2020屆高中物理 第8節(jié) 電容器與電容教學(xué)過(guò)程一 新人教版選修3-1

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1、第8節(jié)、電容器與電容 新課教學(xué)過(guò)程一 進(jìn)行新課: 1、電容器 教師：出示電容器示教板，放幻燈，使學(xué)生仔細(xì)觀察，找出電容器的共同點(diǎn)，下一定義。 學(xué)生總結(jié)，教師評(píng)析，得出電容器的概念： 電容器：任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體，組成一個(gè)電容器。 ［指出］前面提到的平行板電容器就是一種最簡(jiǎn)單的電容器。下面以平行板電容器為例來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)電容器的一些基本知識(shí)。 （1）充電：電容器兩板分別接在電池兩端，兩板帶上等量異種電荷的過(guò)程。 （2）放電：充了電的電容器的兩板用導(dǎo)線相連，使兩板上正、負(fù)電荷中和的過(guò)程。 ［指出］兩過(guò)程分別有短暫的充電電流，放電電流。 討論：充電后兩板間有了電場(chǎng)，具

2、有電場(chǎng)能，你能分析一下充電、放電過(guò)程能量如何轉(zhuǎn)化？ ［學(xué)生分析得］充電：電源能量→電場(chǎng)能；放電：電場(chǎng)能→其他形式能 ［指出］電容器所帶電荷量：每個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值. ［過(guò)渡］電容器是容納電荷的容器。一個(gè)電容器容納電荷的本領(lǐng)如何描述呢？用電容器所帶電荷量描述嗎？ 2、電容 ［問(wèn)題］甲電容器兩板各帶2 C電量，板間電壓為2000 V，乙電容器兩板各帶3 C電量，板間電壓為4000 V，能否說(shuō)乙電容器容納電荷的能力大呢？ ［學(xué)生討論得］不能。電容器所帶電量越多，板間電壓越大。對(duì)上述問(wèn)題，不能在電壓不同這種不對(duì)等情況下比較電量。應(yīng)在相同電壓下討論。可取1 V電壓下對(duì)比它們的電量。

3、［學(xué)生動(dòng)手計(jì)算］甲： 乙：，所以甲容納電荷的本領(lǐng)大。 ［學(xué)生總結(jié)］可用電容器所帶電量與兩板間電壓的比值來(lái)描述電容器容納電荷的本領(lǐng)。 教師指出：引入一個(gè)新的物理量——電容來(lái)描述。 ［投影］電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值，叫做電容器的電容，在數(shù)值上等于使兩板間電勢(shì)差為1 V時(shí)電容器所帶電荷量。 ［提醒學(xué)生］這是比值定義法定義的。 ［問(wèn)題］C由Q、U決定嗎？ ［學(xué)生思考回答］C不由Q、U這些外界因素決定，因?yàn)橐隒是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的，是電容器本身的特性，故C由自身?xiàng)l件決定。 ［板書］ 定義式：，C不由Q、U決定 Q=CU，Q由C、U決定 U

4、=，U由Q、C決定 物理意義：電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。 單位：法拉 符號(hào)：F 1F=1 C/V 1 F=106μF=1012pF ［引導(dǎo)學(xué)生類比理解］ 電容器 水容器 ↓ ↓ 容納電荷的能力 容納水的能力 ↓ ↓ 單位電壓電容器所帶電量 單位深度水容器所帶水量（體

5、積V） ↓ ↓ （橫截面積） ↓ ↓ 確定的電容器C確定 確定的水容器S確定 即：C由電容器自身決定 即：S由水容器自身決定 ［問(wèn)題］那C由電容器自身的哪些因素決定？ 3、平行板電容器 ［介紹］靜電計(jì)：測(cè)量電勢(shì)差。它的金屬球接一導(dǎo)體，金屬外殼接另一導(dǎo)體，從指針的偏角可測(cè)出兩導(dǎo)體間的電勢(shì)差。 ［演示］將平行

6、板電容器的一板A固定于鐵架臺(tái)上且與一外殼接地的靜電計(jì)的金屬球連接，手持有絕緣柄的板B，將B板接地，用電池組給電容器充電后斷開電源，將B靠近A，靜電計(jì)指針偏角反映A、B兩板間電勢(shì)差。 ［現(xiàn)象］指針偏角減小。 ［引導(dǎo)學(xué)生分析］給電容器充電后斷開電源，電源不再繼續(xù)對(duì)電容器充電，同時(shí)也沒(méi)有導(dǎo)線將兩板相連，電容器也不會(huì)放電.即此時(shí)，電容器所帶電荷量不變。 ［學(xué)生分析現(xiàn)象］根據(jù)，∴Q不變而U減小，∴C增大.即d越小，C越大。 ［告知學(xué)生］精確實(shí)驗(yàn)告訴我們，C和d成反比。 ［演示］減小兩板正對(duì)面積。 ［現(xiàn)象］指針偏角偏大。 ［學(xué)生分析］由，S越小，U越大，C越小。 ［告知學(xué)生］精密實(shí)驗(yàn)表明：

7、C與S成正比。 ［演示］B板不動(dòng)，在兩板間插入一塊電介質(zhì)板。 ［現(xiàn)象］指針偏角減小。 ［學(xué)生分析］板間插入電介質(zhì)，U減小，由，則C增大。 ［告知學(xué)生］板間充滿某種介質(zhì)時(shí)，C會(huì)變?yōu)榘彘g為真空時(shí)的若干倍，這一倍數(shù)叫這種介質(zhì)的介電常數(shù)，用ε表示。精確實(shí)驗(yàn)表明C與ε成正比。課本中給出幾種電介質(zhì)的介電常數(shù)。 ［指出］電容器的電容是由兩個(gè)導(dǎo)體的大小和形狀，兩個(gè)導(dǎo)體的相對(duì)位置及極板間的電介質(zhì)決定的。 ［引言］精確實(shí)驗(yàn)可得電容器的決定式。 ［出示板書］ 決定式：（平行板電容器），式中k為靜電力常量。 說(shuō)明：真空中介電常數(shù)，充滿某種介質(zhì)時(shí)，電容變大為真空時(shí)的倍，是一個(gè)常數(shù)，與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱

