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八年级《物理》(人教版)课本第31页第3题:在测量小灯泡电阻的实验中。如果第一次测量时灯泡两端的电压等于灯口上的标定电压。以后几次测量时电压逐次降低,直到看不到灯泡发光。对比这样得出的几个电阻值,你能发现什么?尝试作出解释,然后设计实验证实(或否定)你的解释。
很多同学发现分别测得的电阻并不相等。我们知道影响导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积等,一个导体制作完成以后,这三个因素就确定了,一般情况下,其电阻值也就不再发生变化了。那么怎么会出现小灯泡电阻改变的情况呢?
其实影响导体电阻的因素除了以上三个因素之外,一些其他外界因素的变化也会影响某些材料阻值的变化,如外界温度的改变、压力的改变、光照的改变等。
在测量小灯泡电阻实验中,小灯泡正常发光时,也是其产生热量较多的时候。灯泡电阻将会相对较大,我们把这时的电阻值称为“热态阻值”;电压逐渐降低,小灯泡的温度也降低,这时灯泡的电阻值会偏低一点,我们称为“冷态阻值”。
我们班课外物理兴趣小组的同学想自己设计实验来验证温度对电阻的影响,于是他们选择蜡烛、铁丝、火柴、干电池、小灯泡和电流表等开始实验了。
电路连好后,王杰同学用蜡烛给细铁丝加热。在铁丝温度逐渐上升并发红的过程中,大家看到电流表的示数变化和灯泡的亮度变化都极不明显,实验不成功。平时看老师做演示实验时很顺利,现在自己做实验时才发现会遇到这么多的“挫折”,大家一时陷入了沉思。
同学们分析实验失败的原因可能有:(1)有些材料的电阻对温度变化并不很敏感,所以实验中应选取不同的材料进行实验。(2)要想使电阻变化明显,必须让导体的温度变化明显,蜡烛提供的热量有限。(3)可能电流表不够灵敏,测不出电流的微小变化,或者电流的值太小,不易观察。于是,大家开始想办法改进实验。
赵准同学首先提出改进热源,用酒精灯代替蜡烛,因为酒精灯的温度可以达到400℃~500℃。高山同学提出用不同的材料,如铁丝、铜线和钨丝等。把它们分别接入电路进行加热,并用毫安电流表代替电流表进行测量。于是,同学们又开始进行新一轮的实验。
先是用钨丝进行实验,同学们看到实验很成功。现象十分明显:随着钨丝温度的升高,小灯泡越来越暗,毫安电流表示数越来越小。这说明随着温度的升高,钨丝电阻变大。随后又用铁丝、铜丝等来做实验。都发现了类似的规律,只不过有的稍微加热电流就有变化,有的时间却要长一点;有的使小灯泡亮度变化明显一些,有的并不是很明显。
高山同学又提出:是不是都是温度升高。导体的电阻增大呢?在老师的建议下,同学们又用铅笔芯进行实验。他们把铅笔芯接入电路,并调节其接入电路的长度,使得灯泡刚好不发光。随后,把铅笔芯放在火焰上进行加热。同学们惊喜地发现灯泡的亮度随着铅笔芯温度的升高在慢慢增强;停止加热,铅笔芯的温度逐渐降低,灯泡的亮度也就慢慢减弱,直到熄灭。
物理是一门以实验为基础的自然学科,不做或少做、简做实验,学习效果是不会好的。本实验的器材很容易找到,通过亲自动手实验,可以使同学们感受到实验的科学性及实验过程的艰辛和严谨。希望每一位同学都能亲自动手,培养自主实验探究的能力。
责任编辑 蔡华杰
很多同学发现分别测得的电阻并不相等。我们知道影响导体电阻大小的因素有材料、长度、横截面积等,一个导体制作完成以后,这三个因素就确定了,一般情况下,其电阻值也就不再发生变化了。那么怎么会出现小灯泡电阻改变的情况呢?
其实影响导体电阻的因素除了以上三个因素之外,一些其他外界因素的变化也会影响某些材料阻值的变化,如外界温度的改变、压力的改变、光照的改变等。
在测量小灯泡电阻实验中,小灯泡正常发光时,也是其产生热量较多的时候。灯泡电阻将会相对较大,我们把这时的电阻值称为“热态阻值”;电压逐渐降低,小灯泡的温度也降低,这时灯泡的电阻值会偏低一点,我们称为“冷态阻值”。
我们班课外物理兴趣小组的同学想自己设计实验来验证温度对电阻的影响,于是他们选择蜡烛、铁丝、火柴、干电池、小灯泡和电流表等开始实验了。
电路连好后,王杰同学用蜡烛给细铁丝加热。在铁丝温度逐渐上升并发红的过程中,大家看到电流表的示数变化和灯泡的亮度变化都极不明显,实验不成功。平时看老师做演示实验时很顺利,现在自己做实验时才发现会遇到这么多的“挫折”,大家一时陷入了沉思。
同学们分析实验失败的原因可能有:(1)有些材料的电阻对温度变化并不很敏感,所以实验中应选取不同的材料进行实验。(2)要想使电阻变化明显,必须让导体的温度变化明显,蜡烛提供的热量有限。(3)可能电流表不够灵敏,测不出电流的微小变化,或者电流的值太小,不易观察。于是,大家开始想办法改进实验。
赵准同学首先提出改进热源,用酒精灯代替蜡烛,因为酒精灯的温度可以达到400℃~500℃。高山同学提出用不同的材料,如铁丝、铜线和钨丝等。把它们分别接入电路进行加热,并用毫安电流表代替电流表进行测量。于是,同学们又开始进行新一轮的实验。
先是用钨丝进行实验,同学们看到实验很成功。现象十分明显:随着钨丝温度的升高,小灯泡越来越暗,毫安电流表示数越来越小。这说明随着温度的升高,钨丝电阻变大。随后又用铁丝、铜丝等来做实验。都发现了类似的规律,只不过有的稍微加热电流就有变化,有的时间却要长一点;有的使小灯泡亮度变化明显一些,有的并不是很明显。
高山同学又提出:是不是都是温度升高。导体的电阻增大呢?在老师的建议下,同学们又用铅笔芯进行实验。他们把铅笔芯接入电路,并调节其接入电路的长度,使得灯泡刚好不发光。随后,把铅笔芯放在火焰上进行加热。同学们惊喜地发现灯泡的亮度随着铅笔芯温度的升高在慢慢增强;停止加热,铅笔芯的温度逐渐降低,灯泡的亮度也就慢慢减弱,直到熄灭。
物理是一门以实验为基础的自然学科,不做或少做、简做实验,学习效果是不会好的。本实验的器材很容易找到,通过亲自动手实验,可以使同学们感受到实验的科学性及实验过程的艰辛和严谨。希望每一位同学都能亲自动手,培养自主实验探究的能力。
责任编辑 蔡华杰