【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书：第2章实验1　测绘小灯泡的伏安特性曲线含解析

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实验 1　测绘小灯泡的伏安特性曲线
[学习目标]　1.[物理观念]理解电流表的内接法和外接法，并会进行正确选
择．　2.[物理观念]理解滑动变阻器的两种接法，能进行正确地应用．　3.[科学探
究]学会描绘小灯泡的伏安特性曲线并掌握分析图线的方法．
一、电流表的内接法和外接法的比较
1．两种接法的比较
内接法
外接法
电路
误差分析
电压表示数
UV＝UR＋UA>UR
电流表示数 IA＝IR
R测＝
U
V
I
A
>
U
R
I
R
＝R真
电压表示数
UV＝UR
电流表示数
IA＝IR＋IV>IR
R测＝
U
V
I
A
<
U
R
I
R
＝R真
误差来源
电流表的分压作用
电压表的分流作用
2.电流表内、外接的选择方法
(1)直接比较法：当 Rx≫RA时，采用内接法，当 Rx≪RV时，采用外接法，即
大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”．
(2)公式计算法
当Rx>
R
A
R
V
时，电流表用内接法，当 Rx<
R
A
R
V
时，电流表用外接法，当 Rx＝
R
A
R
V
时，两种接法效果相同．
(3)试触法：如图，把电压表的可动接线端分别试接 b、c两点，观察两电表的
示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，应
选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，
所以应选外接法．
二、滑动变阻器两种接法的比较
限流式
分压式
电路组成
变阻器接入
电路的特点
采用“一上一下”的接法
采用“两下一上”的接法
调压范围
E
R
x
R
＋
R
x
～E(不计电源内阻)
0～E (不计电源内阻)
适用情况
负载电阻的阻值 Rx与滑动变阻
器的总电阻 R相差不大，或 R稍
大，且电压、电流变化不要求从
零调起
(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
三、测绘小灯泡的伏安特性曲线
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 IU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，
即得小灯泡的伏安特性曲线，电路图如图所示．
2．实验器材
学生电源(4～6 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，按图所示的电
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)
(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
1
2
3
4
5
6
7
8
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．
(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：描绘出的小灯泡灯丝的伏安特性曲线不是直线，而是向横轴弯曲的
曲线．
(2)分析：灯泡灯丝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，说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增大．
6．注意事项
(1)因IU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IU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】　在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“3 V　
1.8 W”的小灯泡、电源、导线和开关外，还有：电流表 A(0～0.6 A，内阻约为
0.1 Ω)、电压表 V(0～3 V，内阻约为 4 kΩ)、滑动变阻器 R(0～10 Ω，2 A).实验要
求保证器材的安全，灯泡两端的电压能从 0连续调节，测量结果尽量准确．
(1)为尽可能地减小误差，实验中采用电流表________(选填“内接”或“外接”)，
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