2022年人教版高中選修3-1 第1章第8節(jié) 電容器的電容（教案）

2022年人教版高中選修3-1 第1章第8節(jié) 電容器的電容（教案）【知識與技能】1知道什么是電容器及常見的電容器2知道電容器充電和放電時的電流情況3理解電容器電容的概念及物理意義【過程與方法】通過觀察視頻，了解電容器的構造和特點，通過類比法理解電容器的電容概念?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】1培養(yǎng)學生互相討論，互相協(xié)助，大膽創(chuàng)新的精神。2滲透內(nèi)因決定事物本質(zhì)的哲學觀點,3展示電容器兩極帶等量異種電荷，讓學生體會物理學中的對稱美【教學過程】重難點一、電容器和電容一、電容器1電容器的功能和構造(1)功能：儲存電荷和電能的元件(2)構造：兩個彼此絕緣又互相靠近的導體組成一個電容器(3)平行板電容器：兩塊彼此隔開平行放置的金屬板構成的最簡單的電容器兩塊金屬板稱為電容器的兩極(4)電容器的電荷量：電容器工作時，它的兩塊金屬板的相對表面總是分別帶上等量異種電荷Q和Q，任意一塊極板所帶電荷量的絕對值叫做電容器的電荷量2電容器的充電和放電(1)充電：電源使電容器的兩極板帶上等量異種電荷的過程如圖甲(2)放電：用導線將充好電的電容器的兩極板相連，使兩極板的異種電荷中和的過程，如圖乙(3)電容器充放電時的能量轉(zhuǎn)化：充電后，電容器儲存了電能放電時，儲存的電能釋放出來，轉(zhuǎn)化為其他形式的能二、電容1定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間電勢差U的比值，叫做電容器的電容2定義式：C.3物理意義：電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量4單位：法拉，簡稱法，符號F，還有微法(F)和皮法(pF)，關系1 F106F1012 pF.5對電容定義式C的理解(1)電容由電容器本身的構造決定電容器的電容是反映電容器容納電荷本領大小的物理量，用比值C來定義，但它卻與Q、U無關，是由電容器自身的構造決定的，即使電容器不帶電，其電容仍然存在，并且是一個確定的量(2)定義式C表明，電容器所帶的電荷量由電容器的電容和電容器兩極板間的電勢差U決定，Q與U成正比與C成正比但不能說電容C與Q成正比，與U成反比6通過Q ­U圖象來理解C電容的Q ­U圖象是一條過原點的直線，其斜率等于電容器的電容其中Q為一個極板上所帶電荷量的絕對值，U為兩極板間的電勢差，可以看出，電容器電容也可以表示為C，即電容器的電容的大小在數(shù)值上等于兩極板間的電壓增加(或減小)1 V所需增加(或減小)的電荷量三、常見的電容器1電容器的種類(1)按電容是否可變固定電容器：固定電容器的電容是固定不變的，如聚苯乙烯電容器和電解電容器可變電容器：是一種可以改變電容大小的電容器，通常由兩組鋁片組成，其中一組固定不動的叫定片，另一組可以轉(zhuǎn)動的叫動片，轉(zhuǎn)動動片時，兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容就隨著改變可變電容器的絕緣物質(zhì)通常為空氣或塑料介質(zhì)(2)按照電介質(zhì)不同有紙介電容器、陶瓷電容器和電解電容器等2電容器的符號(1)固定電容器：符號為“”(2)可變電容器：符號為“”(3)電解電容器：符號為“”3擊穿電壓和額定電壓(1)擊穿電壓：加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓(2)額定電壓：電容器長期工作時所能承受的電壓電容器外殼上標的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低【典型例題】如右圖所示連接電路，電源電動勢為6V，先使開關S與1端相連，電源箱電容器充電，這個過程可以瞬間完成，然后把開關S擲向2端，電容器通過電阻R放電，電流傳感器將測得的電流信息傳入計算機，屏幕上顯示出電流隨時間變化的圖線如圖所示，據(jù)此圖可估算電容器釋放的電荷量，并進而估算電容器的電容為A0.2F B C D【答案】D重難點二、平行板電容器一、平行板電容器1平行板電容器(1)基本結(jié)構：由兩塊彼此絕緣、互相靠近的平行金屬板組成，是最簡單的，也是最基本的電容器(2)板間電場：板間(除邊緣外)形成勻強電場，電場強度大小為EU/d，方向垂直極板平面2平行板電容器的電容大小的決定因素探究(1)方法：采取控制變量法，在電容器帶電荷量Q不變的情況下，只改變電容器的極板正對面積S，板間距離d，板間電介質(zhì)r中的一個量(2)靜電計電勢差的意義：由于靜電計的金屬球與其中一個極板相連，兩者電勢相等，靜電計的金屬外殼與另一個極板相連(或同時接地)，兩者電勢相等所以靜電計的電勢差實質(zhì)上也反映了電容器兩極板間的電勢差的大小3平行板電容器的電容(實驗結(jié)論)平行板電容器的電容C與極板的正對面積S及板間的電介質(zhì)的相對介電常數(shù)r成正比，與極板間距離d成反比，則C.4C與C的比較公式內(nèi)容CC公式特點定義式?jīng)Q定式意義對某電容器QU，但C不變，反映容納電荷的本領平行板電容器，Cr，CS，C，反映了影響電容大小的因素聯(lián)系電容器容納電荷的本領由Q/U來量度，由本身的結(jié)構(如平行板電容器的r、S、d等因素)來決定【特別提醒】(1)上述實驗只能證明電容C與r、S和d有關，公式C是進一步精確實驗得出的式中的k為靜電力常量(2)公式中，r是一個常數(shù)，與電介質(zhì)的性質(zhì)有關，稱為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)真空的相對介電常數(shù)為1，空氣的相對介電常數(shù)與1十分接近(3)公式C為平行板電容器的決定式，此式表明電容器C完全由電容器本身決定，與電容器所帶電荷量Q及極板間電壓U無關二、平行板電容器的動態(tài)分析1兩類基本問題(1)電容器和一電源相連，讓電容器的某一物理量發(fā)生變化，求其他物理量的變化。處理原則：電容器上的電壓不變。(2)電容器和電源連接后再斷開，電容器的某一物理量發(fā)生變化，求其他物理量的變化。處理原則：電容器上的電荷量不變。2處理思路(1)確定不變量，分析是電壓不變還是所帶電荷量不變。(2)用決定式C分析平行板電容器電容的變化。(3)用定義式C分析電容器所帶電荷量或兩極板間電壓的變化。(4)用E分析電容器極板間場強的變化。3電容器動態(tài)變化的兩類問題比較分類充電后與電池兩極相連充電后與電池兩極斷開不變量UQd變大C變小Q變小E變小C變小U變大E不變S變大C變大Q變大E不變C變大U變小E變小r變大C變大Q變大E不變C變大U變小E變小【特別提醒】討論與電容器相關的各物理量的變化依據(jù)主要有三個：(1)平行板電容器的電容的決定式C.(2)平行板電容器內(nèi)部是勻強電場E.(3)電容器所帶電量QCU.【典型例題】（多選）如圖所示，平行板電容器 A、B 間有一帶電油滴 P 正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將 B 板向下移動一點，其它條件不變，則A油滴將向下加速，電流計中電流由 b 流向 aB油滴將向下加速，電流計中電流由 a 流向 bC油滴運動的過程中電勢能將增大D油滴運動的過程中電勢能將減少【答案】BC