人教版高中物理選修3-1第一章第8節(jié)電容器的電容學(xué)案

1、人教版高中物理選修3-1第一章第8節(jié)電容器的電容學(xué)案學(xué)員姓名： 年 級：高二 輔導(dǎo)科目：物理課時數(shù)： 學(xué)科教師： 授課日期授課時段組長簽字授課類型TCT星級教學(xué)目的1.知道電容器的概念，認(rèn)識常見的電容器，通過實驗感知電容器的充、放電現(xiàn)象(重點)2理解電容的概念及定義方法，掌握電容的定義、公式、單位，并會應(yīng)用定義式進行簡單的計算(難點)3了解影響平行板電容器大小的因素，了解平行板電容器的電容公式(重點)4知道改變平行板電容器電容大小的方法.重點難點1、理解電容的概念及定義方法，掌握電容的定義、公式、單位，并會應(yīng)用定義式進行簡單的計算(難點)教學(xué)內(nèi)容T同步課堂導(dǎo)入什么是電容器？知識模塊1、電容器和

2、電容1.電容器的組成兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成一電容器2電容器的充放電過程過程充電過程放電過程示意圖定義使電容器帶電的過程中和掉電容器所帶電荷的過程方法將電容器的兩極板與電源兩極相連用導(dǎo)線將電容器的兩極板接通場強變化極板間的場強增強極板間的場強減小能量轉(zhuǎn)化其他能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為其他能3.電容(1)定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，公式為C.。(2)物理意義：表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量(3)單位：1 F106F1012pF.1電容大的電容器帶電量一定多()2電容的單位有F、F、pF,1 F103F106pF.()3電容為C的電容器所帶電荷量為Q，若電荷量增

3、大為2Q，則電容變?yōu)?C.()4電容器放電的過程就是兩極板電荷中和的過程()1電容器所帶電荷量指的是兩個極板所帶電荷量的絕對值之和，這種說法正確嗎？【答案】不正確電容器所帶的電荷量，是指一個極板所帶電荷量的絕對值2根據(jù)公式C，能否說電容C與電容器所帶的電荷量Q成正比，與兩極板間的電勢差U成反比？【答案】電容是用比值法定義的物理量，不能說C與Q成正比，與U成反比照相機上的閃光燈是通過電容器供電的，拍照前先對電容器充電，拍照時電容器瞬間放電，閃光燈發(fā)出耀眼的白光探討1：電容器在充、放電的過程中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？【答案】電容器在充電過程中，由電源獲得的電能儲存在電容器中放電過程中，電場能轉(zhuǎn)化為其他

4、形式的能探討2：電容器所帶電荷量越大，容納電荷的本領(lǐng)一定越大，這種說法對嗎？【答案】不對容納電荷的本領(lǐng)用電容來描述，電容器的電容大，所帶電荷量不一定越大1電容由電容器本身的構(gòu)造決定：電容器的電容是反映電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，用比值C來定義，但它卻是由電容器自身的構(gòu)造決定的，與所帶電荷量Q和所加電壓U無關(guān)即使電容器不帶電，其電容仍然存在，并且是一個確定的值2通過QU圖象來理解C，如圖181所示，在QU圖象中，電容是一條過原點的直線的斜率，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)

5、1 V所需增加(或減少)的電荷量2通過QU圖象來理解C，如圖181所示，在QU圖象中，電容是一條過原點的直線的斜率，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(或減少)的電荷量圖181經(jīng)典例題1電容器是一種常用的電子元件，對電容器認(rèn)識正確的是() A電容器的電容表示其儲存電荷的能力B電容器的電容與它所帶的電荷量成正比C電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比D電容的常用單位有F和pF,1 F103 pF【答案】電容是表示電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量，A正確電容是電容器本身

6、的性質(zhì)，只與正對面積、極板間的距離和電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，與電容器的帶電荷量和兩極板間的電壓無關(guān)，B、C不正確電容器的常用單位的換算關(guān)系是1 F106 pF，D不正確 A2有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3 V，現(xiàn)使它的電荷量減少3104 C，于是電容器兩板間的電壓降為原來的，此電容器的電容是多大？電容器原來的帶電荷量是多少？若電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容是多大？【答案】電容器兩極板間電勢差的變化量為UU3 V2 V由C，得C F1.5104 F150 F設(shè)電容器原來的電荷量為Q，則QCU1.51043 C4.5104 C電容器的電容是由本身決定的，與是否帶電無關(guān)，所以電容器放掉

