2018-2019学年高中物理人教版选修3-1课件：第二章 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线

六、数据处理 1．在坐标纸上建立坐标系，坐标所取分度应参考测量数 据，比例适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。 2．连线一定要用平滑的曲线，不能画成折线。 U 3．根据图像计算电阻时，应用 R＝ I 来计算。 七、误差分析 1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路 的影响会带来系统误差，电流表外接，则电流表示数偏大。 2．测量时，读数带来偶然误差。 3．在坐标纸上描点、作图也会带来偶然误差。
故 IU 图像上，由 A 到 B 的过程中灯泡的电阻逐渐增大，
(2)增大
5
[例 2] V
为了研究小灯泡的伏安特性曲线， 现选用额定值为“3.0
0.4 A”的小灯泡进行实验，实验中除了电流表、电压表、开关、
导线若干外，还需要________、________。 (1)根据所学的知识，回答下列问题： 实验中用两电表测量小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流 时，电路怎样连接才能使测得的小灯泡电阻误差较小？为什么？
[答案]
见解析
1． (多选)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中， 已备有 以下器材：小灯泡、学生电源、开关、导线若干，还必需 的器材有 A．电压表 C．滑动变阻器 B．电流表 D．多用电表 ( )
解析：实验中要测量电压和电流，必需电压表和电流表，描绘 图线必须测出多组 U、I 值，因此要用滑动变阻器调节小灯泡 的电流和电压，A、B、C 正确。
(2)根据 IU 图像可知：从 A 到 B 的过程中灯泡的电阻逐渐 ________(选填“增大”或“减小”)，改变的阻值为________ Ω。
图3
[解析]
(1)小灯泡内阻很小，采用电流表
外接法， 要求研究一只小灯泡的完整的伏安特 性曲线，滑动变阻器应采用分压式连接，同时 考虑滑动片向左滑动时，灯泡的电压增大，故 实验原理图如图所示。 UA 3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(2)A 点对应灯泡的阻值：RA＝ I ＝ Ω＝15 Ω。 0.2 A UB 6 B 点对应灯泡的阻值：RB＝ I ＝ Ω＝20 0.3 B 增大了 5 Ω。 [答案] (1)见解析 Ω。
[解析]
还需要的仪器有：电源、滑动变阻器。
(1)为了在测量电阻时减小误差，电流表量程选择 0～0.6 A， 电压表量程选择 0～3 V，电流表采用外接法。 为了能够在较大的范围内测量小灯泡两端的电压，且使小灯 泡两端的电压从零开始，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如 图甲所示。
(2)依据电路图连接实物图如图乙所示。 (3)为使读数误差尽可能小，电压表的量程 应选用 0～3 V，电流表的量程应选用 0～0.6 A， 为保证实验安全，测量范围不能超过 3 V 和 0.4 A，开始做实验闭合开关前，应把 P 移到 D 端。 (4)IU 图线如图丙所示。 灯丝电阻随小灯泡两端电压的增 大而增大，这是由于随着电压的增大，灯丝的温度升高，其电 阻随温度的升高而增大。
八、注意事项 1．开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑到使灯泡两端电压 为零的位置。 2．在增大电压的过程中，要确保不超过小灯泡的额定电压。 3．在选择电表的量程时，掌握以下原则： 2 在测量值不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转至 量程 3 左右。 4．测绘 IU(UI)图线时要注意三点：一是标度选取合理。即 作出的图像既可以把表中所给出的所有点都标注上，同时又要使 图像分布在中央位置上；二是用“· ”或“×”标注点；三是用平 滑曲线拟合连接各点，误差较大的点可以舍弃。
实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线
一、实验目的 1．测绘小灯泡的伏安特性曲线。 2．分析伏安特性曲线的变化规律。 二、实验原理 欧姆定律。
三、实验电路 1．电流表的内、外接：由于小灯泡 的电阻较小，为减小误差，采用电流表外 接法。
图1 电压需要从 0 开始，滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路
图如图 1 所示。 四、实验器材 小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源(或电池 组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等。
2．滑动变阻器的接法：小灯泡两端的
五、实验步骤 1．确定电流表、电压表的量程，采 用电流表外接法，按如图 2 所示的电路 原理图连接好实验电路。
图2 2． 把滑动变阻器的滑片调节到 a 端， 电路经检查无误后，
闭合开关 S。 3． 改变滑动变阻器滑片的位置， 读出几组相应的电流表、 电压表的示数 I 和 U，记入记录表格内，断开开关 S。 4．拆去实验线路，整理好实验器材。
[例 1]
使用理想电压表、电流表、滑动变阻器、直流电源
等仪器，研究一只小灯泡完整的伏安特性，测得 IU 图像如图 3 所示。已知滑动变阻器滑动片的有效移动长度为 30 cm，变阻 器的最大阻值为 22.5 Ω，电源电动势为 6 V，内阻不计。 (1)在右侧的虚线框内，不改变滑动变阻器和电源的位置， 补上电压表、电流表、灯泡，画出完整的电路图。要求滑动变 阻器的滑动片向左滑动时，灯泡的电压增大。
图5
(4)若实验中测得通过小灯泡的电流和小灯泡两端的电压如 下表所示， 请在图 5 中画出 IU 图线， 该小灯泡的电阻有何特征？ 并分析其主要原因。
U/V 0.05 0.14 0.21 0.30 0.48 0.70 1.02 1.48 1.96 2.50 I/A 0.10 0.20 0.26 0.30 0.36 0.40 0.44 0.48 0.52 0.56
为使加在小灯泡两端的电压从零开始， 且能在较大的范围 内调节， 滑动变阻器应怎样连接？在图 4 甲所示的方框内画出 相关的电路图。
图4
(2)请根据你画的电路图，把图乙中的 实验器材连成符合要求的实验电路。 (3)为使读数误差尽可能小， 电压表的 量程应选用________V， 电流表的量程应选 用________A，为保证实验安全，测量范围 不能超过________V 和________A， 开始做 实验闭合开关前， 应把 P 移到________端。
答案：ABC
2．做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验。 (1)实验电路图已经画出了一部分，如图 6 所示，但尚未完整， 请将该电路完整地连接好；