描繪小電珠的伏安特性曲線課件

1、實(shí)驗(yàn)八描繪小電珠的伏安特性曲線本節(jié)目錄基礎(chǔ)理論儲(chǔ)備知能優(yōu)化演練創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評(píng)析經(jīng)典例題展示基礎(chǔ)理論儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)?zāi)康?描繪小電珠的伏安特性曲線2分析曲線的變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)原理1用電流表測(cè)出流過小電珠的電流，用電壓表測(cè)出小電珠兩端的電壓，測(cè)出多組(U，I)值，在UI坐標(biāo)系中描出各對(duì)應(yīng)點(diǎn)，用一條平滑的曲線將這些點(diǎn)連接起來(lái)2電流表外接：因?yàn)樾‰娭殡娮韬苄?，如果電流表?nèi)接，誤差明顯較大滑動(dòng)變阻器采用分壓式：使電壓能從0開始連續(xù)變化3滑動(dòng)變阻器兩種接法的對(duì)比方式內(nèi)容限流接法分壓接法對(duì)比說明兩種接法電路圖(圖中的電源內(nèi)阻不計(jì))串、并聯(lián)關(guān)系不同負(fù)載R上電壓調(diào)節(jié)范圍UE0UE分壓電路調(diào)節(jié)范圍大負(fù)載R上電流調(diào)節(jié)范圍I0I分壓

2、電路調(diào)節(jié)范圍大閉合S前觸頭位置b端a端都是為了保護(hù)電路元件4.分壓和限流電路的選擇原則(1)若采用限流式接法不能控制電流滿足實(shí)驗(yàn)要求，即若滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)到最大時(shí)，待測(cè)電阻上的電流(或電壓)仍超過電流表(或電壓表)的量程，或超過待測(cè)電阻的額定電流(或電壓)，則必須選用分壓式電路(2)若待測(cè)電阻的阻值比滑動(dòng)變阻器總電阻大得多,以致在限流電路中,滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端時(shí),待測(cè)電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大,此時(shí),應(yīng)改用分壓式電路(3)若實(shí)驗(yàn)中要求電壓從零開始調(diào)節(jié),則必須采用分壓式電路.(4)兩種電路均可使用的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用限流式接法，因?yàn)橄蘖魇浇臃娐泛?jiǎn)單、能耗低實(shí)驗(yàn)器材小電珠(“

3、4 V0.7 A”或“3.8 V0.3 A”)、46 V學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開關(guān)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆實(shí)驗(yàn)步驟甲1按圖甲連接好實(shí)驗(yàn)電路2把滑動(dòng)變阻器的滑片P調(diào)節(jié)到a端，電路經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)S.3改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U，記入表格內(nèi)，斷開開關(guān)S.4在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)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(diǎn)連接起來(lái)，便得到伏安特性曲線5整理實(shí)驗(yàn)器材誤差分析1由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無(wú)窮大，對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大2測(cè)量時(shí)讀數(shù)帶來(lái)誤差3在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差注意事項(xiàng)1本實(shí)

4、驗(yàn)中被測(cè)小電珠燈絲的電阻值較小，因此測(cè)量電路必須采用電流表外接法2本實(shí)驗(yàn)要作出UI圖線，要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電流、電壓值，故控制電路必須采用分壓接法3為保護(hù)元件不被燒毀，開關(guān)閉合前變阻器滑片應(yīng)位于圖甲中的a端4加在小電珠兩端的電壓不要超過其額定電壓5連圖線時(shí)曲線要平滑，不在圖線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)均勻分布在圖線兩側(cè)，絕對(duì)不要畫成折線拓展創(chuàng)新測(cè)小電珠電阻的另一種方法實(shí)驗(yàn)原理：如圖乙所示，兩個(gè)電壓表完全相同且內(nèi)阻很大移動(dòng)滑動(dòng)頭，調(diào)節(jié)電阻箱的示數(shù)，使兩個(gè)電壓表示數(shù)相同，則電阻箱的讀數(shù)即為小電珠電阻，記下小電珠的電阻和電壓；多次移動(dòng)滑動(dòng)頭，采用相同方法，記下相應(yīng)電阻箱示數(shù)和電壓表的讀數(shù)在坐標(biāo)紙上畫出RU圖

