2018山東科技版物理高考第一輪復(fù)習(xí)——電學(xué)實驗二學(xué)案

1、年級高三學(xué) 科物理版 本魯教版內(nèi)容標題高三第一輪復(fù)習(xí)：電學(xué)實驗（2）【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：電學(xué)實驗（2）二. 本章的知識點（一）描繪小燈泡的伏安特性曲線【實驗?zāi)康摹空莆諏嶒炿娐返倪B接及滑動變阻器對電路的控制，能夠收集實驗數(shù)據(jù)并依此描繪小燈泡的伏安特性曲線，會分析曲線的變化規(guī)律。【實驗原理】在純電阻電路里，根據(jù)部分電路歐姆定律I=U/R可知：當(dāng)電阻阻值恒定時，通過電阻的電流I和電阻兩端的電壓U呈線性關(guān)系，也就是IU曲線是一條過原點的直線。由電阻定律知道，導(dǎo)體的電阻會隨著溫度的變化而發(fā)生變化，如果溫度變化不大，一般導(dǎo)體電阻改變很小，可以認為導(dǎo)體的電阻是沒有改變的。但是，在本實驗中，小燈泡

2、由暗逐漸變到正常發(fā)光，溫度發(fā)生了很大的變化，所以燈絲電阻也就發(fā)生了較大的變化。這樣，在燈泡兩端電壓由小變化到額定電壓時，描繪出的伏安特性曲線就不是一條直線，而是一條曲線。為了使曲線畫得較準確，實驗中必須讀取12組左右不同的電壓值和電流值，同時要求小燈泡兩端的電壓變化范圍盡可能大一些，所以滑動變阻器必須如圖中所示連接成分壓電路。由于小燈泡的電阻和電流表的內(nèi)阻都比較小，伏特表的內(nèi)阻卻較大，所以伏特表應(yīng)當(dāng)如圖中所示直接并聯(lián)在小燈泡兩端，即采用電流表外接法，否則，實驗將產(chǎn)生很大的誤差。IU曲線畫出后，我們可以讀出曲線上任一點的橫坐標U和縱坐標I的數(shù)值，然后根據(jù)R=U/I，計算出該點的電阻值R。【實驗器

3、材】學(xué)生電源（46V直流），小燈泡（“4V，0.7A”或“3.8V”，“0.3A”），電流表（內(nèi)阻較?。?，電壓表（內(nèi)阻很大），滑動變阻器，電鍵和導(dǎo)線若干?！緦嶒灢襟E】 1. 確定電流表、電壓表的量程，照上圖所示連好電路。（注意開關(guān)應(yīng)斷開，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為零）。 2. 閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I值。 3. 逐漸將滑動變阻器的阻值調(diào)大，測量并記錄約12組U值和I值。 4. 斷開開關(guān)S，整理好器材。 5. 在坐標紙上，以U為橫坐標，I為縱坐標建立直角坐標系，并根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，然后用平滑的曲線將12個點連接起來得到IU圖線。（注

4、意：連接各點時，不要出現(xiàn)折線）實驗數(shù)據(jù)記錄表次數(shù)123456789101112電壓U/V電流I/A【實驗結(jié)論】描繪出的圖線是一條_線。它的斜率隨電壓的增大而_，這表明小燈泡的電阻隨電壓（溫度）升高而_?！咀⒁馐马棥?1. 根據(jù)小燈泡上的標稱值，正確選擇電壓表和電流表的量程。2. 電流表須串聯(lián)在被測電路中，且讓電流從“+”接線柱流進，從“”接線柱流出；電壓表須并聯(lián)在被測電路的兩端，且讓“+”接線柱接高電勢端。“”接線柱接低電勢端。 3. 由于小燈泡阻值較小，因此采用電流表外接法。 4. 研究小燈泡伏安特性時，電壓須從零起連續(xù)變化，且變化范圍較寬，因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法。 5. 調(diào)節(jié)滑動變

5、阻器時，要注意控制加在小燈泡兩端的電壓值，不能讓加在燈泡兩端的電壓超過燈泡的額定電壓。 6. 為了減小誤差，在作圖時，所選分度比例要恰當(dāng)，應(yīng)使12個點在坐標平面內(nèi)分布在一個盡量大的范圍內(nèi)，且疏密程度盡量均勻些。 7. 在IU圖線中，圖線斜率倒數(shù)的大小反映小燈泡的電阻大小，此時圖線斜率并非為圖線上某點的切線斜率，而是該點與原點連線的斜率。（二）測量電源的電動勢和內(nèi)電阻【實驗?zāi)康摹繒秒娏鞅砗碗妷罕碚_連接電路測出路端電壓和流過電源的電流；掌握利用閉合電路歐姆定律求電源的電動勢和內(nèi)阻的原理和方法；會用“計算法”和UI圖線處理實驗數(shù)據(jù)，求解得出電源的電動勢和內(nèi)阻。【實驗原理】實驗電路如圖所示，根據(jù)