7、全部電荷后，電容仍然是150 F. 歸納和總結(jié)求解電容器的電容的兩點注意(1)電容器的電容可以根據(jù)C或C求出，但電容器的電容是電容器的屬性，與電容器所帶電荷量Q以及兩極板間的電壓U均無關(guān)C專題(2)定義式的推廣式C，在電壓U變化問題中求電容更快捷知識模塊2、常見電容器及平行板電容器1分類2電容器的額定電壓和擊穿電壓(1)額定電壓：電容器能夠長期正常工作時的電壓(2)擊穿電壓：電介質(zhì)被擊穿時在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過這一限度，則電容器就會損壞3平行板電容器(1)構(gòu)成：由兩個彼此絕緣的平行金屬板構(gòu)成(2)電容的決定因素決定因素：兩板間距離d，兩板的正對面積S，兩板間電介質(zhì)的介電常數(shù)r.

8、關(guān)系式：C.1電容器外殼上標(biāo)的是額定電壓()2電解電容器使用時，正、負(fù)極不能接反()3平行板電容器間插入電介質(zhì)時電容變大()4平行板電容器帶電量為零時，其電容為零()1在選用電容器時應(yīng)注意什么問題？【答案】注意電容器上標(biāo)的兩個參數(shù)即電容和額定電壓2如圖182所示，開關(guān)S與“1”端接觸后，再與“2”端接觸，燈泡是否發(fā)光？怎樣解釋？若發(fā)光，電流方向如何？圖182【答案】當(dāng)電源與“1”接觸，給電容器充電，上極板帶正電荷，下極板帶等量負(fù)電荷，當(dāng)電容器上電壓與電源電壓相同時，充電完畢，當(dāng)接“2”時，電容器通過燈泡放電，放電電流是從正極板流出沿?zé)粝蛳?，隨電荷減少電壓降低、燈泡逐漸變暗，放電完畢，燈泡熄滅電

9、容式觸摸屏的結(jié)構(gòu)示意圖如圖183所示圖183探討1：若電容器兩極板間的電壓不變，用手按外屏?xí)r，兩極間的距離減小，電容怎么變化？電容器帶電量怎么變化？【答案】電容器兩極間的電壓不變，兩極間的距離減小時，電容增大，電容器帶電量增大探討2：若電容器帶電量不變，用手按外屏兩極間的距離減小時，電容器兩極板間的電壓怎么變化？【答案】若電容器帶電量不變，兩極間的距離減小時，電容器的電容增大，電壓減小1公式C和C的比較CC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(lǐng)平行板電容器，Cr，CS，C，反映了影響電容大小的因素適用范圍任何電容器平行板電容器聯(lián)系電容器容納電荷的本領(lǐng)由Q/U來量度，由

10、本身的結(jié)構(gòu)(如平行板電容器的r、S、d等因素)來決定2.電容器的動態(tài)分析(1)兩類情況：一類是平行板電容器始終與電源兩極相連保持電壓U不變，另一類是電容器充電后與電源斷開保持電量Q不變(2)分析思路：經(jīng)典例題3(多選)如圖184所示，兩塊較大的金屬板A、B相距為d，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m，帶電量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說法正確的是()圖184A若將S斷開，則油滴將做自由落體運動，G表中無電流B若將A向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G表中有ba的電流C若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運動，G表中有ba的電流D若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加

11、速運動，G表中有ba的電流【答案】將S斷開，電容器電量不變，板間場強不變，故油滴仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，A錯誤；若S閉合，將A板左移，由E可知，E不變，油滴仍靜止，而電容C變小，電容器極板電量QCU變小電容器放電，則有由ba的電流，故B正確；將A板上移，由E可知，E變小，油滴應(yīng)向下加速運動電容C變小，電容器要放電，則有由ba的電流流過G，故C正確；當(dāng)A板下移時，板間電場強度增大，油滴受的電場力增加，油滴向上加速運動，C增大，電容器要充電，則有由ab的電流流過G，故D錯誤 4如圖185所示，平行板電容器帶有等量異種電荷，與靜電計相連，靜電計金屬外殼和電容器下極板都接地在兩極板間有一固定在P點的點電荷，以