5、線，并分析R隨U變化的規(guī)律乙誤差分析：小電珠電阻的測(cè)量值不受電表內(nèi)阻的影響，測(cè)量誤差取決于電壓表的靈敏度、電阻箱的精度和讀數(shù)的準(zhǔn)確性考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)步驟及原理的考查 (2012高考安徽卷)如圖為“測(cè)繪小電珠伏安特性曲線”實(shí)驗(yàn)的實(shí)物電路圖，已知小電珠額定電壓為2.5 V.經(jīng)典例題展示例1(1)完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：閉合開關(guān)前，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，_；閉合開關(guān)后，逐漸移動(dòng)變阻器的滑片，_；斷開開關(guān)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小電珠燈絲的伏安特性曲線(2)在虛線框中畫出實(shí)物電路相應(yīng)的電路圖【解析】(1)滑動(dòng)變阻器在最左端時(shí)，小電珠電壓最小,為了保護(hù)小電珠不被燒壞，因此在閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)處在最左端

6、在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)，應(yīng)注視電壓表的示數(shù)，不能超過小燈泡的額定電壓(2)如圖所示【答案】(1)使它靠近變阻器左端的接線柱增加小電珠兩端的電壓，記錄電流表和電壓表的多組讀數(shù)，直至電壓達(dá)到額定電壓(2)見解析圖考點(diǎn)2電路設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理 圖中所示器材為某同學(xué)測(cè)繪額定電壓為2.5 V的小電珠的IU特性曲線的實(shí)驗(yàn)器材(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的實(shí)驗(yàn)電路圖連接完整例2(2)開關(guān)S閉合之前,圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于_(選填“A端”、“B端”或“AB中間”)(3)實(shí)驗(yàn)中測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：U/V0.400.801.201.602.002.402.80I/A0.100.160.200.230

7、.250.260.27根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在下圖中畫出小電珠的IU特性曲線(4)若已知小電珠燈絲在27 時(shí)電阻值約為1.5 ，并且其電阻值與燈絲的熱力學(xué)溫度成正比，試估算該小電珠以額定功率工作時(shí)燈絲的溫度約為_.(保留三位有效數(shù)字)【解析】(1)對(duì)于小電珠的伏安特性曲線的實(shí)驗(yàn)，電流和電壓要從零開始調(diào)節(jié)，故本實(shí)驗(yàn)必須使用滑動(dòng)變阻器分壓式接法；由于小電珠的電阻較小，實(shí)驗(yàn)室中的電壓表內(nèi)阻遠(yuǎn)大于小燈泡的電阻，故采用電流表外接法進(jìn)行伏安法測(cè)電阻；在連接實(shí)物圖時(shí)要注意電表的量程與正負(fù)極(2)在實(shí)驗(yàn)開始前要檢查電路的安全性，為了保護(hù)電流表和電壓表，需要將滑動(dòng)變阻器的分壓值調(diào)為零，即將滑片置于A位置【答案】(

8、1)如圖所示(2)A端(3)如圖所示(4)1.64103(1.581031.65103均對(duì))創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評(píng)析【范例】某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)探究電阻Rx隨電壓U變化的關(guān)系操作如下：A閉合開關(guān)S1，單刀雙擲開關(guān)S2拔到a點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，讀出電壓表示數(shù)U1，保持R阻值不變，把S2拔到b點(diǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，直到電壓表示數(shù)仍為U1，電阻箱讀數(shù)為R1B把S2再拔到a點(diǎn)，調(diào)節(jié)R的阻值，讀出電壓表示數(shù)U2；把S2再拔到b點(diǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，直到電壓表示數(shù)為U2，此時(shí)電阻箱讀數(shù)為R2C改變滑動(dòng)變阻器R的阻值，重復(fù)上述操作，得到幾組電壓表示數(shù)與R的數(shù)據(jù)如下表電阻R/5.010.015.025

