實驗十一描繪小燈泡的伏安實驗十一描繪小燈泡的伏安特性曲線特性曲線本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎理論儲備基礎理論儲備經典例題展示經典例題展示創(chuàng)新實驗評析創(chuàng)新實驗評析知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練基礎理論儲備基礎理論儲備實驗目的實驗目的1描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線2分析曲線的變化規(guī)律分析曲線的變化規(guī)律實驗原理實驗原理1用電流表測出流過小燈泡的電流用電流表測出流過小燈泡的電流,用電壓表測出小燈泡兩端用電壓表測出小燈泡兩端的電壓，測出多組的電壓，測出多組(U，I)值，在值，在UI坐標系中描出各對應點，坐標系中描出各對應點，用一條平滑的曲線將這些點連接起來用一條平滑的曲線將這些點連接起來2電流表外接：因為小燈泡電阻很小，如果電流表內接，誤電流表外接：因為小燈泡電阻很小，如果電流表內接，誤差明顯較大差明顯較大滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從滑動變阻器采用分壓式：使電壓能從0開始連續(xù)變化開始連續(xù)變化實驗器材實驗器材小燈泡小燈泡(“4 V,0.7 A”或或“3.8 V,0.3 A”)、4 V6 V學生電源、滑動學生電源、滑動變阻器、電壓表、電流表、開關、導線若干、坐標紙、鉛筆變阻器、電壓表、電流表、開關、導線若干、坐標紙、鉛筆.實驗步驟實驗步驟1按圖連接好實驗電路按圖連接好實驗電路2把滑動變阻器的滑片把滑動變阻器的滑片P調節(jié)到調節(jié)到a端，電路經檢查無誤后，閉端，電路經檢查無誤后，閉合開關合開關S.3改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電改變滑動變阻器滑片的位置，讀出幾組相應的電流表、電壓表的示數(shù)壓表的示數(shù)I和和U，記入表格內，斷開開關，記入表格內，斷開開關S.4在坐標紙上建立一個直角坐標系，縱軸表示電流，橫軸表在坐標紙上建立一個直角坐標系，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來，便得到伏安特性示電壓，用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來，便得到伏安特性曲線曲線5整理實驗器材整理實驗器材誤差分析誤差分析1由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，對電路的影由于電壓表不是理想電表，內阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大響會帶來誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大2測量時讀數(shù)帶來誤差測量時讀數(shù)帶來誤差3在坐標紙上描點、作圖帶來誤差在坐標紙上描點、作圖帶來誤差注意事項注意事項1本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必本實驗中被測小燈泡燈絲的電阻值較小，因此測量電路必須采用電流表外接法須采用電流表外接法2本實驗要作出本實驗要作出UI圖線，要求測出一組包括零在內的電圖線，要求測出一組包括零在內的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法3為保護元件不被燒毀，開關閉合前變阻器滑片應位于圖中為保護元件不被燒毀，開關閉合前變阻器滑片應位于圖中的的a端端4加在小燈泡兩端的電壓不要超過其額定電壓加在小燈泡兩端的電壓不要超過其額定電壓5連圖線時曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點應均勻分布在連圖線時曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點應均勻分布在圖線兩側，絕對不要畫成折線圖線兩側，絕對不要畫成折線拓展創(chuàng)新拓展創(chuàng)新由于人工讀數(shù)和繪制伏安特性曲線時存在較大誤差，故可采用由于人工讀數(shù)和繪制伏安特性曲線時存在較大誤差，故可采用“DIS”數(shù)字化實驗系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)的采集和處理，如圖所示，數(shù)字化實驗系統(tǒng)來進行數(shù)據(jù)的采集和處理，如圖所示，電流和電壓均可由傳感器測出，并能得到盡可能多的連續(xù)的且電流和電壓均可由傳感器測出，并能得到盡可能多的連續(xù)的且差距不太大的數(shù)據(jù)，然后輸入電腦，由電腦對數(shù)據(jù)進行分析，差距不太大的數(shù)據(jù)，然后輸入電腦，由電腦對數(shù)據(jù)進行分析，對偏差很大的數(shù)據(jù)進行自動取舍，再進行繪圖，便得到小燈泡對偏差很大的數(shù)據(jù)進行自動取舍，再進行繪圖，便得到小燈泡的伏安特性曲線的伏安特性曲線滑動變阻器限流接法和分壓接法的選擇滑動變阻器限流接法和分壓接法的選擇1兩種接法比較兩種接法比較方式方式內容內容限流接法限流接法分壓接法分壓接法對比說明對比說明兩種接法兩種接法電路圖電路圖串、并聯(lián)關串、并聯(lián)關系不同系不同2.限流電路、分壓電路的選擇原則限流電路、分壓電路的選擇原則限流式適合測量阻值小的電阻限流式適合測量阻值小的電阻(跟滑動變阻器的總電阻相比相跟滑動變阻器的總電阻相比相差不多或比滑動變阻器的總電阻還小差不多或比滑動變阻器的總電阻還小)分壓式適合測量阻值分壓式適合測量阻值較大的電阻較大的電阻(一般比滑動變阻器的總電阻要大一般比滑動變阻器的總電阻要大)兩種電路均兩種電路均可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法可使用的情況下，應優(yōu)先采用限流式接法，因為限流式接法電路簡單、耗能低電路簡單、耗能低下列三種情況下，必須采用分壓接法下列三種情況下，必須采用分壓接法(1)要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)變化要使某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)變化(2)采用限流接法，電路中的最小電流采用限流接法，電路中的最小電流(電壓電壓)超過儀表量程或超過儀表量程或電阻的最大允許電流電阻的最大允許電流(3)滑動變阻器遠小于被測電阻或電路中串聯(lián)的其他電阻阻值滑動變阻器遠小于被測電阻或電路中串聯(lián)的其他電阻阻值遠大于滑動變阻器遠大于滑動變阻器經典例題展示經典例題展示例例1考點考點1實驗步驟及原理的考查實驗步驟及原理的考查 (2012高考安徽卷高考安徽卷)如圖為如圖為“描繪小燈泡伏安特性曲線描繪小燈泡伏安特性曲線”實驗的實物電路圖，已知小燈泡額定電壓為實驗的實物電路圖，已知小燈泡額定電壓為2.5 V.(1)完成下列實驗步驟：完成下列實驗步驟：閉合開關前，調節(jié)滑動變阻器的滑片，閉合開關前，調節(jié)滑動變阻器的滑片，_；閉合開關后，逐漸移動變阻器的滑片，閉合開關后，逐漸移動變阻器的滑片，_；斷開開關，斷開開關，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線的伏安特性曲線(2)在虛線框中畫出與實物電路相應的電路圖在虛線框中畫出與實物電路相應的電路圖【解析】【解析】(1)滑動變阻器在最左端時，小燈泡電壓最小，滑動變阻器在最左端時，小燈泡電壓最小，為了保護小燈泡不被燒壞，因此在閉合開關前，滑動變阻器為了保護小燈泡不被燒壞，因此在閉合開關前，滑動變阻器的滑片應處在最左端的滑片應處在最左端在調節(jié)滑動變阻器時，應注視電壓在調節(jié)滑動變阻器時，應注視電壓表的示數(shù)，不能超過小燈泡的額定電壓表的示數(shù)，不能超過小燈泡的額定電壓(2)根據(jù)實物圖畫出原理圖如圖所示：根據(jù)實物圖畫出原理圖如圖所示：【答案】【答案】(1)使它靠近變阻器左端的接線柱使它靠近變阻器左端的接線柱增加小燈增加小燈泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓泡兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達到額定電壓達到額定電壓(2)見解析圖見解析圖例例2考點考點2對本實驗的綜合考查對本實驗的綜合考查 (2011高考廣東卷高考廣東卷)在在“描繪小燈泡的伏安特性曲線描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，所用器材有：小燈泡實驗中，所用器材有：小燈泡(2.5 V,0.6 W)，滑動變阻器，多，滑動變阻器，多用電表，電流表，學生電源，開關，導線若干用電表，電流表，學生電源，開關，導線若干(1)粗測小燈泡的電阻，應選擇多用電表粗測小燈泡的電阻，應選擇多用電表_倍率的電阻倍率的電阻擋擋(請?zhí)顚懻執(zhí)顚憽?”