12、E表示兩板間的電場強度，Ep表示點電荷在P點的電勢能，表示靜電計指針的偏角若保持下極板不動，將上極板向下移動一小段距離至圖中虛線位置，則() 圖185A增大，E增大 B增大，Ep不變C減小，Ep增大 D減小，E不變【答案】由題意可知平行板電容器的帶電荷量Q不變，當(dāng)下極板不動，上極板向下移動一段距離時，兩極板間距d減小，則電容C變大，由U可知U變小，則靜電計指針的偏角減小又因為兩板間電場強度E，Q、S不變，則E不變因為E不變，則點電荷從P點移動到下極板(電勢為零)電場力做功不變，電勢能的變化相同，則點電荷在P點的電勢能Ep不變，故只有選項D正確 D歸納和總結(jié)電容器動態(tài)分析的思路(1)確定不變量：

13、是電壓U不變，還是電量Q不變(2)用決定式C分析平行板電容器的電容變化情況(3)用定義式C及變形式QCU，分析電容器帶電量或兩板間電壓變化情況(4)由于U，故勻強電場強度E，可以分析電容器極板間場強變化情況T能力課后作業(yè)1關(guān)于電容器和電容，下列說法正確的是()A電容器所帶電荷量越多，電容越大B電容器兩板間電壓越低，其電容越大C電容器不帶電時，其電容為零D電容器的電容只由它本身的特性決定【答案】電容器所帶電荷量越多，板間電壓越大，但電容不變故A錯誤電容器所帶電荷量越少，兩板間電壓越低，但電容不變故B錯誤電容表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，電容器不帶電時與帶電時，電容相同，其電容不為零，故C錯誤電容

14、表征電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，由電容器本身的特性決定故D正確 2傳感器是自動控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護、交通運輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域下列為幾種電容式傳感器，其中通過改變電容器兩板間距離而引起電容變化的是()【答案】A選項改變的是介質(zhì)，B、D選項改變的是正對面積，C選項改變的是兩板間距離，故C正確 3某電容器上標(biāo)有“1.5 F,9 V”字樣，則()A該電容器所帶電荷量不能超過1.5106 CB該電容器所加電壓不能超過9 VC該電容器擊穿電壓為9 VD當(dāng)給該電容器加4.5 V的電壓時，它的電容值變?yōu)?.75 F【答案】該標(biāo)示值為電容器電容和額定電壓能夠給電容器充的最大

15、電荷量為QCUm1.51069 C1.35105 C電容器電容與所加電壓無關(guān)，因此當(dāng)給電容器加4.5 V的電壓時，其電容值仍為1.5 F.故B正確 4如圖186所示，電源A兩端的電壓恒為6 V，電源B兩端的電壓恒為8 V，當(dāng)開關(guān)S從A扳到B時，通過電流計的電荷量為1.2105 C，則電容器的電容約為() 圖186A2105 FB1.5106 FC6106 FD8.6107 F【答案】當(dāng)開關(guān)S接A時，電容器上極板帶正電，所帶電荷量QCUA，當(dāng)開關(guān)S扳到B時，電容器上極板帶負(fù)電，所帶電荷量QCUB，該過程中通過電流計的電荷量QQQC(UAUB)1.2105 C，解得電容C8.6107 F，選項D正

16、確 5平行板電容器充電后斷開電源，現(xiàn)將其中一塊金屬板沿遠離另一極板的方向平移一小段距離下圖表示此過程中電容器兩極板間電場強度E隨兩極板間距離d的變化關(guān)系，正確的是()【答案】由于平行板電容器充電后斷開電源，電容器所帶電荷量保持不變，兩極板間電場強度E，E隨兩極板間距離d的增大保持不變，C正確，A、B、D錯誤 6.兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連接的電路如圖187所示，接通開關(guān)S，電源即給電容器充電則() 圖187A保持S接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間電場的電場強度減小B保持S接通，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的電荷量增大C斷開S，減小兩極板間的距

