高考物理-实验用描迹法画出电场中平面上的等势线课件

1h1h●自主学习一、实验原理用平面导电纸上的恒定电流的电场模拟真空中的电荷的

，当电场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时，与探针相连的电流表中电流为零，从而可以通过探针找出电场中的

，并依据等势点描出等势线(如图所示)．等量异种静电场等势点2h●自主学习等量异种静电场等势点2h二、实验器材平塑料板(或木板)、图钉、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形的铜电极、导线、学生低压直流电源(或电池组)、探针两根、灵敏电流表．3h3h三、实验步骤1．安装(1)在平整的塑料板(或木板)上依次使白纸、复写纸、导电纸(将导电面朝上)穿过螺杆铺放，将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧(保证与导电纸接触完好)．(2)两个圆柱形铜电极A、B相距约为10cm，将电极A、B分别与6V的

电源的正、负极相连接，如图所示．直流4h三、实验步骤直流4h(3)将两根探针分别接到灵敏电流表的“＋”、“－”接线柱上．5h5h2．选基准点在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取大致等距的五个点作

点a、b、c、d、e，并用探针把它们的位置复印在白纸上．基准6h2．选基准点基准6h3．探测等势点(1)接通电源，将探针接触电极A，另一探针接触导电纸(注意跨度要小，保证电流表示数不要太大)，判断出指针偏转方向与电流方向的关系．(2)将左手拿着的探针跟AB连线上某一基准点相接触，然后在导电纸平面AB连线旁距此基准点约1cm处轻轻移动右手探针，直到电流表指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上．7h3．探测等势点7h(4)按同样的方法，找出其余四个基准点的4～8个等势点，断开电源．4．画等势线取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，如图．8h(4)按同样的方法，找出其余四个基准点的4～8个等势点，断开●深化拓展一、实验注意事项1．灵敏电流表必须选零刻度在中央的(对双量程灵敏电流表应选较小的量程)，电源必须是直流稳压电源，电压为6V.2．电流表允许通过的电流是很小的，一般不超过几百微安，实验时若指针偏转超过满刻度，应立即断开，以防损坏电流表．9h●深化拓展9h3．电流表不要直接接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表．4．几种纸的顺序：自下而上是白纸、复写纸、导电纸，其中导电纸有导电物质的一面要向上．5．两圆柱形金属电极要与导电纸良好接触，且不能太靠近导电纸边缘．6．寻找等势点的方法：应从基准点附近由近及远逐渐推移，不能大幅度移动．10h3．电流表不要直接接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表7．导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸上划动，要用点接触法．8．描绘等势线时要用平滑曲线将各等势点连接起来，不能画成折线．11h7．导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸二、实验误差分析1．电流表的精度是产生误差的因素之一．2．导电纸是否符合要求也是产生误差的因素之一．(导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率，且导电涂层要均匀)3．电极与导电纸是否接触良好．4．圆柱形电极的大小也会给实验带来误差(一般选直径为1cm的磨平铜柱作电极)．12h二、实验误差分析12h●针对训练在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中．(1)有以下一些操作步骤：13h●针对训练13hA．在导电纸上画出两电极的连线B．将灵敏电流计的一个探针接一个电极，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动，可找出一系列等势点C．在平板上先铺上白纸，再铺上复写纸，然后再铺上导电纸D．安好电极、接好电路E．在两电极a、b的连线上，等距离地取五个基准点c、d、e、f、g，并复印在白纸上，如图所示14hA．在导电纸上画出两电极的连线14hF．灵敏电流计的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地移动到电流计不偏转时，复印一点，即可找出许多等势点G．闭合开关选取合理的操作步骤，并按顺序排列为__________________．(2)若手头没有灵敏电流计，是否可以用内阻较大的电压表代替？答：__________________(填“能”或“不能”)．如能用电压表代替，其具体做法又如何？答：15hF．灵敏电流计的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地解析：找等势点如用电流计(电流表)，则是看基准点与探针所指点之间有无电流通过，若无则两点等势．用电压表只要看它们之间电势差是否相同，选一基准点，若某些点与基准点电势差相同，则这些点为等势点．答案：(1)CDAEGF(2)能如用电压表找等势点，则应将电压表一端接电源正极(或负极)，另一端作探针，在基准点及周围测量，电压表读数相等的点即为等势点16h解析：找等势点如用电流计(电流表)，则是看基准点与探针所指点【例1】在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，实验室除了给出必要的器材外，又分别给出了以下三种不同规格的电源和电表A．6V的交流电源B．6V的直流电源C．100V的直流电源 D．100μA的电流表E．0.5mA的电流表 F．10mA的电流表17h17h(1)在实验中应选用的电源是__________，测量时两个探针所接的电表应选用__________________(写电源或电表前的字母)．