24：电学实验（二）：测绘小灯泡的伏安特性曲线

专题24 电学实验二：描绘小灯泡的伏安特性曲线 编号：35

【学习目标】

1.理解描绘小灯泡伏安特性曲线的实验原理，能正确选择仪器并进行实物连线。

2.合作探究，通过图像分析小灯泡的伏安特性规律。

3.养成规范的实验修养和严谨的数据处理的态度。

【考纲要求】

1.分压接法、限流接法的误差分析 Ⅰ

2.描绘小灯泡的伏安特性曲线 Ⅱ

【使用说明与学法指导】

本专题是高考中命题率最高的实验专题，请同学们根据学案，首先掌握实验原理，总结数据处理的方法。然后要学会灵活的处理各种创新的实验。

【自主学习 自主构建】

一、电压表和电流表的读数

1. 规格: 常用的直流电流表有量程0～0.6A和0～3A两种，它们的内阻都很少，内阻一般都在1Ω以下；常用的直流电压表有量程0～3V和0～15V两种，它们的内阻都很大，内阻一般都在几千欧姆以上.

2. 读数时应使视线垂直于刻度表面，并要估读. 具体估读方法如下：

(1) 量程为3 V和3 A的电压表和电流表，其最小分度为0.1 V和0.1 A, 读数要估读到最小分度的十分之一.

(2) 量程为0.6 A的电流表，其最小分度为0.02 A, 读数要估读到最小分度的，即不足半格的略去，超过半格的要按半格读出，因此最后读数如果以安培为单位，小数点后面有两位，尾数可能为0、1、2、3…

(3) 量程为15 V的电压表，其最小分度为0.5 V, 读数要估读到最小分度的，因此最后读数如果以伏特为单位，小数点后面只有一位，尾数为0、1、2、3、4…

3. 使用方法

(1) 在使用表前，观察指针是否指在零刻度，若不是，应调整表的中心螺母使指针指零.

(2) 估算电路中的电压或电流，选择适当量程，选取原则是: 使表的读数达到满刻度的以上.

(3) 电流表要串联在电路中，电压表要并联在电路中，且使电流从正接线柱流入，负接线柱流出.

(4) 根据表的量程及最小分度值，正确读出表的读数，包括估读.

例题：如图1-57甲、乙两图为常用的电流表和电压表的刻度盘，在甲图中如果接入电路的“+”和“-0.6”两个接线柱，则表的示数为_____，如果接入电路的是“+”和“-3”两个接线柱，则表的示数为_____. 在乙图中，若选用的量程为0～15 V，则表的示数为_____，若选用的量程为0～3 V，则表的示数为_____.

二、实验原理、数据分析、注意事项

1.实验原理

请在右边的框中画出实验的原理图，并说明实验原理

2.数据处理及误差分析

(1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。

(2)在坐标纸上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，就得到小电珠的伏安特性曲线。

请分析一下本实验的误差主要有哪些？

3.注意事项

(1)电路的连接方式：

①电流表应采用外接法：因为小电珠(3.8 V,0.3 A)的电阻很小，与0～0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大。

②滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小电珠两端的电压能从零开始连续变化。

(2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小电珠分得

电压为零的一端，使开关闭合时小电珠的电压从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小电珠两端电压过大而烧坏灯丝。

(3)I－U图线在U0＝1.0 V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0 V左右绘点要密，以防出现较大误差。

(4)电流表选择0.6 A量程，电压表量程的选择视小电珠的

额定电压而定，即使用的若是“3.8 V,0.3 A”的小电珠，选用电压表的15 V量程；若使用“2.5 V,0.6 A”的小电珠，则选用电压表的3 V量程。

(5)当小电珠的电压接近额定值时要缓慢增加，到额定值记录I后马上断开开关。

(6)误差较大的点要舍去，I－U图线应是平滑曲线而非折线。

【合作探究】

1. 某学习小组要描绘一只小电珠（2.5V，0.5A）的伏安特性曲线,所供选择的器材除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：

A.电源E（电动势为3.0V ，内阻不计）

B.电压表V1（量程为0 ～3.0V ，内阻约为2kΩ）

C.电压表Ｖ2（量程为0 ～15.0V ，内阻约为6KΩ）

D.电流表A1（量程为0～0.6A ，内阻约为1Ω）

E.电流表A2（量程为0～100mA ，内阻约为2Ω）

F.滑动变阻器R1 （最大阻值10Ω）

G.滑动变阻器R2（最大阻值2kΩ）

①为了减小实验误差,实验中电压表应选择________,电流表应选择_____________,滑动变阻器应选择______________.(填器材的符号)

②为提高实验精度，请你为该学习小组设计电路图，并画在右侧的方框中。

③下表中的各组数据是此学习小组在实验中测得的，根据表格中的数据在方格纸上作出该电珠的伏安特性曲线。

④如果用一个电动势为1.5V，内阻为3Ω的电源与该小电珠组成电路，则该小电珠的实际功率为 (保留两位有效数字)。

2. 热敏电阻是传感电路中常用的电子元件．现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整．已知常温下待测热敏电阻的阻值约40~50Ω．热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其它备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶（图中未画出）、电源（3V、内阻可忽略）、直流电流表（内阻约1Ω）、直流电压表（内阻约5kΩ）、滑动变阻器（0~10Ω）、开关、导线若干．

⑴图(1)中a、b、c三条图线能反映出热敏电阻伏安特性曲线的是 ．

⑵在图（2）的方框中画出实验电路图，要求测量误差尽可能小．

⑶根据电路图，在图（3）的实物图上连线．

【体验高考】

1. 现在要测量一只额定电压为U＝3 V的小灯泡L的额定功率P(约为0.3 W)。实验室备有如下器材：

电流表 (量程200 mA，内阻r1＝10 Ω)

电流表 (量程300 mA，内阻约为几欧姆)

定值电阻R(10 Ω)

滑动变阻器R1(0～100 Ω，0.5 A)

电源E(E＝5 V，r≈1 Ω)

单刀开关一个、导线若干

(1)设计出实验电路，画在下面的虚线框内。

(2)按(1)中设计的电路图把图中仪器连接起来；

(3)写出主要的操作步骤。

(4)实验中计算灯泡额定功率的表达式为________。

(必须用题中给定的符号及你在(3)中设计的记录符号来表示)

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/6fba7428336c1eb91b375d36.html