人教版高中选修3-1第1章第8节电容器的电容（教案）.doc

第1章第8节 电容器的电容 ‎ ‎ ‎【知识与技能】‎ ‎1．知道什么是电容器及常见的电容器 ‎2．知道电容器充电和放电时的电流情况 ‎3．理解电容器电容的概念及物理意义 ‎【过程与方法】‎ 通过观察视频，了解电容器的构造和特点，通过类比法理解电容器的电容概念。‎ ‎【情感态度与价值观】‎ ‎1．培养学生互相讨论，互相协助，大胆创新的精神。‎ ‎2．渗透内因决定事物本质的哲学观点,‎ ‎3．展示电容器两极带等量异种电荷，让学生体会物理学中的对称美 ‎【教学过程】‎ ‎★重难点一、电容器和电容★‎ 一、电容器 ‎1．电容器的功能和构造 ‎(1)功能：储存电荷和电能的元件 ‎(2)构造：两个彼此绝缘又互相靠近的导体组成一个电容器 ‎(3)平行板电容器：两块彼此隔开平行放置的金属板构成的最简单的电容器．两块金属板称为电容器的两极．‎ ‎(4)电容器的电荷量：电容器工作时，它的两块金属板的相对表面总是分别带上等量异种电荷＋Q和－Q，任意一块极板所带电荷量的绝对值．叫做电容器的电荷量．‎ ‎2．电容器的充电和放电 ‎(1)充电：电源使电容器的两极板带上等量异种电荷的过程．如图甲．‎ ‎(2)放电：用导线将充好电的电容器的两极板相连，使两极板的异种电荷中和的过程，如图乙．‎ ‎(3)电容器充放电时的能量转化：充电后，电容器储存了电能．放电时，储存的电能释放出来，转化为其他形式的能．‎ 二、电容 ‎1．定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫做电容器的电容．‎ ‎2．定义式：C＝.‎ ‎3．物理意义：电容是描述电容器储存电荷能力的物理量．‎ ‎4．单位：法拉，简称法，符号F，还有微法(μF)和皮法(pF)，关系1 F＝106μF＝1012 pF.‎ ‎5．对电容定义式C＝的理解 ‎(1)电容由电容器本身的构造决定 电容器的电容是反映电容器容纳电荷本领大小的物理量，用比值C＝来定义，但它却与Q、U无关，是由电容器自身的构造决定的，即使电容器不带电，其电容仍然存在，并且是一个确定的量．‎ ‎(2)定义式C＝表明，电容器所带的电荷量由电容器的电容和电容器两极板间的电势差U决定，Q与U成正比．与C成正比．但不能说电容C与Q成正比，与U成反比．‎ ‎6．通过Q U图象来理解C＝ 电容的Q U图象是一条过原点的直线，其斜率等于电容器的电容．其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两极板间的电势差，可以看出，电容器电容也可以表示为C＝，即电容器的电容的大小在数值上等于两极板间的电压增加(或减小)1 V所需增加(或减小)的电荷量．‎ 三、常见的电容器 ‎1．电容器的种类 ‎(1)按电容是否可变 ‎①固定电容器：固定电容器的电容是固定不变的，如聚苯乙烯电容器和电解电容器．‎ ‎②可变电容器：是一种可以改变电容大小的电容器，通常由两组铝片组成，其中一组固定不动的叫定片，另一组可以转动的叫动片，转动动片时，两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变．可变电容器的绝缘物质通常为空气或塑料介质．‎ ‎(2)按照电介质不同 有纸介电容器、陶瓷电容器和电解电容器等 ‎2．电容器的符号 ‎(1)固定电容器：符号为“”‎ ‎(2)可变电容器：符号为“”‎ ‎(3)电解电容器：符号为“”‎ ‎3．击穿电压和额定电压 ‎(1)击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压．‎ ‎(2)额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压．电容器外壳上标的就是额定电压，它比击穿电压要低．