、“10”或或“100”)；調零后，將表筆；調零后，將表筆分別與小燈泡的兩極連接，示數(shù)如圖甲，結果為分別與小燈泡的兩極連接，示數(shù)如圖甲，結果為_ .(2)實驗中使用多用電表測量電壓，請根據(jù)實驗原理圖乙完成實驗中使用多用電表測量電壓，請根據(jù)實驗原理圖乙完成實物圖丙中的連線實物圖丙中的連線(3)開關閉合前，應將滑動變阻器的滑片開關閉合前，應將滑動變阻器的滑片P置于置于_端為端為使小燈泡亮度增加，使小燈泡亮度增加，P應由中點向應由中點向_端滑動端滑動(4)下表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù)為了獲得更準確的實下表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據(jù)為了獲得更準確的實驗圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點驗圖象，必須在相鄰數(shù)據(jù)點_間多測幾組數(shù)據(jù)間多測幾組數(shù)據(jù)(請?zhí)顚懻執(zhí)顚憽癮b”、“bc”、“cd”、“de”或或“ef”).數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)點abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.000 0.122 0.156 0.185 0.2160.244【答案】【答案】(1)17.5(2)如圖所示如圖所示(3)ab(4)ab創(chuàng)新實驗評析創(chuàng)新實驗評析【范例】【范例】(2011高考山東卷高考山東卷)某同學利用圖甲所示電路，探究某同學利用圖甲所示電路，探究了電源在不同負載下的輸出功率了電源在不同負載下的輸出功率(1)所得實驗數(shù)據(jù)如下表，請在給出的直角坐標系所得實驗數(shù)據(jù)如下表，請在給出的直角坐標系(圖乙圖乙)上畫出上畫出UI圖象圖象.U/V1.961.861.801.841.641.56I/A0.050.150.250.350.450.55(2)根據(jù)所畫根據(jù)所畫UI圖象，可求得電流圖象，可求得電流I0.20 A時電源的輸出功時電源的輸出功率為率為_W(保留兩位有效數(shù)字保留兩位有效數(shù)字)(3)實驗完成后，該同學對實驗方案進行了反思，認為按下圖電實驗完成后，該同學對實驗方案進行了反思，認為按下圖電路進行實驗操作的過程中存在安全隱患，并對電路重新設計路進行實驗操作的過程中存在安全隱患，并對電路重新設計。在如圖所示的電路中，你認為既能測出電源在不同負載下的輸在如圖所示的電路中，你認為既能測出電源在不同負載下的輸出功率，又能消除安全隱患的是出功率，又能消除安全隱患的是_(Rx阻值未知阻值未知)【解析】【解析】(1)描點連線操作需要注意的是實驗中有一個特殊描點連線操作需要注意的是實驗中有一個特殊的的“壞點壞點”(電流為電流為0.35 A時時)，連線時要忽略它的存在圖，連線時要忽略它的存在圖象如下：象如下：(2)通過圖象可得通過圖象可得I0.2 A時時U1.84 V故故PUI0.37 W.(3)為了測電源輸出功率，電壓表必須測出路端電壓，為了測電源輸出功率，電壓表必須測出路端電壓，d錯誤；錯誤；a項中并聯(lián)項中并聯(lián)Rx不起作用，不起作用，a錯誤；故選錯誤；故選b、c.【答案】【答案】(1)見解析圖見解析圖(2)0.37(3)bc【名師點評】【名師點評】本實驗的創(chuàng)新之處有兩點：本實驗的創(chuàng)新之處有兩點：(1)實驗目的創(chuàng)新，由原來測小電珠伏安特性曲線的實驗設計實驗目的創(chuàng)新，由原來測小電珠伏安特性曲線的實驗設計改為測電源的輸出功率改為測電源的輸出功率(2)實驗原理設計的創(chuàng)新，為更安全的進行實驗，在原來原理實驗原理設計的創(chuàng)新，為更安全的進行實驗，在原來原理圖的基礎上重新設計圖的基礎上重新設計