(2)实验时需要在木板上自下而上依次铺放__________________纸、__________纸和__________纸．(3)如图所示，在两接线柱A、B连线上等距离地找出5个基准点a、b、c、d、e，电流表G的一根探针接触c点，另一探针接触f点，为找到与c点电势相等的点，接触f点的探针应向__________________移(选填“左”或“右”)．18h(1)在实验中应选用的电源是__________，测量时两个(4)若将电源电压提高为原来的2倍，重复以上操作，测量并画出等势线，你认为该等势线与原等势线的形状__________________(选填“相同”或“不同”)，该等势线图中c、d两点间的电势差与原等势线图中c、d两点间的电势差__________(选填“相等”或“不等”)．19h(4)若将电源电压提高为原来的2倍，重复以上操作，测量并画[解析](1)在本实验中，所用电源为6V的直流电源或4节干电池，电流表应选用量程小且零刻度在中央的电流表，即100μA的电流表．(2)三种纸自下而上的铺放顺序为白纸、复写纸、导电纸，且导电纸导电的一面向上．(3)c点是中央的基准点，过c的等势线是与A、B连线垂直的直线，故探针应左移．(4)将电源电压提高为原来的2倍，相邻基准点间电势差为原来的2倍，等势线的形状不变．[答案](1)BD(2)白复写导电(3)左(4)相同不等20h[解析](1)在本实验中，所用电源为6V的直流电源或4节干某校高中学生在做“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中遇到了下列几个问题，请帮忙分析问题出现的原因．(1)连接好线路后，无论怎样移动探针，灵敏电流表指针都不偏转，可能原因是__________________．(2)在用灵敏电流表寻找等势点的过程中，灵敏电流表指针左、右摆动．很多次移动探针才能找到某基准点的一个等势点，可能原因是________．21h21h(3)通过实验描绘出的等势线出现畸形，可能原因是__________________________．(4)实验时有些小组同学将两电极都连在了电源的同一极上，想通过实验描绘出孤立正电荷(或负电荷)的等势线，结果实验失败，可能原因是__________________．22h(3)通过实验描绘出的等势线出现畸形，可能原因是______解析：(1)忘记接通电源；电路处于断路；电流表损坏；导电纸放反等．(2)实验前对等量异种电荷的电场等势线特点了解不够；盲目移动探针寻找等势点．(3)灵敏电流表不够灵敏；导电纸导电层不够均匀；实验过程中实验线路接触不良．(4)此时导电纸上不能形成电流，也没有形成正电荷(或负电荷)的电场．答案：见解析(答案合理即可)23h解析：(1)忘记接通电源；电路处于断路；电流表损坏；导电纸放【例2】图甲中给出器材为：电源E(电动势为12V，内阻不计)，木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张)，两个金属条A、B(平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，当做电极)，滑动变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻)，直流电压表(量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连)，开关S.24h24h现要用图中仪器描绘两平行金属条A、B间电场中的等势线．A、B间的电压要求取为6V.(1)在图中连线，画成实验电路原理图．(2)下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．25h25ha．接好实验电路．b．__________________.c．合上开关S，并将探针P与A相接触．d．__________________.26ha．接好实验电路．26he．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画上线段连接A、B两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置印在白纸上．f．将探针与某一基准点相接触，__________________，这一点是此基准点的等势点．用探针把这一点的位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其他等势点．g．重复步骤f，找出其他4个基准点的等势点．取出白纸画出各条等势线．27he．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画上线段连接[分析]首先思考三个问题：①A、B间的电压要求取6V，而电源的电动势为12V，且滑动变阻器的总阻值小于平行板间导电纸的电阻，应如何将变阻器连入电路？②使A、B间获得6V电压，应如何调节变阻器？怎样才能知道A、B间的电压为6V？③用电压表寻找等势点的原理是什么？[解析](1)据题意知，必须运用滑动变阻器分压接法才能使两平行板间获得6V电压．(2)根据规范操作要求，合上开关S之前，滑动头应在D端附近；合上开关S后应向上移动滑动头，将探针P接电极A；直到电压表的示数为6V，停止移动滑动头．电压表探针移动时，读数相同的点即为等势点．28h[分析]首先思考三个问题：①A、B间的电压要求取6V，而电[答案](1)连接线路图如图乙所示29h[答案](1)连接线路图如图乙所示29h(2)把变阻器的滑动触头移到靠近D端处调节R，使电压表的示数为6V记下电压表的示数，在导电纸上移动探针，找出电压的示数相同的另一点30h(2)把变阻器的滑动触头移到靠近D端处调节R，使电压表的示[总结提升]本实验是教材中等势线描绘的迁移实验，基本原理是运用恒定电流场模拟静电场．本实验的创新之处在于通过滑动变阻器控制极板间电压，而电压表则有双重用途：一是作为配合变阻器使用的测量仪器，使A、B间满足6V电压的条件；二是代替了教材中灵敏电流计，作为探测等势点的仪器．31h[总结提升]本实验是教材中等势线描绘的迁移实验，基本原理是

