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《描繪電場中等勢面 Microsoft Word 文檔.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、用描跡法畫出電場中平面上的等勢線實驗的改進與創(chuàng)新梧州高級中學物理組蘇雁在用描跡法畫出電場中平面上的等勢線的實驗中，關于為什么能用直流電的正負極形成的電流場模擬等量異種電荷的電場，課本并未涉及，因此關于影響該實驗的誤差分析，學生是一知半解，怎么樣才能讓學生更好地理解實驗原理并更好的減少實驗誤差，另外，學生的思維如何能更開闊些，如可以向他們提出問題能不能模擬其他的靜電場，如點電荷電場，平行板電場等。只有當他們知道模擬的原理他們才會去想到要進行創(chuàng)新和改進實驗方案。因此這里有必要提一下模擬靜電場的原理。為什么能用直流電源的兩個極模擬等量異種電荷形成的電場呢？如圖所示
2、，兩個圓柱形金屬導體與導電紙良好接觸，因此這兩個極之間是形成回路的。電流方向是由正極A流向負極B，根據(jù)對稱性原理，凡是離A、B兩點距離相等的對稱兩段距離上的電勢降落必然相等。因此這個電流場與等量異種電荷形成的靜電場等勢面分布具有相似性（注意只是相似）。因此可以用該電場的等勢面模擬等量異種電荷的電場的等勢面。該實驗如何改進呢？應該要從引起誤差的原因著手研究。引起本實驗誤差的原因有如下四點：1．電流表的精度是產生誤差的主要因素之一．2．導電紙是否符合要求也是產生誤差的因素之一(導電紙的電阻率應遠大于金屬電極的電阻率，且導電涂層要均勻)．3．電極與導電紙是否接觸良
3、好．4．圓柱形電極的大小也會給實驗帶來誤差(一般選直徑為1cm的磨平銅柱作電極)．從這幾個誤差因素入手，電流表應選擇量程小的，靈敏度高的。為保證電表能夠不燒表，因此這個電路中電流應該要盡量的控制小，這樣才能保證某兩點間的電壓不會太大，因此導電紙的電阻要大，也就是說要選用電阻率大的導電紙。另外根據(jù)對稱性原理，因為等量異種電荷電場是對稱的，因此導電紙的導電涂層必須要均勻，這個是由兩個因素決定，廠家生產因素及學生操作不當引起，操作不當如涂層被人為的刮掉，這個只能在實驗過程中給予強調，有條件的學校導電紙用兩次就換。另外的改進就是兩個圓柱形電極的大小也要控制好，盡量不
4、要太大。本實驗有沒有創(chuàng)新的可能呢？抓住實驗原理，從原理出發(fā)，是可以有創(chuàng)新的。如能不能模擬點電荷電場呢？能不能模擬平行板電場呢？能不能模擬等量同種電荷電場呢？問題可以拋給學生，培養(yǎng)他們的發(fā)散性思維。通過總結可以得出，有些電場是可以模擬的，有些電場則較難模擬。如圖所示,兩個金屬條制成的電極A、B平行放置并用螺栓緊緊地壓在導電紙上，與導電紙接觸良好。該實驗就可以模擬平行板間的電場。電流從A板流向B板，在AB兩板間，每經過相等的距離電勢降落相等，，因此可以模擬勻強電場。再如圖甲所示，利用如圖裝置可以模擬點電荷電場?？梢宰寣W生做這樣的一個問題探討：在“用描跡法畫出電場
5、中平面上的等勢線”實驗中，用在導電紙上形成的電流場模擬靜電場描繪一個平面上的等勢線．甲同學想模擬帶負電的點電荷附近電場在一個平面上的等勢線，他在木板上依次鋪上白紙、復寫紙、導電紙，并用圖釘固定，然后在導電紙中央固定一個小圓柱形電極A，如圖甲所示．?(1)還需要一個什么形狀的電極？答：__________.在圖甲中畫出示意圖，并完成電路連接；?(2)通電后，要描繪出過C點的等勢線，還需要的儀器是__________，操作步驟是__________；?(3)描繪出的等勢線應是正圓形，而實驗中實際得到的圖樣卻出現(xiàn)明顯變形，如圖乙所示．右邊明顯偏離圓形而向外凸起，其
6、原因可能是__________(寫出一個即可)【答案】?(1)圓形如圖所示(2)帶兩個探針的靈敏電流表用一個探針與導電紙上的C點接觸，另一個探針在導電紙上試觸，觸到某一點時如果電流表指針不偏轉，則把這點記錄下來，再把記錄下來的點連成一條光滑的曲線，即為過C點的等勢線?(3)導電紙各處的電阻率不均勻，右邊部分的電阻率比其他部分大；或圓形電極不規(guī)則，右邊部分半徑大。通過這道題的設計可以讓學生知道怎么樣去模擬點電荷電場。能不能模擬等量同種電荷電場呢？怎么模擬？將問題拋給學生讓他們有更開闊的思維空間。如用下列器材和儀器可模擬描繪兩個等量同種點電荷形成的電場中等勢線的
7、分布情況：木板N，白紙、復寫紙、導電紙各一張，電動勢為12V、內電阻不計的電源E，用作電極的金屬小圓柱（帶有接線柱）A1、A2，環(huán)狀金屬環(huán)B（放置在導電紙上并壓緊使之與導電紙接觸良好），滑動變阻器R和定值電阻R0各一個，量程為0~6V、內阻很大的直流電壓表一塊，一支探筆P，開關S和若干導線.將A1、A2和金屬環(huán)B按如圖4所示位置固定在裝置上，調節(jié)A1（或A2）與B間的電壓，圖中金屬環(huán)B的輪廓線與兩個等量同種電荷的一個等勢面（線）重合.現(xiàn)要描繪B環(huán)內兩電荷的等勢線。圖4圖4中已畫出實驗原理圖的部分連線，為能達到實驗目的，還應畫出其余連線。如圖5所示，將A1或A
8、2與滑阻連在一起，電壓表一端與B相連，另一端與A1或
