2019-2020年高中物理第2章第4节实验测量小灯泡的伏安特性曲线教学案新人教版选修3-1

2019-2020年高中物理第2章第4节实验测量小灯泡的伏安特性曲线教学
案新人教版选修3-1
[问题1]
怎样测量小灯泡的电阻？如何处理测量数据才更加合理？
[知识要点]
（1）用测出流过小灯泡的电流，用测出小灯泡两端的电压，由R=U/I即可测出电阻阻值。

（2）为减小实验误差，应测出多组(U，I)值，求出每组的R值，再求出；或在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，其优点是。

（1）电流表的内接法和外接法的比较
安内法安外法电路图
误差原因表的分压表的分流
测量值和真实值的比较R测＝
U测
I测
＝R x＋R A 测量值真实值R测＝
U测
I测
＝
U测
I x＋I V
测量值真实值
适用于测量测(“大”或“小”)电阻或R x
R A
>
R V
R x
测(“大”或“小”)电阻或
R V
R x
>
R x
R A
[问题2]
某待测小灯泡规格为(“3.0 V 0.3 A”)，学校提供的电源为(4 V～6 V直流)、电压表内阻几十kΩ、电流表内阻几个Ω。

应选择电路进行测量。

[知识要点]
①测量导体电阻前都应先估算待测电阻的阻值，然后确定采用安培表的哪种接法。

②中学阶段的几个典型实验待测电阻都不大，一般均采用。

（2）滑动变阻器的两种接法比较
限流式分压式
电路组成
调压范围
ER x
R＋R x
～E (不计电源内阻)～E (不计电源内阻)
滑动变阻器的选取变阻器总电阻比待测电阻，
或与R相差不多，且电压、电流变化不
要求从零调起。

变阻器总电阻比待测电阻，且
电压、电流变化要求从开始调起。

电路优缺点电路简单、节能电路复杂、耗电[问题3]
某待测小灯泡规格为(“3.0 V 0.3 A”)，请设计一个电路描绘出它的I－U图像、求出其正
常工作时的电阻，要求电压从零开始变化到3V。

应选择电路进行测量。

[知识要点]
①测量导体电阻时，一般都希望获得的数据据够多，变化范围大，所以首选电路。

②实验操作中，电源不得短路，闭合开关前，干路阻值应调到值，
以防止电流冲击仪器及待测元件。

[问题4]
某同学画出的测量小灯泡伏安特性曲线的原理图如图1所示，请指出该电
路的错误。

1、有一个小灯泡上标有“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：
________________________________________________________________________
(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。

2、某同学
在“描绘小灯
泡的伏安特性
曲线”的实验中得到如下表所示的几组U和I的数据：
编号12345678
U/V0.200.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.02
0.06
0.10
0.14
0.17
0.19
0.20
0.20
5
(1)在图4中画出I—U图象。

(2)从图象上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是______________________。

(3)这表明小灯泡的电阻随温度的升高而________________________。

3、要测绘一个标有“3 V0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V，并便于操作．已选用的器材有：
电池组(电动势为4.5 V，内阻约1 Ω)；电流表(量程为0～250 mA，内阻约5 Ω)；
电压表(量程为0～3 V，内阻约3 kΩ)；电键一个、导线若干．
(1)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的________(填字母代号)。

A．最大阻值20 Ω，额定电流1 A B．最大阻值1 750 Ω，额定电流0.3 A
(2)实验的电路图应选用下列的图________(填字母代号)．
学案4-3 实验：描绘小灯泡的伏安特性曲线
答案 [问题1]
根据欧姆定律，只要测出小灯泡的电压和电流，就可以算出它的电阻。

①多测几组数据，求R 的平均值；②多测几组数据，做I －U 图像，排除误差较大的数据，再从图线上选取数据进行计算。

[知识要点]
（1）电流表、电压表 （2）电阻的平均值、可直观地排除误差较大的数据
（1）电流表的内接法和外接法的比较
安内法：电流、大于、大 安外法：电压表、小于、小
[问题2]
小灯泡电阻1欧姆，远小于电压表内阻，却接近电流表内阻，宜采用安培表外接法。

[知识要点]
② 安外法
（2）滑动变阻器的两种接法比较
限流式：大 分压式：0、小很多、零
[问题3]
分压式
[知识要点]
① 分压式 ② 最大值
[问题4]
右侧多画一笔，滑动触头若移到最左端，电源将被短路。

见图1圈出的线段。

1、（1）甲图所示的分压式电路，电压可以从零开始调节，更能方便地测多组数据。

（2）小灯泡额定电压为4 V ，则电压表选0～5 V 的A 可是指针偏转较大的幅度，减小读数误差；小灯泡的额定电流I ＝0.5 A ，则电流表只能选D ；滑动变阻器F 的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，与灯泡并联部分的并联电阻变化量过小，分压小、电压表指针偏转幅度难以观察清晰，舍之选E 。

（3）小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038
＝1 250倍，故电流表采用外接法，如图所示。

2、（1）画出I －U 图象如图所示，曲线开始呈直线状说明开始时电阻不变，后来逐渐靠近U 轴说明电阻增大．
（2）开始不变，后来增大
（3）增大
3、(1) 根据“灯泡两端的电压需要由零逐渐增加到3 V ，并便于操作”可知控制电路必定为“分压电路”，而“分压电路”需要用总阻值较小的滑动变阻器，故选A 。

(2)在(1)中已经明确了控制电路，继续要选择电流表的接法，题中R x R A ＝153＝5，而R V R x ＝300015
＝200，可知电压表的分流作用不如电流表的分压作用明显，故而应选择电流表的外接法，综上可知电路图应选用图B 。