在用描迹法画出电场中平面上的等势线的实验中，某同学将平行的两长条形铜板电极紧压在导电纸上，并分别接在低压直流电源的两极，如图所示．现取一金属圆环，将其压放在两极之间的导电纸上，再在灵敏电流表上正、负接线柱分别连接两探针，对环内导电纸上电场进行测试：32h32h(1)当两探针分别与圆环上任意两点相接触时，电流表指针将__________________(填“左偏”“右偏”或“指零”)．(2)当两探针分别与圆环内任意两点相接触时，电流表指针将__________(填“左偏”“右偏”或“指零”)．(3)当两探针分别与环上、环内导电纸相接触时，电流表指针将__________________(填“左偏”“右偏”或“指零”)．上述测试表明________________________________．答案：(1)指零(2)指零(3)指零放入电场中导体达到静电平衡后是等势体33h(1)当两探针分别与圆环上任意两点相接触时，电流表指针将__

请同学们认真完成课后强化作业34h请同学们认真完成课后强化作业34h35h1h●自主学习一、实验原理用平面导电纸上的恒定电流的电场模拟真空中的电荷的

，当电场中与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时，与探针相连的电流表中电流为零，从而可以通过探针找出电场中的

，并依据等势点描出等势线(如图所示)．等量异种静电场等势点36h●自主学习等量异种静电场等势点2h二、实验器材平塑料板(或木板)、图钉、白纸、复写纸、导电纸、圆柱形的铜电极、导线、学生低压直流电源(或电池组)、探针两根、灵敏电流表．37h3h三、实验步骤1．安装(1)在平整的塑料板(或木板)上依次使白纸、复写纸、导电纸(将导电面朝上)穿过螺杆铺放，将两个圆柱形铜电极A、B分别套在螺杆上，并用螺母拧紧(保证与导电纸接触完好)．(2)两个圆柱形铜电极A、B相距约为10cm，将电极A、B分别与6V的

电源的正、负极相连接，如图所示．直流38h三、实验步骤直流4h(3)将两根探针分别接到灵敏电流表的“＋”、“－”接线柱上．39h5h2．选基准点在导电纸上画两个电极的连线AB，在连线上取大致等距的五个点作