9、.035.045.0電壓U/V1.001.501.802.142.322.45(1)請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出UR關(guān)系圖象(2)若電壓表示數(shù)為2.00 V利用(1)中測(cè)繪的UR圖象可得Rx_ .【解析】(1)先以實(shí)驗(yàn)得到的每一組(R，U)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，然后用平滑的曲線連接以上描點(diǎn)，得到UR圖線如圖所示(2)對(duì)照UR圖線，找到圖線上U2.00 V點(diǎn)，讀出其對(duì)應(yīng)的Rx20 .(1921 也可以)【答案】(1)見解析(2)20【名師點(diǎn)評(píng)】本實(shí)驗(yàn)是采用替代法測(cè)量電阻Rx在不同電壓下的阻值的，因此描繪出的UR圖線即為URx圖線知能優(yōu)化演練本部分內(nèi)容講解結(jié)束按ESC鍵退出全屏播放實(shí)驗(yàn)九測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻本節(jié)目錄基

10、礎(chǔ)理論儲(chǔ)備知能優(yōu)化演練創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評(píng)析經(jīng)典例題展示基礎(chǔ)理論儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握用電壓表和電流表測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法；進(jìn)一步理解閉合電路的歐姆定律2掌握用圖象法求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的方法實(shí)驗(yàn)原理1實(shí)驗(yàn)電路：如圖甲所示甲2實(shí)驗(yàn)原理：閉合電路的歐姆定律實(shí)驗(yàn)器材電池(被測(cè)電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙、鉛筆實(shí)驗(yàn)步驟1電流表用0.6 A量程,電壓表用3 V量程,按圖甲連接好電路.2把變阻器的滑片移動(dòng)到使阻值最大的一端3閉合電鍵，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)記錄一組電流表和電壓表的示數(shù)，用同樣方法測(cè)量并記錄幾組I、U值，并填入表格中.4.斷開開關(guān)，拆除電路，整理好器材第1組第2組第3

11、組第4組第5組第6組U/VI/A數(shù)據(jù)處理本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理方法，一是聯(lián)立方程求解的公式法，二是描點(diǎn)畫圖法法一：取六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r讓第1式和第4式聯(lián)立方程，第2式和第5式聯(lián)立方程，第3式和第6式聯(lián)立方程，這樣解得三組E、r，取其平均值作為電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的大小誤差分析1由讀數(shù)誤差和電表線性不良引起誤差2用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差丙3本實(shí)驗(yàn)采用的如圖甲所示的測(cè)量電路是存在系統(tǒng)誤差的,這是由于電壓表的分流IV引起的，使電流表的示數(shù)I測(cè)小于電池的輸出電流I真因?yàn)镮真I測(cè)IV，而IVU/RV，U越大，IV越大，U趨近于

12、零時(shí)，IV也趨近于零所以此種情況下圖線與橫軸的交點(diǎn)為真實(shí)的短路電流，而圖線與縱軸的交點(diǎn)為電動(dòng)勢(shì)的測(cè)量值，比真實(shí)值偏小修正后的圖線如圖丙所示，顯然，E、r的測(cè)量值都比真實(shí)值偏小，r測(cè)r真、E測(cè)r真 丁戊注意事項(xiàng)1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻應(yīng)選的大些(選用已使用過一段時(shí)間的干電池)2在實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，每次讀完U、I讀數(shù)立即斷電，以免干電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象過重，使得E、r明顯變化3測(cè)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(shí)，類似于逐差法，要將測(cè)出的I、U數(shù)據(jù)中，第1和第4組為一組，第2和第5組為一組，第3和第6組為一組，分別解出E、r值再求平均值4在畫UI

