5 实验：描绘I-U特性曲线 一、实验目的 描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律。 二、实验原理 1.根据欧姆定律，在纯电阻电路中，通过电阻的电流和电阻两端的电压成线性关系，即I-U图线是一条过原点的直线。但是在实际电路中由于各种因素的影响，I-U图线可能不是直线。用伏安法分别测出小灯泡两端的电压及通过的电流便可绘出I-U图线。 2.实验电路 （1）电流表的内、外接：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法。 （2）滑动变阻器的接法：小灯泡两端的电压需要从0开始，滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图如图所示。 三、实验器材 小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源（或电池组）、开关、导线、坐标纸、铅笔等。 四、实验步骤 1.选择合适的仪器按原理图连接好电路。 2.将滑动变阻器的滑片滑到A端后，闭合开关。 3.调节滑动变阻器的滑片，在灯泡额定电压范围内读取几组不同的电压值和电流值，并制表记录。 4.断开开关，拆下导线，将仪器恢复原状。 5.以I为纵轴，U为横轴，画出I-U图线并进行分析。 五、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。 4.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，而是曲线。 （2）分析：曲线的斜率变小，即电阻变大，说明小灯泡的电阻随温度升高而增大。 六、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。 3.作图误差：在坐标纸上描点、作图带来误差。 七、注意事项 1.开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑到使灯泡两端电压为零的位置。 2.在增大电压的过程中，要确保不超过小灯泡的额定电压。 3.在选择电表的量程时，掌握以下原则： 在测量值不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转至量程左右。 4.测绘I-U（U-I）图线时要注意三点：一是标度选取合理。即作出的图像既可以把表中所给出的所有点都标注上，同时又要使图像分布在中央位置上；二是用“·”或“×”标注点；三是用平滑曲线拟合连接各点，误差较大的点可以舍弃。 题型一 实验原理与操作 【典例1】 有一个小灯泡上标有“4 V，2 W”的字样，现在要用伏安法测量这个小灯泡的伏安特性曲线。现有下列器材供选用： A.电压表V1（0～5 V，内阻约10 kΩ） B.电压表V2（0～10 V，内阻约20 kΩ） C.电流表A1（0～0.3 A，内阻约1 Ω） D.电流表A2（0～0.6 A，内阻约0.4 Ω） E.滑动变阻器R1（0～10 Ω，2 A） F.滑动变阻器R2（0～100 Ω，0.2 A） G.学生电源（直流6 V）、开关及导线 （1）为了调节方便，测量尽可能准确，实验中应选用电压表 ，电流表 ，滑动变阻器 。（填器材前方选项的符号，如A、B） （2）为使实验误差尽量减小，要求从零开始多取几组数据；请在方框中完成实验电路图。 （3）P为图中图线上的一点，PN为图线上P点的切线、PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，对应P点，小灯泡的电阻约为 Ω。（保留2位有效数字） （4）小灯泡的I-U图线是曲线而不是过原点的直线，原因是 。 尝试解答 题型二 数据处理及误差分析 【典例2】 如图所示为“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3 V。 （1）在方框图中画出与实物电路相应的电路图。 （2）完成下列实验步骤 ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，应停留在滑 ... ...
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