1、 高二物理教案 實五驗 用描跡法畫出電場中平面上的等勢線一、 實驗?zāi)康膶W(xué)會用描跡法畫出電場中平面上的等勢線；驗證電場中各點的電勢是順著電場線方向逐漸降低的；理解對等勢線和電場線相互垂直，等勢線不會相交等性質(zhì)。二、實驗器材白紙復(fù)寫紙導(dǎo)電紙各一張圖釘4枚平木板一塊和圓柱電極一對直流電源（電壓約為6伏）和電鍵一個、導(dǎo)線5根靈敏電流計和探針兩根直尺（或三角板）點撥：導(dǎo)電紙的電阻率應(yīng)遠大于金屬電極的電阻率才能使電極本身成為等勢體；導(dǎo)電涂層要均勻，紙上導(dǎo)電性能才能一致，否則會使測繪出的等勢線產(chǎn)生畸變。點撥：對圓柱電極應(yīng)一樣大，直徑為1厘米。三、實驗原理用導(dǎo)電紙中的穩(wěn)恒電流場模擬真空中的靜電場。點撥：本實驗

2、是用兩個帶圓形電極模擬兩等量異種點電荷在平面內(nèi)的電場。四、實驗步驟定性描繪平面上的等勢線（1）在平板上依次鋪上白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙，導(dǎo)電膜向上，用圖釘把白紙、復(fù)寫紙和導(dǎo)電紙一起固定在板上。（2）用直尺在導(dǎo)電紙中央畫一條長為10厘米的線段，在線段兩端固定壓緊直徑為1厘米的圓形電極，將這兩電極分別接在6伏直流電源上，如圖所示。點撥：兩電極間為什么要相距10厘米遠呢？由實驗原理得知，實驗時需兩極間有一定的電阻，而導(dǎo)電紙的電阻率是有限定值，紙的面積一定，若兩電極間距離太小，極間電阻趨于零，或小于靈敏電流計內(nèi)阻，當(dāng)靈敏電流計兩個探針接觸時就相當(dāng)短接了有一定電阻的電流計，造成后果可能出現(xiàn)靈敏電流計指針不偏

3、轉(zhuǎn)（或偏轉(zhuǎn)很小）而誤認為等勢，或者出現(xiàn)因等勢線太密而看不出規(guī)律。（3）用等分線段法在兩電極連線上選取間距相等的5個點作為基準點，并用探針把所選的點復(fù)印在底層的白紙上。點撥：選5個基準點主要是為了描繪對稱的清晰等勢線，就3、5、7個基準點而言，5個最適宜，既能發(fā)現(xiàn)規(guī)律又省時間，值得注意的是，基準點的間距相等，相鄰兩條等勢線的電勢差不等，勻強電場例外。（4）從靈敏電流計的兩個接柱引起兩個探針分別與導(dǎo)電紙上任意兩個相鄰的基準點接觸，觀察指針偏轉(zhuǎn)情況，比較各點的電勢高低，找出電勢的變化規(guī)律。（5）用探針I(yè)與某基準點E接觸，如圖4-1所示，另一探針I(yè)I在距基準點E約1厘米處選一點，將探針I(yè)I左右移動，可

4、發(fā)現(xiàn)與這一點接觸時電流計的指針不偏轉(zhuǎn)，即此點與基點等勢，用同樣的方法探測出關(guān)于基點對稱的另外3個等勢點，即每個基準點的等勢點共5 7個。點撥：探測點不要靠近導(dǎo)電紙邊緣，否則等勢線畸變。（6）取出白紙，根據(jù)5組等勢點畫出5條平滑曲線即為等勢線，如圖。點撥：根據(jù)實驗中所描繪的圖4-2，問C點的電勢是正還是負？不少同學(xué)認為需要定量計算才能確定，其實不然，只要抓住兩等量異號電荷連線的中垂線PQ這條等勢線上各點電勢為零的特點，得知Ua=Ub=0，UcUd，所以Uc0，故C處電勢為負。定量描繪平面上的等勢線按圖4-3（甲）所示電路用50歐姆變阻器分壓，以電極B的電勢為零，則滑動片P1置于某一位置時的電勢U