6、閉合電路歐姆定律，可得路端電壓。由于電源電動勢和內(nèi)阻r不隨外電路負載變化而改變，這樣通過改變滑動變阻器的阻值，用電壓表和電流表測出每種狀態(tài)下的U、I值，列出兩個方程，即可求出電動勢和內(nèi)電阻r。也可以利用所得數(shù)據(jù)描繪UI圖線，通過圖像求得電源的電動勢和內(nèi)阻。下面就對兩種數(shù)據(jù)處理方法分別加以說明。（1）計算法（代數(shù)法）：調(diào)節(jié)滑動變阻器，記下電路中產(chǎn)生的電流、，以及對應(yīng)的路端電壓、，然后根據(jù)，聯(lián)立求解，可得電動勢，內(nèi)阻。（2）圖像法：根據(jù)閉合電路歐姆定律可得：，說明路端電壓U是I的一次函數(shù)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，分別記錄下很多組對應(yīng)的U、I值，在坐標紙上建立UI坐標系，依據(jù)測量數(shù)據(jù)在坐標系中畫出相應(yīng)的點，

7、作一條直線使之通過盡可能多的點，并使不在直線上的點盡可能均勻的分布在兩旁。如圖所示，延長這條直線，讀出它與U軸相交點的值，此值即為斷路時的路端電壓，等于電源電動勢；這條直線與I軸的交點表示U=0（外電路短路）時的電流，而且=/r，由此可計算出內(nèi)阻r=/I短。（在處理圖像時，還要注意看縱軸坐標是否從零開始，若不是，此時直線與I軸的交點不再表示短路電流，并且計算內(nèi)阻時應(yīng)用。）【實驗器材】待測電源，電壓表（03V），電流表（00.6A），滑動變阻器（10），開關(guān)、導(dǎo)線若干?！緦嶒灢襟E】 1. 電流表用0.6A量程，電壓表用3V量程，按實驗原理圖連接好電路。 2. 把滑動變阻器的滑動片移到使接入電路阻

8、值最大的一端。 3. 閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，記錄一組數(shù)據(jù)（、），用同樣方法測量幾組I、U的值并填入表格中。 4. 打開開關(guān)，整理好器材。 5. 處理數(shù)據(jù)，用計算法和圖像法兩種方法求出電動勢和內(nèi)電阻的值。實驗數(shù)據(jù)記錄表測量次數(shù)123456電壓U/V電流I/A所測電源的電動勢=_V，內(nèi)阻r=_。【注意事項】 1. 為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。 2. 干電池在大電流放電時，電動勢會明顯下降，內(nèi)阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A。因此，實驗中不要將I調(diào)得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷

9、電。 3. 要測出不少于6組I、U數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4為一組，第2和第5為一組，第3和第6為一組，分別解出、r值再求平均。 4. 在畫UI圖線時，要使較多的點落在這條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側(cè)。個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分的抵消，從而提高精確度。 5. 干電池內(nèi)阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫UI圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始（橫坐標I必須從零開始）。但這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流。不過直線斜率的絕對值照樣還是電源的內(nèi)阻。

10、 6. 在連接電路時要正確選用電壓表和電流表的量程，并注意正確連接表上的“+”“”接線柱。 7. 由于本實驗的系統(tǒng)誤差是由電壓表的分流引起的，為了減小這個系統(tǒng)誤差，滑動變阻器R的阻值應(yīng)該小一些，所選用的電壓表的內(nèi)阻應(yīng)該大一些。【典型例題】例題1、小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大，某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡的電流和電壓）：I（A）0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U（V）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在方框中畫出實驗電路圖?？捎玫钠鞑挠校弘妷罕?、電流表、滑

11、線變阻器（變化范圍010）、電源、小燈泡、電鍵、導(dǎo)線若干。（2）在坐標中畫出小燈泡的UI曲線。（3）如果有一個電池的電動勢是1.5V，內(nèi)阻是2.0。問：將本題中的燈泡接在該電池兩端，小燈泡的實際功率是多少？（簡要寫出求解過程；若需作圖，可直接畫在上小題的方格圖中）【解析】（1）采用滑動變阻器分壓接法、電流表外接法（2）描點作圖：過原點的一條斜率逐漸增加的曲線（3）在圖中作出電源的U=Ir圖線，該圖線與小燈泡的UI曲線相交于一點，由此可得小燈泡工作的電流為0.35A，工作電壓為0.8V，實際功率為0.28W例題2、在用電流表和電壓表測電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，所用的電流表和電壓表的內(nèi)阻分別約

12、為0.1和1k，如圖為所需的實驗器材。（1）請你把它們連成實驗電路，注意兩個電表要選用適當(dāng)量程，并要求變阻器的滑動片在左端時其電阻值最大。（2）一位同學(xué)記錄的6組數(shù)據(jù)見下表，試根據(jù)這些數(shù)據(jù)在圖中畫出UI圖線，根據(jù)圖線求出電源的電動勢和內(nèi)電阻，所測電源的電動勢=_V，內(nèi)阻r=_。I（A）0.120.200.310.320.500.57U（V）1.371.321.241.181.101.05【解析】實物連線的時候注意，電流表選擇0.6A，電壓表選擇3V，并且電壓表連在滑動變阻器和電流表兩端。=1.46V r=0.72例題3、用一只電流表和一只電壓表測電源的電動勢和內(nèi)電阻的實驗電路有如下兩種，如圖所示，試分析分別采用兩種電路測量時，系統(tǒng)誤差的來源以及各自的誤差情況?！窘馕觥坎捎秒娐芳讏D時，系統(tǒng)誤差來源于電壓表的分流，