[目标定位] 1.会正确选择实验器材和实验电路.2.描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分
析图线的方法．
一、实验原理
1．实验方法原理
U
由于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
I||，在I－U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I－U图线为曲线． 2．实验电路选择原理
(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 测量值和真实值的比较 适用于测量 两种电路的选择： 电流表的分压 U测R测＝＝Rx＋RA I测测量值大于真实值 RxRV测大电阻或＞ RARx电压表的分流 U测U测R测＝＝ I测Ix＋IV测量值小于真实值 RVRx测小电阻或＞ RxRA RVRxRxRV
①阻值比较法：当＞时||，选用电流表外接法；当＞时||，选用电流表内接法．
RxRARARx
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②临界值计算法：当Rx＜RARV时||，用电流表外接法；当Rx＞RARV时||，用电流表内接法． (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 调压 范围 RxE～E R＋Rx(不计电源内阻) 负载电阻的阻值Rx与滑动变适用情况 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 0～E (不计电源内阻) (1)要求负载上电压或电流变化范围较大||，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 采用“一上一下”的接法 采用“两下一上”的接法 二、实验器材 学生电源(4～6V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．
三、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||，在方框中画出实验的电路图||，并按图所示的电路图连接好实物图．
(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.
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(3)用同样的方法测量并记录几组U和I||，填入下表.
次数 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：描绘出的小灯泡的伏安特性曲线不是直线||，而是曲线．
(2)分析：曲线的斜率变小||，即电阻变大||，说明小灯泡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I－U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．
(2)由于小灯泡的电阻较小||，故采用电流表外接法．
(3)画I－U图线时纵轴、横轴的标度要适中||，以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．
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例
图1为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验
的实物电路图||，已知小灯泡额定电压为3V.
图1
(1)在方框图中画出与实物电路相应的电路图．
(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||，应停留在滑动变阻器________端；(选填“左”或“右”) ②闭合开关后||，逐渐移动变阻器的滑片||，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；
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③记录如下一组U和I的数据||，断开开关．根据实验数据在图2中作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线. 编号 U/V I/A 灯光 发光 情况 图2 (3)数据分析：
①从图线上可以得出||，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升高而____________．
③小灯泡正常工作时的电阻约为________．(保留小数点后一位有效数字) 解析 (1)描绘小灯泡的伏安特性曲线||，电压与电流要从零开始变化||，滑动变阻器应采用分压式接法||，灯泡电阻较小||，约为几欧姆到十几欧姆||，远小于电压表内阻||，电流表应采用外接法．
(2)①为保护电路安全||，开关闭合之前||，图乙中滑动变阻器的滑片应该置于左端．
②根据表格中的数据||，画出小灯泡的I－U图线．
(3)①从图线上可以得出||，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升高而增大．
③根据I－U图线得当灯电两端电压U＝3 V时||，I＝0.205 A||，所以小灯泡正常工作时的电3阻约为R＝ Ω≈14.6 Ω.
0.205
答案 (1)见解析图 (2)①左 ②见解析图 (3)①先不变||，后逐渐增大 ②增大 ③14.6 1．在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中||，可供选择的实验仪器如下： 小灯泡L(“3.8V 0.3A”)
电压表V(量程0～5V||，内阻5kΩ) 电流表A1(量程0～100mA||，内阻4Ω) 电流表A2(量程0～500mA||，内阻0.4Ω) 滑动变阻器R1(最大阻值10Ω||，额定电流1.0A)
不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光 1 0.20 0.020 2 0.60 0.060 3 1.00 0.100 4 1.40 0.140 5 1.80 0.170 6 2.20 0.190 7 2.60 0.200 8 3.00 0.205 第5页/共10页
高中创新设计物理粤教版选修3-1学案：第二章 第10讲 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
