教案实验用描迹法画出电场中平面上的等势线人教版.pdf

学习必备欢迎下载教案实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线人教版一、实验目的学会用描迹法画出电场中平面上的等势线；验证电场中各点的电势是顺着电场线方向逐渐降低的；理解对等势线和电场线相互垂直，等势线不会相交等性质二、实验器材白纸复写纸导电纸各一张图钉4 枚平木板一块和圆柱电极一对直流电源（电压约为6 伏）和电键一个、导线5 根灵敏电流计和探针两根直尺（或三角板）点拨：导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率才能使电极本身成为等势体；导电涂层要均匀，纸上导电性能才能一致，否则会使测绘出的等势线产生畸变点拨：对圆柱电极应一样大，直径为1 厘米三、实验原理用导电纸中的稳恒电流场模拟真空中的静电场点拨：本实验是用两个带圆形电极模拟两等量异种点电荷在平面内的电场四、实验步骤定性描绘平面上的等势线（1）在平板上依次铺上白纸、复写纸、导电纸，导电膜向上，用图钉把白纸、复写纸和导电纸一起固定在板上2）用直尺在导电纸中央画一条长为10 厘米的线段， 段两端固定压紧直径为1厘米的圆形电极，将这两电极分别接在6 伏直流电源上，如图所示点拨：两电极间为什么要相距10 厘米远呢？由实验原理得知，实验时需两极间有一定的电阻，而导电纸的电阻率是有限定值，纸的面积一定，若两电极间距离太小，极间电阻趋于零，或小于灵敏电流计内阻，当灵敏电流计两个探针接触时就相当短接了有一定电阻的电流计，造成后果可能出现灵敏电流计指针不偏转（或偏转很小）而误认为等势，或者出现因等势线太密而看不出规律。

3）用等分线段法在两电极连线上选取间距相等的5 个点作为基准点，并用探针把所选的点复印在底层的白纸上点拨：选 5 个基准点主要是为了描绘对称的清晰等势线，就3、5、7 个基准点而言， 5 个最适宜，既能发现规律又省时间，值得注意的是，基准点的间距相等，相邻两条等势线的电势差不等，匀强电场例外学习必备欢迎下载（4）从灵敏电流计的两个接柱引起两个探针分别与导电纸上任意两个相邻的基准点接触，观察指针偏转情况，比较各点的电势高低，找出电势的变化规律5）用探针 I 与某基准点E 接触，如图4-1 所示，另一探针II 在距基准点E 约 1 厘米处选一点，将探针II 左右移动，可发现与这一点接触时电流计的指针不偏转，即此点与基点等势，用同样的方法探测出关于基点对称的另外3 个等势点，即每个基准点的等势点共 5 7 个点拨：探测点不要靠近导电纸边缘，否则等势线畸变6）取出白纸，根据5 组等势点画出5 条平滑曲线即为等势线，如图点拨：根据实验中所描绘的图4-2，问 C 点的电势是正还是负？不少同学认为需要定量计算才能确定，其实不然， 只要抓住两等量异号电荷连线的中垂线PQ 这条等势线上各点电势为零的特点，得知Ua=Ub=0，UcUd，所以 Uc0，故 C 处电势为负。

定量描绘平面上的等势线按图 4-3（甲）所示电路用50 欧姆变阻器分压，以电极B 的电势为零，则滑动片P1置于某一位置时的电势U1可由伏特表读出，当灵敏电流计指示0 时，探针 P2接触点的电势也为 U1，调节 P1的位置，每隔1 伏测一条等势线，最后看出等势线越密的地方电场线也越密，如下图（乙）所示实验中易混淆的是：操作过程中所取基准点的间距相等易带来“ 相邻两等势线的电势差相等 ” 的负迁移；操作中每隔1 厘米探测一个等势点易引出“ 等势点的间距相等” 的负迁移，其实这样操作是为迅速、方便、准确地揭示规律，等距离取基准点探测是为了上下对称、左右对称，描图直观易错的是：铺白纸、复写纸、导电纸的顺序错乱，或者将电膜向下易忘的是：找出电流流向与灵敏电流计指针的偏转关系，因有时电源装在等势线描绘仪盒内， 操作时若不找出上述关系则不能迅速判断电位哪边高哪边低而延误实验时间五、实验结论根据电场方向的规定，由实验得知，电场线始于正电荷止于负电荷；电场线越密，学习必备欢迎下载等势线也越密；电场线与等势线垂直六、实验变通变通（ 1）：原理不变，变电极用一个直径1 厘米的金属圆柱套上一个内径大于8 厘米的金属圆环，再接通电源，按实验条例中的步骤用探针去探测等势点，不过此时基准线应该是直径，最好取两条垂直；若金属圆柱接正极，圆环接负极，则模拟正点电荷电场，如下图，反之，模拟负点电荷电场，有趣的是电极的极性虽改变，可是等势线（即同心圆）并不改变，改变的是什么呢？将电极换成完全相同的平板铁夹（刃部去掉漆层），连同白纸、复写纸、导电纸、薄木板一起夹好，如下图，然后在纸中央画一条水平基准线，等分基准线描出5 个基准点，照实验步骤描出5 条等势线，模拟匀强电场。

变通（ 2）：原理不变、电极不变、变导电纸电子仪器中常把电路不同部分分别联结到铝制仪器底盘上，借以构成通路及共同的电势零点，如下图所示在矩形底盘上A、B 两点为两联结点，且知电流由A 经底盘到达B，绘出等势线与电场线（如下图）七、巩固练习学习必备欢迎下载（1）在用电流场模拟静电场描绘电场等势线的实验中，在下列所给出的器材中，应该选用的是 A6 伏的交流电源B6 伏的直流电源C100 伏的直流电源D量程 0 0.5 伏，零刻度在刻度盘中央的电压表E量程 0 300 微安，零刻度在刻度盘中央的电流表在实验过程中，要把复写纸、导电纸、白纸铺放在木板上，它们的顺序是（自上而下）_ 在实验中，按下电键接通电路，若一探针与基准点接触，另一探针已分别在基准点的两侧找到了实验所需要的两点a、b，如图，则当此探针与a 点接触时，电表的指针应 _（填左偏、指零、右偏），当此探针与b 点接触时，电表的指针应_（填左偏、指零、右偏）2）在前面实验图中 （如下） ，当探针 1与基准点C 接触， 探针与F点（未标出）接触，电流计指针向左摆，这时探针应_（填左移、右移、上移、下移）（设已知电流从右接线柱流入时，电流计指针向右偏转）。

3）如图所示装置中，两平行铁夹正中央放上一铜质圆环C 紧压在导电纸上不接电源，代表电场中的导体，某同学用灵敏电流计接出两个探针描绘出平面上等势线和电场线如下图所示， 问：当两个探针探测C 环内任意两点时，电流计指针应_ （左偏、指零、右偏），表明在电场中_当两个探针探测C 环上各点时，电流计指针应_（左偏、指零、右偏），当两个探针探测C 环上任一点和C 环内导电纸上任一点时，电流计指针应_（左偏、指零、右偏）表明_从学习必备欢迎下载这位同学描绘的图可以看出_ 实验说明：基本测量工具和测量数据1基本测量工具及其使用灵敏电流计选内阻较小的，如 J0409 型表，探针导线要接它的“ 0 ”“G0“ 两个接线柱，为迅速判断测试点电势的高低，实验前最好判断电流流向与指针的偏转关系（如电流左进，指针左摆或电流右进指针左摆）刻度尺（或三角板）主要用作画电极间的基准线和确定基准点2测量数据的有效数字记录有效数字，灵敏电流计测到等势点指针示数为“0“，刻度尺画电极连线后，确定基准点间距1 厘米或 1.5 厘米即可。