‎ ‎【典型例题】如右图所示连接电路，电源电动势为6V，先使开关S与1端相连，电源箱电容器充电，这个过程可以瞬间完成，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，电流传感器将测得的电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的图线如图所示，据此图可估算电容器释放的电荷量，并进而估算电容器的电容为 A．0.2F B． C． D．‎ ‎【答案】D ‎★重难点二、平行板电容器★‎ 一、平行板电容器 ‎1．平行板电容器 ‎(1)基本结构：由两块彼此绝缘、互相靠近的平行金属板组成，是最简单的，也是最基本的电容器．‎ ‎(2)板间电场：板间(除边缘外)形成匀强电场，电场强度大小为E＝U/d，方向垂直极板平面．‎ ‎2．平行板电容器的电容大小的决定因素探究 ‎(1)方法：采取控制变量法，在电容器带电荷量Q不变的情况下，只改变电容器的极板正对面积S，板间距离d，板间电介质εr中的一个量．‎ ‎(2)静电计电势差的意义：由于静电计的金属球与其中一个极板相连，两者电势相等，静电计的金属外壳与另一个极板相连(或同时接地)，两者电势相等．所以静电计的电势差实质上也反映了电容器两极板间的电势差的大小．‎ ‎3．平行板电容器的电容(实验结论)‎ 平行板电容器的电容C与极板的正对面积S及板间的电介质的相对介电常数εr成正比，与极板间距离d成反比，则C＝.‎ ‎4．C＝与C＝的比较 公式 内容 C＝ C＝ 公式特点 定义式 决定式 意义 对某电容器Q∝U，但＝C不变，反映容纳电荷的本领 平行板电容器，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由Q/U来量度，由本身的结构(如平行板电容器的εr、S、d等因素)来决定 ‎【特别提醒】‎ ‎(1)上述实验只能证明电容C与εr、S和d有关，公式C＝是进一步精确实验得出的．式中的k为静电力常量．‎ ‎(2)公式中，εr是一个常数，与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电常数．真空的相对介电常数为1，空气的相对介电常数与1十分接近．‎ ‎(3)公式C＝为平行板电容器的决定式，此式表明电容器C完全由电容器本身决定，与电容器所带电荷量Q及极板间电压U无关．‎ 二、平行板电容器的动态分析 ‎1．两类基本问题 ‎(1)电容器和一电源相连，让电容器的某一物理量发生变化，求其他物理量的变化。处理原则：电容器上的电压不变。‎ ‎(2)电容器和电源连接后再断开，电容器的某一物理量发生变化，求其他物理量的变化。处理原则：电容器上的电荷量不变。‎ ‎2．处理思路 ‎(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变。‎ ‎(2)用决定式C＝分析平行板电容器电容的变化。‎ ‎(3)用定义式C＝分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化。‎ ‎(4)用E＝分析电容器极板间场强的变化。‎ ‎3．电容器动态变化的两类问题比较 分类 充电后与电池两极相连 充电后与电池两极断开 不变量 U Q d变大 C变小Q变小E变小 C变小U变大E不变 S变大 C变大Q变大E不变 C变大U变小E变小 εr变大 C变大Q变大E不变 C变大U变小E变小 ‎【特别提醒】‎ 讨论与电容器相关的各物理量的变化依据主要有三个：‎ ‎(1)平行板电容器的电容的决定式C＝.‎ ‎(2)平行板电容器内部是匀强电场E＝.‎ ‎(3)电容器所带电量Q＝CU.‎ ‎【典型例题】（多选）如图所示，平行板电容器 A、B 间有一带电油滴 P 正好静止在极板正中间，现将 B 板向下移动一点，其它条件不变，则 A．油滴将向下加速，电流计中电流由 b 流向 a B．油滴将向下加速，电流计中电流由 a 流向 b C．油滴运动的过程中电势能将增大 D．油滴运动的过程中电势能将减少 ‎【答案】BC