学案4 学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
[目标定位] 1.会正确地选择实验器材和实验电路.2.描绘小灯泡的伏安特性曲线，掌握分析图线的方法．
一、实验电路的设计 [问题设计]
1．电流表的内接法和外接法的比较
电路图 误差原因 测量值和真 实值的比较 适用于 测量 2.滑动变阻器两种接法的比较 电路 组成 变阻器 接入电 路的特点 ERx～E R＋Rx(不计电源内阻) 适用情况 负载电阻的阻值Rx与滑动变阻器的总0～E (不计电源内阻) (1)要求负载上电压或电流采用“一上一下”的接法 采用“两下一上”的接法 限流式 分压式 电流表的分压 U测R测＝＝Rx＋RA I测测量值大于真实值 测大(填“大”或“小”)电阻或RxRV> 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 测小(填“大”或“小”)电阻或RVRx> RxRA内接法 外接法 调压范围 电阻R相差不多，或R稍大，且电压、变化范围较大，且从零开始电流变化不要求从零调起 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、实验原理及过程分析
1．实验原理
用电流表测出流过小灯泡的电流，用电压表测出小灯泡两端的电压，测出多组(U，I)值，在I－U坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连起来． 2．实验器材
学生电源(4 V～6 V直流)或电池组、小灯泡(“4 V 0.7 A”或“3.8 V 0.3 A”)、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，按如图1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1
(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 电压U/V 电流I/A (4)断开开关，整理好器材． 4．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． 5．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，而是向横轴弯曲的曲线．
1 2 3 4 5 6 7 8 (2)分析：小灯泡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，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大． 6．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． 7．注意事项
(1)因I－U图线是曲线，本实验要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，使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 有一个小灯泡标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I－U图线．现有下列器材供选择： A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ) B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ) C．电流表(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(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)
G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(1)实验时，选用图2中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
图2
(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)．
(3)把图3中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．
高二物理选修3-1学案：第二章 4 学生实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线 Word版含解析
