实验二：描绘小灯泡的伏安特性曲线
[学习目标] 1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。(物理观念)2.会根据实验原理正确选择实验器材和实验电路。(科学思维)3.会通过描点法描绘小灯泡的伏安特性曲线。(科学探究)
一、实验原理和方法
1．实验电路：小灯泡的电阻很小，电流表采用外接法；因电压要求从零开始连续变化，故滑动变阻器采用分压式接法。
2．曲线形状：以I为纵轴、U为横轴画出小灯泡的IU图线，由于金属的电阻率(电阻)随温度的升高而增大，其伏安特性曲线不是一条直线。
3．滑动变阻器的两种接法
(1)两种接法的比较
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名称
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限流式接法
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分压式接法
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电路图
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闭合开关前滑片位置
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使滑动变阻器所用的电阻最大(电阻R的电流最小)，滑片应位于最左端
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使滑动变阻器与负载R并联的电阻为零(R的电流、电压为零)，滑片应位于最左端
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负载两端的电压调节范围
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U～U
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0～U
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通过负载的电流调节范围
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～
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0～
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负载正常工作时电路的效率
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电路中总电流等于负载R的电流，电路效率较高
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电路中总电流大于负载R的电流，电路效率较低
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(2)两种接法的选择：由于限流式接法电路简单，耗能低，所以通常采用滑动变阻器的限流式接法，但在以下三种情况中，必须选择分压式接法。
a.当待测电阻远大于滑动变阻器的最大阻值，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须选用分压电路。
b.若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过负载电阻或电表的额定值时，只能采用分压式接法。
c.要求回路中某部分电路的电流或电压必须从零开始连续调节时(如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等)，即大范围内测量时，必须采用分压式接法。
二、实验器材
小灯泡、4～6 V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线、坐标纸。
三、实验步骤
1．按实验电路图连接电路，且使滑动变阻器的触头P滑至A端。
2．闭合开关，使触头P逐渐向B移动，测出多组不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入表格。
3．断开开关，拆除电路，整理器材。
四、数据处理
1．列表格：将记录的9组U、I值记录在表格中。
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实验次数
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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U
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I
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2.描曲线：在坐标纸上以电流I为纵轴、电压U为横轴建立直角坐标系，描点绘出IU曲线。
3．分析规律：分析曲线变化规律，分析曲线不是直线的原因。
五、误差分析
1．测量时，未考虑电压表的分流，造成测得的I值比真实值偏大，而产生系统误差。
2．测量时读数不准，描绘IU图线时作图不准确产生偶然误差。
六、注意事项
1．描绘IU图线要求电压、电流从零开始变化，因此滑动变阻器采用分压接法。小灯泡的电阻较小，电流表采用外接法。
2．调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压，且要使实验中测出的各组数据均匀，间隔大致相等。
3．作图时两坐标轴的标度要适当，尽量使测量数据画出的图线占满坐标纸。连线时误差较大的点要舍去，要用平滑的曲线而不能画成折线。