5、1可由伏特表讀出，當(dāng)靈敏電流計指示0時，探針P2接觸點的電勢也為U1，調(diào)節(jié)P1的位置，每隔1伏測一條等勢線，最后看出等勢線越密的地方電場線也越密，如下圖（乙）所示。實驗中易混淆的是：操作過程中所取基準點的間距相等易帶來“相鄰兩等勢線的電勢差相等”的負遷移；操作中每隔1厘米探測一個等勢點易引出“等勢點的間距相等”的負遷移，其實這樣操作是為迅速、方便、準確地揭示規(guī)律，等距離取基準點探測是為了上下對稱、左右對稱，描圖直觀。易錯的是：鋪白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙的順序錯亂，或者將電膜向下。易忘的是：找出電流流向與靈敏電流計指針的偏轉(zhuǎn)關(guān)系，因有時電源裝在等勢線描繪儀盒內(nèi)，操作時若不找出上述關(guān)系則不能迅速判斷電

6、位哪邊高哪邊低而延誤實驗時間。五、實驗結(jié)論根據(jù)電場方向的規(guī)定，由實驗得知，電場線始于正電荷止于負電荷；電場線越密，等勢線也越密；電場線與等勢線垂直。六、實驗變通變通（1）：原理不變，變電極。用一個直徑1厘米的金屬圓柱套上一個內(nèi)徑大于8厘米的金屬圓環(huán)，再接通電源，按實驗條例中的步驟用探針去探測等勢點，不過此時基準線應(yīng)該是直徑，最好取兩條垂直；若金屬圓柱接正極，圓環(huán)接負極，則模擬正點電荷電場，如下圖，反之，模擬負點電荷電場，有趣的是電極的極性雖改變，可是等勢線（即同心圓）并不改變，改變的是什么呢？將電極換成完全相同的平板鐵夾（刃部去掉漆層），連同白紙、復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙、薄木板一起夾好，如下圖，然后在

7、紙中央畫一條水平基準線，等分基準線描出5個基準點，照實驗步驟描出5條等勢線，模擬勻強電場。變通（2）：原理不變、電極不變、變導(dǎo)電紙。電子儀器中常把電路不同部分分別聯(lián)結(jié)到鋁制儀器底盤上，借以構(gòu)成通路及共同的電勢零點，如下圖所示在矩形底盤上A、B兩點為兩聯(lián)結(jié)點，且知電流由A經(jīng)底盤到達B，繪出等勢線與電場線（如下圖）。七、鞏固練習(xí)（1）在用電流場模擬靜電場描繪電場等勢線的實驗中，在下列所給出的器材中，應(yīng)該選用的是 A6伏的交流電源B6伏的直流電源C100伏的直流電源D量程0 0.5伏，零刻度在刻度盤中央的電壓表E量程0 300微安，零刻度在刻度盤中央的電流表在實驗過程中，要把復(fù)寫紙、導(dǎo)電紙、白紙鋪放

8、在木板上，它們的順序是（自上而下）_在實驗中，按下電鍵接通電路，若一探針與基準點接觸，另一探針已分別在基準點的兩側(cè)找到了實驗所需要的兩點a、b，如圖，則當(dāng)此探針與a點接觸時，電表的指針應(yīng)_（填左偏、指零、右偏），當(dāng)此探針與b點接觸時，電表的指針應(yīng)_（填左偏、指零、右偏）。（2）在前面實驗圖中（如下），當(dāng)探針1與基準點C接觸，探針與F點（未標(biāo)出）接觸，電流計指針向左擺，這時探針應(yīng)_（填左移、右移、上移、下移）（設(shè)已知電流從右接線柱流入時，電流計指針向右偏轉(zhuǎn)）。（3）如圖所示裝置中，兩平行鐵夾正中央放上一銅質(zhì)圓環(huán)C緊壓在導(dǎo)電紙上不接電源，代表電場中的導(dǎo)體，某同學(xué)用靈敏電流計接出兩個探針描繪出平面上等勢線和電場線如下圖所示，問：當(dāng)兩個探針探測C環(huán)內(nèi)任意兩點時，電流計指針應(yīng)_（左偏、指零、右偏），表明在電場中_當(dāng)兩個探針探測C環(huán)上各點時，電流計指針應(yīng)_（左偏、指零、右偏），當(dāng)兩個探針探測C環(huán)上任一點和C環(huán)內(nèi)導(dǎo)電紙上任一點時，電流計指針應(yīng)_（左偏、指零、右偏）表明_從這位同學(xué)描繪的圖可以看出_。實驗說明：基本測量工具和測量數(shù)據(jù)1基本測量工具及其使用。靈敏電流計選內(nèi)阻較小的，如J0409型表，探針導(dǎo)線要接它的“0 ”“G0“兩個接線柱，為迅速判斷測試點電勢