点a、b、c、d、e，并用探针把它们的位置复印在白纸上．基准40h2．选基准点基准6h3．探测等势点(1)接通电源，将探针接触电极A，另一探针接触导电纸(注意跨度要小，保证电流表示数不要太大)，判断出指针偏转方向与电流方向的关系．(2)将左手拿着的探针跟AB连线上某一基准点相接触，然后在导电纸平面AB连线旁距此基准点约1cm处轻轻移动右手探针，直到电流表指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上．41h3．探测等势点7h(4)按同样的方法，找出其余四个基准点的4～8个等势点，断开电源．4．画等势线取出白纸，根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线，如图．42h(4)按同样的方法，找出其余四个基准点的4～8个等势点，断开●深化拓展一、实验注意事项1．灵敏电流表必须选零刻度在中央的(对双量程灵敏电流表应选较小的量程)，电源必须是直流稳压电源，电压为6V.2．电流表允许通过的电流是很小的，一般不超过几百微安，实验时若指针偏转超过满刻度，应立即断开，以防损坏电流表．43h●深化拓展9h3．电流表不要直接接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表．4．几种纸的顺序：自下而上是白纸、复写纸、导电纸，其中导电纸有导电物质的一面要向上．5．两圆柱形金属电极要与导电纸良好接触，且不能太靠近导电纸边缘．6．寻找等势点的方法：应从基准点附近由近及远逐渐推移，不能大幅度移动．44h3．电流表不要直接接在电源上，以防偶然出现的大电流烧坏电流表7．导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸上划动，要用点接触法．8．描绘等势线时要用平滑曲线将各等势点连接起来，不能画成折线．45h7．导电纸上的导电物质很薄，寻找等势点时，不要用探针在导电纸二、实验误差分析1．电流表的精度是产生误差的因素之一．2．导电纸是否符合要求也是产生误差的因素之一．(导电纸的电阻率应远大于金属电极的电阻率，且导电涂层要均匀)3．电极与导电纸是否接触良好．4．圆柱形电极的大小也会给实验带来误差(一般选直径为1cm的磨平铜柱作电极)．46h二、实验误差分析12h●针对训练在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中．(1)有以下一些操作步骤：47h●针对训练13hA．在导电纸上画出两电极的连线B．将灵敏电流计的一个探针接一个电极，用另一个探针接触导电纸，缓慢移动，可找出一系列等势点C．在平板上先铺上白纸，再铺上复写纸，然后再铺上导电纸D．安好电极、接好电路E．在两电极a、b的连线上，等距离地取五个基准点c、d、e、f、g，并复印在白纸上，如图所示48hA．在导电纸上画出两电极的连线14hF．灵敏电流计的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地移动到电流计不偏转时，复印一点，即可找出许多等势点G．闭合开关选取合理的操作步骤，并按顺序排列为__________________．(2)若手头没有灵敏电流计，是否可以用内阻较大的电压表代替？答：__________________(填“能”或“不能”)．如能用电压表代替，其具体做法又如何？答：49hF．灵敏电流计的一个探针接触某个基准点不动，另一个探针缓慢地解析：找等势点如用电流计(电流表)，则是看基准点与探针所指点之间有无电流通过，若无则两点等势．用电压表只要看它们之间电势差是否相同，选一基准点，若某些点与基准点电势差相同，则这些点为等势点．答案：(1)CDAEGF(2)能如用电压表找等势点，则应将电压表一端接电源正极(或负极)，另一端作探针，在基准点及周围测量，电压表读数相等的点即为等势点50h解析：找等势点如用电流计(电流表)，则是看基准点与探针所指点【例1】在“用描迹法画出电场中平面上的等势线”的实验中，实验室除了给出必要的器材外，又分别给出了以下三种不同规格的电源和电表A．6V的交流电源B．6V的直流电源C．100V的直流电源 D．100μA的电流表E．0.5mA的电流表 F．10mA的电流表51h17h(1)在实验中应选用的电源是__________，测量时两个探针所接的电表应选用__________________(写电源或电表前的字母)．