Ω;当所加电压为3.00 V时,灯丝电阻为Ω,灯泡实际消耗的电功率为W.（3）根据R—U图象,可确定小灯泡消耗电功率P与外加电压U的关系.符合该关系的示意图是下列图中的（）答案（1）A2 V1 R1 E2（2）1.5 11.5 0.78 （3）A。

实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线知识点一实验电路与器材选择1.在“描绘标有‘9 V 5 W’小灯泡伏安特性曲线”的实验中,要求测量从0 V到9.0 V的电压下通过小灯泡的电流,实验室提供了下列器材:电流表A(量程0~0.6 A,内阻0.3 Ω)、电压表V(量程0~15.0 V,内阻10 kΩ)、滑动变阻器R(最大阻值为50 Ω)、电源E(电动势15 V)和开关、导线若干.图LS1-1给出的测量电路图中,最合理的是()图LS1-12.在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,使用的小灯泡规格为“6 V 3 W”,其他可供选择的实验器材有:电压表V(量程为0~6 V,内阻为20 kΩ);电流表A1(量程为0~3 A,内阻为0.2 Ω);电流表A2(量程为0~0.6 A,内阻为1 Ω);滑动变阻器R1(0~1000 Ω,0.5 A);滑动变阻器R2(0~20 Ω,2 A);学生电源E(6~8 V),开关S及导线若干.实验中要求电压表示数在0~6 V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I,以便作出伏安特性曲线,则上述器材中:(1)电流表应选,滑动变阻器应选;(2)请在下面的虚线框中画出实验原理图;(3)根据实验原理图,用笔画线代替导线将图LS1-2中的实物连接成实验电路.图LS1-2知识点二实验数据处理与误差分析3.某同学在“测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、I数据:编号1 2 3 4 5 6 7 8U/V0.20 0.61.01.41.82.22.63.0I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205图LS1-3(1)试在图LS1-3中画出U-I图线.(2)当U<1.40 V时,灯丝电压与电流成比,灯丝电阻(选填“增大”“减小”或“不变”);当U>1.40 V时,灯丝的温度逐渐升高,其电阻随温度升高而(选填“增大”“减小”或“不变”).4.在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,实验室提供了小灯泡(2.5 V,0.5 A)、电流表、电压表以及滑动变阻器等实验器材.图LS1-4(1)图LS1-4甲为实验中某同学连接好的实验电路图,在开关闭合后,把滑片P从A端向B端移动过程中会观察到电压表示数变(选填“大”或“小”).(2)某同学由测出的数据画出I-U图像,如图乙所示,当小灯泡两端的电压为2.0 V时,小灯泡的电阻R=Ω,此时小灯泡的实际功率P=W.(结果保留两位有效数字)5.描绘小电珠的伏安特性曲线的实验电路如图LS1-5所示,所用小电珠的额定电压是3.8 V.关于该实验的系统误差,下列说法中正确的是()图LS1-5A.系统误差主要是由电压表的分流引起的B.系统误差主要是由电流表的分压引起的C.系统误差主要是由于忽略电源内阻引起的D.系统误差主要是由读数时的估读引起的实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线1.B[解析]要求电压从0到额定电压变化,所以滑动变阻器必须采用分压接法,标有“9 V 5W”的小灯泡在额定电压下的电阻R=Ω=16.2 Ω,因R<,电流表采用外接法,选项B正确.2.(1)A2R2(2)如图甲所示(3)如图乙所示甲乙[解析](1)计算可知小灯泡的额定电流为0.5 A,因所选电流表是测灯泡中的电流,故电流表选A2,因要求电压从0开始变化,所以滑动变阻器采用分压式接法,应该选总阻值小的,选R2.(2)小灯泡电阻小,应该采用电流表外接法,滑动变阻器采用分压式接法,电路图如图甲所示.(3)如图乙所示.3.(1)如图所示(2)正不变增大[解析](1)根据给出的坐标系描点,用平滑的曲线连接,如图所示.(2)从图像得到,当U<1.40 V时,灯泡电压与电流成正比,灯丝电阻不变;当U>1.40 V时,图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐增大,故灯丝电阻随温度的升高而增大.4.(1)大(2)4.40.90[解析](1)把滑片P从A端向B端移动,P、A间电阻变大,会观察到电压表示数变大. (2)由图乙可得,当小灯泡两端的电压为2.0 V时,电流为0.45 A,小灯泡的电阻R==4.4 Ω,此时小灯泡的实际功率P=UI=0.90 W.5.A[解析]由于小电珠的电阻比较小,所以采用电流表外接法,此时电压表的测量值是准确的,但是电流表的测量值和真实值相比要大,产生系统误差的主要原因是电压表分流,A正确.。

描绘小灯泡的伏安特性曲线导学案（教师版）【实验目的】1、描绘小灯珠的伏安特性曲线2、分析伏安特性曲线的变化规律【重点难点】1、实验电路的连接2、i-u图像的理解【实验器材】小灯珠（3.8v，0.3a），4―6v学生电源，滑动变阻器，电压表，电流表，开关，导线若干【实验过程】一、电路设计（1）测量电路请估算小灯珠的内阻？电流表内接还是外接？（2）控制电路滑动变阻器怎么连？分后甩三相还是限流三相？为什么？（探讨）根据以上结论图画出来电路图电路图测量电路与滑动变阻器哪部分并联，滑动变阻器划片向左滑动，电压表示数怎么变？二、根据电路图展开实物连线1、连接电路的过程中应特别注意什么？2、电路的连接应该按照什么样的顺序？（讨论）3、拨打电路前触点放在哪端？左还是右？三、数据处理u/vi/ai/a00.30.51.01.52.02.53.03.53.80.50.450.400.350.300.250.200.150.100.050.51.0四、实验结论i/a1.52.02.53.03.53.54.0u/v1、i-u图像是曲线，说明了什么？2、图像中某点的电阻如何则表示？（探讨）3、前后两次测量0.5v的所对应的电流为何不一样？哪次对应的电阻大？这说明了u/v什么？（讨论）五、结论应用领域1、两个额定电压为220v的白炽灯l1和l2的u－i特性曲线如图所示。

l2的额定功率约为_______w；现将l1和l2串联后接到220v的电源上，电源内阻忽略不计，此时l2的实际功率约为________w。

2、某研究性自学小组为了制作一种传感器，须要采用一电器元件。

图为该电器元件的伏安特性曲线，存有同学对其明确提出批评，先须要进一步检验该伏安特性曲线，实验室配有以下器材：器材（代号）电流表（a1）电流表（a2）电压表（v1）电压表（v2）滑动变阻器（r1）滑动变阻器（r2）规格量程0~50ma，内阻约为50?量程0~200ma，内阻约为10?量程0~3v，内阻约为10k?量程0~15v，内阻约为25k?阻值范围0~15?，允许最大电流1a阻值范围0~1k?，允许最大电流直流电源（e）100ma开关（s）导线若干①为提升实验结果的精确程度，电流表高文瑞用；电压表高文瑞用；滑动变阻器高文瑞用。