8、為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。 所以上式又寫為： 4、常用電容器 ［出示電容器示教板］說(shuō)明電容器從構(gòu)造上看，分固定電容器和可變電容器。 ［投影片出示問(wèn)題］讓學(xué)生圍繞問(wèn)題看書。 ①電解電容器的電容為什么一般較大？ ②可變電容器通過(guò)改變什么因素來(lái)改變電容？ ③課本圖1.7－5甲、乙的電容器上寫著兩個(gè)數(shù)字，它們各表示什么？ ［學(xué)生答］ ①因其介質(zhì)為很薄的一層氧化膜，所以二極板可相距極近，所以電容值大。 ②正對(duì)面積。 ③一個(gè)是電容值，一個(gè)是額定電壓值。加在電容器兩極上的電壓超過(guò)某一值（擊穿電壓）時(shí)，板間電介質(zhì)被擊穿。額定電壓應(yīng)小于擊穿電壓，電容器工作時(shí)的電壓不應(yīng)超過(guò)額定值。 ［指出］電

9、容值及額定電壓值是電容器的兩個(gè)重要參量。使用前，應(yīng)看清它的這兩個(gè)參量才能正確使用。其他電器元件也有它的參量，學(xué)生應(yīng)養(yǎng)成使用前先了解它們的參量的習(xí)慣。 電解電容器的正負(fù)極不能接錯(cuò)。如課本圖1.7－5乙中的電解電容器兩個(gè)引線一長(zhǎng)一短，短者為負(fù)，使用時(shí)注意區(qū)分。 讓學(xué)生注意各種電容器的表示符號(hào)。 課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)，主要學(xué)了以下幾點(diǎn)： 1、電容器的充電：電容器與電源相連，電源能量→電場(chǎng)能 電容器的放電：電容器與導(dǎo)線相連，電場(chǎng)能→其他形式能 2、電容：描述電容器容納電荷的本領(lǐng)。 ，C不由 Q、U決定 ，C由、S、d電容器自身因素決定。 3、學(xué)到了一種處理問(wèn)題的方法：遇

10、到不易理解的問(wèn)題可以用熟知的東西類比理解 實(shí)例探究 ☆基本概念和規(guī)律的應(yīng)用 【例1】平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連，在這種情況下，如增大兩板間距d，則板間電勢(shì)差U、電容器所帶電量Q，板間場(chǎng)強(qiáng)E各如何改變？ 平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如增大d，則U、Q、E各如何改變？ 解析：充電后，繼續(xù)保持電容器與電源相連，電容器兩板間電勢(shì)差U不變.如增大d，則由，C將減小，再，Q減小，依E=U/d，E將增大。 【例2】平行板電容器充電后，與電池兩極斷開連接，當(dāng)兩極板間的距離減小時(shí) （ ） A．電容器的電容C變大 B．電容器極板的帶電量Q變

11、大 C．電容器兩極間的電勢(shì)差U變大 D．電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E不變 解析：平行板電容器的電容。當(dāng)兩極間距離d減小時(shí)，電容C變大，選項(xiàng)A正確。 充電后，切斷電容器與電源的連接，電容器所帶電荷量Q不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤。減小d，C增大而使U減小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由，則E不變，選項(xiàng)D正確。 答案：A、D 說(shuō)明：求解平行板電容器問(wèn)題，首先要分清是U不變還是Q不變，然后用確定C的變化，再用確定Q或U的變化，最后用確定E的變化。記住兩個(gè)結(jié)論：①保持電容器和電源連接，U不變；②電容器充電后斷開電源，Q不變。 ☆電容器知識(shí)的綜合應(yīng)用 【例3】如圖所示，S閉合的瞬間和平行板電容器充電穩(wěn)定后增大兩

12、極板距離的過(guò)程中，對(duì)電阻R來(lái)說(shuō)，有無(wú)電流通過(guò)，如果有，方向怎樣? 解析：S接通的瞬間，盡管電流無(wú)法通過(guò)電容器，但電容器充電，即上板充正電，下板充負(fù)電，故R上有從A到B的電流。待充電完畢后，由于U不變，增大兩極板間距離d，C變小，也變小，故電容器放電，R上有從B到A的電流。 說(shuō)明：電容器充電、放電過(guò)程中，即電容器的電量變化時(shí)，電路中會(huì)形成瞬間電流。 ★課余作業(yè) 書面完成課本“問(wèn)題與練習(xí)”第2、3題；思考并回答第1、4題。 ★教學(xué)體會(huì) 電容器雖不屬本章教學(xué)的重點(diǎn)，但近年高考中平行板電容器的命題頻率較高，且本章在高考考查中最頻繁的帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，其中的勻強(qiáng)電場(chǎng)一般就采用平行板電容器帶電后產(chǎn)生。所以電容器這一節(jié)的教學(xué)也很關(guān)鍵。 電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的，所以電容是本節(jié)的重點(diǎn)。為了便于大家正確理解電容，教材采用了利用水容器作比喻，使大家可以根據(jù)生活熟知的東西來(lái)類比學(xué)習(xí)，可以起到好的效果。