(2)实验时需要在木板上自下而上依次铺放__________________纸、__________纸和__________纸．(3)如图所示，在两接线柱A、B连线上等距离地找出5个基准点a、b、c、d、e，电流表G的一根探针接触c点，另一探针接触f点，为找到与c点电势相等的点，接触f点的探针应向__________________移(选填“左”或“右”)．52h(1)在实验中应选用的电源是__________，测量时两个(4)若将电源电压提高为原来的2倍，重复以上操作，测量并画出等势线，你认为该等势线与原等势线的形状__________________(选填“相同”或“不同”)，该等势线图中c、d两点间的电势差与原等势线图中c、d两点间的电势差__________(选填“相等”或“不等”)．53h(4)若将电源电压提高为原来的2倍，重复以上操作，测量并画[解析](1)在本实验中，所用电源为6V的直流电源或4节干电池，电流表应选用量程小且零刻度在中央的电流表，即100μA的电流表．(2)三种纸自下而上的铺放顺序为白纸、复写纸、导电纸，且导电纸导电的一面向上．(3)c点是中央的基准点，过c的等势线是与A、B连线垂直的直线，故探针应左移．(4)将电源电压提高为原来的2倍，相邻基准点间电势差为原来的2倍，等势线的形状不变．[答案](1)BD(2)白复写导电(3)左(4)相同不等54h[解析](1)在本实验中，所用电源为6V的直流电源或4节干某校高中学生在做“用描迹法画出电场中平面上的等势线”实验中遇到了下列几个问题，请帮忙分析问题出现的原因．(1)连接好线路后，无论怎样移动探针，灵敏电流表指针都不偏转，可能原因是__________________．(2)在用灵敏电流表寻找等势点的过程中，灵敏电流表指针左、右摆动．很多次移动探针才能找到某基准点的一个等势点，可能原因是________．55h21h(3)通过实验描绘出的等势线出现畸形，可能原因是__________________________．(4)实验时有些小组同学将两电极都连在了电源的同一极上，想通过实验描绘出孤立正电荷(或负电荷)的等势线，结果实验失败，可能原因是__________________．56h(3)通过实验描绘出的等势线出现畸形，可能原因是______解析：(1)忘记接通电源；电路处于断路；电流表损坏；导电纸放反等．(2)实验前对等量异种电荷的电场等势线特点了解不够；盲目移动探针寻找等势点．(3)灵敏电流表不够灵敏；导电纸导电层不够均匀；实验过程中实验线路接触不良．(4)此时导电纸上不能形成电流，也没有形成正电荷(或负电荷)的电场．答案：见解析(答案合理即可)57h解析：(1)忘记接通电源；电路处于断路；电流表损坏；导电纸放【例2】图甲中给出器材为：电源E(电动势为12V，内阻不计)，木板N(板上从下往上依次叠放白纸、复写纸、导电纸各一张)，两个金属条A、B(平行放置在导电纸上，与导电纸接触良好，当做电极)，滑动变阻器R(其总阻值小于两平行电极间导电纸的电阻)，直流电压表(量程为6V，内阻很大，其负接线柱与B极相连，正接线柱与探针P相连)，开关S.58h24h现要用图中仪器描绘两平行金属条A、B间电场中的等势线．A、B间的电压要求取为6V.(1)在图中连线，画成实验电路原理图．(2)下面是主要的实验操作步骤，将所缺的内容填写在横线上方．59h25ha．接好实验电路．b．__________________.c．合上开关S，并将探针P与A相接触．d．__________________.60ha．接好实验电路．26he．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画上线段连接A、B两极，在连线上选取间距大致相等的5个点作为基准点，用探针把它们的位置印在白纸上．f．将探针与某一基准点相接触，__________________，这一点是此基准点的等势点．用探针把这一点的位置也压印在白纸上．用相同的方法找出此基准点的其他等势点．g．重复步骤f，找出其他4个基准点的等势点．取出白纸画出各条等势线．61he．用探针压印的方法把A、B的位置标记在白纸上．画上线段连接[分析]首先思考三个问题：①A、B间的电压要求取6V，而电源的电动势为12V，且滑动变阻器的总阻值小于平行板间导电纸的电