教科版高中物理必修第三册第二章电路及其应用5实验描绘I－U特性曲线课件（35页PPT）

(课件网) 第二章　电路及其应用 5. 实验：描绘I－U特性曲线 核心素养：掌握描绘小灯泡的I－U特性曲线的原理和方法，会用图像法处理实 验数据。 第*页 研习任务一　教材原型实验 教材　认知 一、实验目的 1. 掌握滑动变阻器的使用方法及连接方式。 2. 掌握I－U特性曲线的描绘方法。 3. 理解小灯泡的I－U特性曲线为什么是曲线。 二、实验原理 1. 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. 电流表外接：因为小灯泡的电阻较小，如果电流表内接，误差明显较大。 三、实验器材 小灯泡（3.8 V，0.3 A）或（2.5 V，0.6 A）一个、电压表（0～3 V～15 V）与电流 表（0～0.6 A～3 A）各一个、滑动变阻器（最大阻值20 Ω）一个、学生低压直流电 源（或电池组）、开关一个、导线若干、坐标纸、铅笔。 四、实验过程 1. 电路连接：确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分 压式接法，按图中的原理图连接好实验电路。 2. 开关闭合：把滑动变阻器的滑片调节到图中最左端，接线经检查无误后，闭合开 关S。 3. 数据测量：移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I， 并将测量数据填入表格中，断开开关S。 五、数据处理 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，就得到小灯泡的I－U特性曲线。 六、误差分析 （1）系统误差：由于采用的是电流表外接法，电流表的测量值大于小灯泡电流的真 实值。 （2）偶然误差 ①电压表、电流表读数时存在误差。 ②在坐标纸上描点、作图时存在误差。 七、注意事项 （1）电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流。干电池中电流一般不允许 超过0.6 A。 （2）电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值。 研习　经典 [典例1]　为了描绘一个“12 V　6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，现提供以下器材进 行实验。 直流电源E：电动势15 V，内阻不计； 电流表A：量程分别为0～0.6 A和0～3 A， 内阻分别约为0.50 Ω和0.1 Ω； 电压表V：量程0～3 V，内阻为3 kΩ； 定值电阻R0：阻值为12 kΩ； 滑动变阻器R：最大阻值20 Ω，允许通过的最大电流1 A； 开关一个；导线若干。 （1）由于电压表的量程偏小，要用所给电压表V和定值电阻R0改装成一个较大量程 的电压表V'，改装后的电压表量程为 V； 0～15　 （2）在方框里画出符合本实验要求的电路图； [答案]（2）见解析图 [解析]（2）描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要电压从零开始测 量，滑动变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡的电阻与电流 表内阻相差较小，电流表采用外接法，如图所示。 （3）根据测得的电压表V的示数和电流表A的示数，描绘出I－U曲线如图甲所示。某 次测量时，电流表指针位置如图乙所示，则电流表读数为 A，此时小灯泡的 电阻为 Ω。 0.40　 18.75　 第*页 研习任务二　创新型实验 [典例2]　为了描绘小电珠（2.5 V　1.25 W）的伏安特性曲线，现提供如下器材： 电压表V1（量程0～3 V，内阻约3 kΩ） 电压表V2（量程0～15 V，内阻约15 kΩ） 电流表A1（量程0～0.6 A，内阻约1.0 Ω） 电流表A2（量程0～3 A，内阻约0.1 Ω） 电流表A3（量程0～300 mA，内阻约5 Ω） 滑动变阻器R1（0～10 Ω，3 A） 滑动变阻器R2（0～1 kΩ，0.1 A） 电源E（电动势约为6 V，内阻可不计） 开关S、导线若干 研习　经典 为了尽可能减小实验误差，测量时方便得到多组数据，请回答下列问题： （1 ... ...