13、圖線時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，而不要顧及個(gè)別離開直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)，以減小偶然誤差拓展創(chuàng)新測(cè)量電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的其他方法1安阻法用一個(gè)電流表和電阻箱測(cè)量，電路如圖，測(cè)量原理為：EI1(R1r)，EI2(R2r)，由此可求出E和r，此種方法使測(cè)得的電動(dòng)勢(shì)無(wú)偏差，但內(nèi)阻偏大考點(diǎn)1儀器的選取及實(shí)驗(yàn)原理 (2011高考四川卷)為測(cè)量一電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻(1)在下列三個(gè)電壓表中選一個(gè)改裝成量程為9 V的電壓表A量程為1 V、內(nèi)阻大約為1 k的電壓表V1B量程為2 V、內(nèi)阻大約為2 k的電壓表V2C量程為3 V、內(nèi)阻為3 k的電壓表V3選擇電壓表_串聯(lián)_k的電阻可以改裝成量程為9

14、V的電壓表經(jīng)典例題展示例1(2)利用一個(gè)電阻箱、一只開關(guān)、若干導(dǎo)線和改裝好的電壓表(此表用符號(hào)V1、V2或V3與一個(gè)電阻串聯(lián)來(lái)表示，且可視為理想電壓表)，在虛線框內(nèi)畫出測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)原理電路圖(3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)原理電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讀出電壓表示數(shù)為1.50 V時(shí)，電阻箱的阻值為15.0 ；電壓表示數(shù)為2.00 V時(shí),電阻箱的阻值為40.0 ，則電源的電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r _ .【答案】(1)V3或C6(2)見解析圖(3)7.510考點(diǎn)2對(duì)實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理的考查 (2012高考重慶卷)某中學(xué)生課外科技活動(dòng)小組利用銅片、鋅片和家鄉(xiāng)盛產(chǎn)的柑橘制作了果汁電池，他們測(cè)量這種電池的電動(dòng)勢(shì)E和

15、內(nèi)阻r，并探究電極間距對(duì)E和r的影響，實(shí)驗(yàn)器材如圖所示(1)測(cè)量E和r的實(shí)驗(yàn)方案為：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電源兩端的電壓U和流過電源的電流I，依據(jù)公式_，利用測(cè)量數(shù)據(jù)作出UI圖象，得出E和r.例2(2)將電壓表視為理想表，要求避免電流表分壓作用對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，請(qǐng)?jiān)趫D中用筆畫線代替導(dǎo)線連接電路(3)實(shí)驗(yàn)中依次減小銅片與鋅片的間距,分別得到相應(yīng)果汁電池的UI圖象如圖中(a)、(b)、(c)、(d)所示，由此可知：在該實(shí)驗(yàn)中，隨電極間距的減小，電源電動(dòng)勢(shì)_(填“增大”、“減小”或“不變”),電源內(nèi)阻_(填“增大”、“減小”或“不變”)曲線(c)對(duì)應(yīng)的電源電動(dòng)勢(shì)E_ V，內(nèi)阻r_ ，當(dāng)外電路總電阻為2500 時(shí)，該電源的輸出功率P_ mW.(均保留三位有效數(shù)字)【答案】(1)UEIr(2)如圖所示(3)不變?cè)龃?.9754780.268創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)評(píng)析【范例】(2012高考福建卷)某研究性學(xué)習(xí)小組欲測(cè)定一塊電池的電動(dòng)勢(shì)E.(1)先直接用多用電表測(cè)定該電池電動(dòng)勢(shì)在操作無(wú)誤的情況下，多用電表表盤示數(shù)如圖，其示數(shù)為_ V.(2)然后，用電壓表V、電阻箱R、定值電阻R0、開關(guān)S、若干導(dǎo)線和該電池組成電路，測(cè)定該電池電動(dòng)勢(shì)根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖連接成完整電路閉合開關(guān)S，調(diào)整電阻箱阻值R，讀出電壓表V相應(yīng)示數(shù)U.該學(xué)習(xí)小組測(cè)出