2014届高考物理（大纲版）一轮复习配套课件实验10用描迹法画出电场中平面上的等势线（共22张ppt）（2013高考）

实验十用描迹法画出电场中平面上的等势线 本节目录 基础理论储备 经典例题展示 创新实验评析 知能优化演练 实验目的用描迹法画出电场中一个平面上的等势线 实验原理用平面导电纸上的恒定电流场模拟真空中的静电场 当与导电纸接触的两探针尖端的电势差为零时 与探针相连的电流计中电流为零 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 实验器材学生用低压直流电源或电池组 约6V 灵敏电流计 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 带固定螺杆的平整塑料板 实验步骤1 器材安装 1 铺 三纸 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 并用图钉固定 2 固电极 将两个圆柱形铜电极A B分别套在螺杆上 并用螺母拧紧 保证与导电纸接触良好 A B相距约10cm 3 接线路 如图所示 将电极A B分别与6V的直流电源的正 负极相连接 将两根探针分别接到电流计的 接线柱上 2 选取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基准点a b c d e 并用探针把它们的位置复印在白纸上 3 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 直到电流表指针不再发生偏转 用探针把这一点位置复印在白纸上 3 按步骤 2 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 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 描绘等势点 画出等势线取出白纸 根据五个基准点的等势点画出五条平滑的曲线 如图所示 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 因此在条件允许的情况下 要尽可能使用精确度较高的电流表 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张 5张白纸 3 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直径为1cm的磨平铜柱 4 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 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 3 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 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 拓展创新本实验中可用电压表代替灵敏电流计 1 实验原理 步骤相当 只是第三步 探测等势点 作调整 2 第三步 探测等势点 调整为 1 将电压表负极接负极柱电极B 电压表正极接一探针 2 先测某基准点电压 然后在基准点左右两侧找使电压表读数相同的点 该点即为等势点 3 依次变换基准点 找到相应的等势点 3 电压表法与灵敏电流表法相比 有以下优劣 1 电压即电势差 用电压表法更便于理解接受 同时也易于寻找等势点 更直观 2 电表的安全性更有保证 操作起来更方便 放心 因电压表内阻很大 3 只是电压表法测出的误差大 不及灵敏电流表准确 考点1对实验器材及实验原理的考查如图所示 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 100 A的电流表E 0 5mA的电流表F 10mA的电流表 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 实验时需在木板上自下而上依次铺放 纸 纸和 纸 3 在两接线柱A B连线上等距离找出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 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 该等势线与原等势线图中c d两点间的电势差 选填 相等 或 不等 解析 1 因本实验用恒定电流场模拟电场 所以电源要用直流 选B 而电流较小 所以电流表选用D 2 导电纸必须在最上面 3 c的等势线为过A B连线的中垂线 4 电源电压变高 相同距离电势差变大 易错点为电流表选错 三张纸放反 接触f点的探针向什么地方移动是本题对书本实验的改造 答案 1 BD 2 白复写导电 3 左 4 相同不等 考点2描绘电场中等势线的其他方法在 用DIS描绘电场的等势线 实验中 按图所示连接电路 在电极A B的连线上等距离地取a b c d e5个基准点 将电压传感器的两个接线柱分别和两个探针相连接 当正接线柱的电势高于负接线柱时 读数为正 1 若在图中连接电压传感器正接线柱的探针接触a点 连接负接线柱的探针接触b点时 读数为负 则可以判断电极A接在电源的 极上 选填 正 或 负 2 若连接电压传感器的正负两个接线柱的探针分别接触A点和B点时示数为U1 分别接触b点和c点时示数为U2 则有 U1 U2 选填 大于 小于 或 等于 3 对于该实验的认识与判断 下列说法正确的是 A 电压传感器示数为零时表明所测两点电势相等B 如果将一根探针接触连线中点 另一探针从一个电极沿连线逐渐移动到另一电极 电压传感器的读数是逐渐变小的 C 在实验过程中电极与导电纸的相对位置不能再改变D 从实验原理来说 如用电流传感器代替电压传感器亦可以描绘出等势线 解析 1 由于正接线柱电势高时 读数为正 因此 正接线柱接触a点 负接线柱接触b点时 若读数为负 说明b点电势高 即电极A接负极 2 两电极A B间的电压为导电纸上的总电压 b和c两点间的电压为导电纸上部分电压 故 U1 U2 3 电压传感器示数为零 说明两探针间电压为零 即两探测点等电势 A正确 若一探针接触c点 另一探针由一电极向另一电极移动过程 两探针间电势差先变小后变大 电压传感器示数也将先变小后变大 B错 为减小误差 电极及导电纸位置不可改变 C正确 描迹法模拟描绘等势线 既可用电流传感器也可用电压传感器 D正确 答案 1 负 2 大于 3 ACD 范例 2013 东城区模拟 图中给出的器材为 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 用作电极 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V 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 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 a 接好实验电路 b c 合上S 并将探针P与A相接触 d e 用探针压印的方法把A B的位置标记在白纸上 画一线段连接AB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压印在白纸上 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 解析 1 A B间电压要求取为6V