17、離，則兩極板間的電勢差增大D斷開S，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則兩極板間的電勢差增大【答案】S接通時，兩極板間電壓不變，減小兩極板間距由E知E增大，故選項A錯誤由C知，插入介質(zhì)C增大，又因QCU知Q增大，故選項B正確S斷開后，電荷量Q不變，板間距減小時電容C增大，由C知，電勢差U減小，故選項C錯誤插入介質(zhì)C增大，U減小，故選項D錯誤 7如圖188所示是測定液面高度h的電容式傳感器示意圖，E為電源，G為靈敏電流計，A為固定的導(dǎo)體芯，B為導(dǎo)體芯外面的一層絕緣物質(zhì)，D為導(dǎo)電液體已知靈敏電流計指針偏轉(zhuǎn)方向與電流方向的關(guān)系為：電流從左邊接線柱流進電流計，指針向左偏如果在導(dǎo)電液體的深度h發(fā)生變化時觀察到指針

18、正向左偏轉(zhuǎn)，則() 圖188A導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在增大B導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在增大C導(dǎo)體芯A所帶電荷量在增加，液體的深度h在減小D導(dǎo)體芯A所帶電荷量在減小，液體的深度h在減小【答案】指針左偏，電容器放電，電荷量減小，由C，又U不變，故C減小由C，S減小，即h減小，故選項D正確 8已知均勻帶電的無窮大平面在真空中激發(fā)電場的場強大小為，其中為平面上單位面積所帶的電荷量，0為常量如圖189所示的平行板電容器，極板正對面積為S，其間為真空，帶電荷量為Q.不計邊緣效應(yīng)時，極板可看做無窮大導(dǎo)體板，則極板間的電場強度大小和兩極板間相互的靜電引力大小分別為()圖189A.

19、和B.和C.和D.和【答案】每塊極板上單位面積所帶的電荷量為，每塊極板產(chǎn)生的電場強度為E，所以兩極板間的電場強度為2E.一塊極板在另一塊極板處產(chǎn)生的電場強度E，故另一塊極板所受的電場力FqEQ，選項D正確 9如圖1810所示，一平行板電容器的兩極板與一電壓恒定的電源相連，極板水平放置，極板間距為d；在下極板上疊放一厚度為l的金屬板，其上部空間有一帶電粒子P靜止在電容器中當(dāng)把金屬板從電容器中快速抽出后，粒子P開始運動重力加速度為g.粒子運動的加速度為() 圖1810A.gB.gC.gD.g【答案】帶電粒子在電容器兩極板間時受到重力和電場力的作用，最初處于靜止?fàn)顟B(tài)，由二力平衡條件可得：mgq；當(dāng)把

20、金屬板從電容器中快速抽出后，電容器兩極板間的電壓不變，但兩極板間的距離發(fā)生了變化，引起電場強度發(fā)生了變化，從而電場力也發(fā)生了變化，粒子受力不再平衡，產(chǎn)生了加速度，根據(jù)牛頓第二定律mamgq，兩式聯(lián)立可得ag. 10.如圖1811所示，平行板電容器與一個恒壓直流電源連接，下極板通過A點接地，一帶正電小球被固定于P點，現(xiàn)將平行板電容器的下極板豎直向下移動一小段距離，則()圖1811A平行板電容器的電容將變大B靜電計指針張角變小C電容器的電荷量不變D帶電小球的電勢能將增大【答案】根據(jù)C知，下極板豎直向下移動一小段距離，即d增大，則電容減小，故A錯誤靜電計測量的是電容器兩端的電勢差，因為電容器始終與電源相連，則電勢差不變，所以靜電計指針張角不變故B錯誤下極板豎直向下移動一小段距離，電容減小，根據(jù)電容的定義式C，電容器與電源保持相連，則U不變，當(dāng)C減小，則Q也減小故C錯誤電勢差不變，d增大，則由公式E分析得知板間電場強度