高中物理课件：第十三章第十一节《实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线》（人教版选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第十一节实验 用描迹法画出电场中平面上的等势线 目标概览学习目标 1 知道本实验的实验原理及所需器材 了解实验注意事项 2 学会正确探测等电势点的方法 掌握实验操作过程 3 通过利用灵敏电流计探测等势点 培养学生实验操作能力 通过设计其他电场的模拟问题 培养知识迁移能力 重点难点 1 重点 了解用恒定电流场模拟静电场的原理 学会探测等势点的方法 2 难点 利用灵敏电流计探测等势点的方法 学法指导 1 掌握画等势线的意义 得电场线的分布 进而了解空间电场的情况 2 知道电流场比作静电场的原因 并体会这一基本思想 核心要点突破 课堂互动讲练 随堂达标自测 第十一节实验 用描迹法画出电场中平面上的等势线 基础知识梳理 基础知识梳理 一 实验目的用描迹法画出电场中一个平面上的等势线 二 实验原理用平面导电纸上的恒定电流场模拟真空中的等量异种电荷的静电场 当在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 图13 11 1 从而可以通过探针找出电流场中的等势点 并依据等势点描出等势线 装置如图13 11 1所示 三 实验器材学生用低压直流电源或电池组 约6V 灵敏电流表 开关 导电纸 复写纸 白纸 圆柱形金属电极两个 探针两支 图钉 导线若干 木板 四 实验步骤1 安装器材 1 在平整的塑料板上由下而上依次使白纸 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 2 两个圆柱形铜电极A B相距为10cm 将电极A B分别与6V的直流电源的正 负极相连接 如图13 11 2所示 3 将两个探针分别接到电流计的 接线柱上 2 选基准点在导电纸上画两个电极的连线AB 在连线上取大致相等的五个点作基准点 并用探针把它的位置复印在白纸上 图13 11 2 3 探测等势点 1 接通电源 将左手探针跟A B连线上某一基准点相接触 然后在导电纸平面AB连线旁距基准点1cm处轻轻移动右手探针 直到使电流计指针不再发生偏转 用探针把这一点位置复印在白纸上 2 按上一步骤的方法在这个基准点两侧逐步由近及远地探测得到4 8个等势点 3 按同样方法 找出其余四个基准点的4 8个等势点 4 画等势线断开电源 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13 11 3所示 图13 11 3 核心要点突破 一 注意事项1 灵敏电流计宜选零刻度在中央的一种 电源必须是直流电源 最好是稳恒电源 电压宜选6V左右 不宜太小 2 在木板上铺纸的先后 下上 顺序是白纸 复写纸 导电纸 并且导电纸有导电物质的一面 黑色 朝上 且两个电极和几层纸的相对位置不变 3 电极与导电纸的接触应该良好 否则会影响实验正常进行 4 在探测与某一基准点电势相等的其他各点时 与该基准点相接触的探针要固定不动 5 寻找等势点时 应从基准点附近由近及远地逐渐推移 不可以大跨度地移动 以免电势差过大 出现电流表过载现象 6 绝不允许将两探针分别同时触到电极 以防烧坏电流表 7 鉴于导电纸边缘处的等势线会变形 探测等势点不要靠近导电纸的边缘 8 导电纸上的导电物质很薄 寻找等势点时 应避免探针在导电纸上反复划动 用点接触法 且保证良好接触 9 描绘的等势线必须是平滑曲线 不应画成折线 二 误差分析1 所使用的电流表的精度是本实验产生误差的主要因素之一 因此 要尽可能使用精度较高的电流表 2 电极与导电纸是否接触良好也是本实验产生误差的主要因素之一 对此 安装电极时要加以注意 可以在木板上垫3 5张白纸 3 导电纸是否符合要求也是本实验产生误差的主要因素之一 导电纸的电阻率应选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 纸上导电性才能一致 否则会使测绘出的等势线产生畸变 4 圆柱形电极的大小也会给本实验带来误差 圆柱形电极应选一样大的且直径约为1cm的 2011年江西赣州三中高二检测 在用电流场模拟静电场描绘电场中等势线的实验中 在下列所给出的器材中 应该选用的是 用器材前的字母表示 A 6V的交流电流B 6V的直流电源 课堂互动讲练 C 100V的直流电源D 量程0 0 5V零刻度在刻度盘中央的电压表E 量程0 300 A零刻度在刻度盘中央的电流表 1 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 自上而下 是 2 在实验中 按下电键 接通电路 若一个探针与基准点O接触 另一个探针已分别在基准点O的两侧找到了实验所需要的两点a和b 如图13 11 4所示 则当探针与a点接触时 电表的指针应 填 左偏 指零 或 右偏 图13 11 4 解析 本题主要考查等势线描绘的实验原理 因为直接描绘静电场中的等势线是很困难的 但由于静电场和恒定电流的电场遵循的规律相似 所以本实验是用在导电纸上形成的恒定电流场模拟静电场来做的 所以应选6V左右的直流电源 另外 本实验是通过检测是否有电流来判断两点电势是否相等的 并且电流非常微弱 所以选灵敏电流表 1 要构成闭合回路 必须把导电纸放在最上面 并使它与电源两极接触良好 另外要把探针测得的点复印在白纸上 所以第二层放复写纸 白纸放在最下面 2 由于a和b是基准点O两侧已找到的实验所需的点 说明a和b与O点是等电势的两点 没有电流通过 所以电流表指针指零 答案 BE 1 导电纸复写纸白纸 2 指零 思维升华 本实验利用灵敏电流表指针的偏转情况可以判断电场中两点电势的高低 根据两等势点间不会产生电流的规律可知 当电流表的指针不偏转时 跟电流表相连的探针的两点电势相等 用电流场模拟静电场描绘各种电场中等势线 图13 11 5中哪种情况是能够实现的 图13 11 5 A 图 a 中 圆柱形电极A B均接电源正极 用以模拟等量同种电荷的电场B 图 b 中 圆柱形电极A接在电源正极 圆环形电极B接电源负极 用来模拟正点电荷的电场C 图 c 两平行的长条形电极分别接电源的正 负极 用以模拟匀强电场D 图 d 圆柱形电极A接电源负极 用来模拟负点电荷的电场 解析 由于导电纸上的电流必须从高电势处流向低电势处 因此 a 图中不能形成电流 选项A错误 b 图中电极A B之间可以形成电流 且与点电荷的电场分布类似 因此选项B正确 c 图中电极A B之间可以形成电流 且两极板的中间部分接近于匀强电场的分布 选项C正确 在图 d 中只有一个电极无法形成电流 故无法模拟负电荷的电场 选项D错误 答案 BC 思维升华 用电流线模拟电场线 不同电流线上的等势点的集合就是等势线 若不能形成电流也就不能找到等势点 随堂达标自测 本部分内容讲解结束 点此进入课件目录 按ESC键退出全屏播放 谢谢使用 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全