高中物理-電容器的電容教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

通過(guò)展示各種線路板使學(xué)生對(duì)電容器產(chǎn)生感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)產(chǎn)生好奇心和對(duì)知識(shí)的渴望。通過(guò)紙質(zhì)電容器的構(gòu)造說(shuō)明初步認(rèn)識(shí)電容器。進(jìn)而引入課題展示本節(jié)教學(xué)目標(biāo)及重難點(diǎn)。1．介紹電容器的基本結(jié)構(gòu)組成拆開(kāi)一個(gè)電容器，讓學(xué)生觀察電容器的基本構(gòu)成，利用課件進(jìn)行總結(jié)電容器的結(jié)構(gòu)、符號(hào)。2．指導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充電、放電過(guò)程，加強(qiáng)對(duì)電容器基本工作流程的了解。儲(chǔ)存電荷并在需要時(shí)快速釋放電荷是電容器的基本工作流程。投影實(shí)驗(yàn)電路圖。

3、進(jìn)行理論分析總結(jié)。電容器所帶的電荷量為一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值，用Q表示。兩個(gè)極板間存在電場(chǎng)，兩個(gè)極板間的電勢(shì)差用U表示。保持與外電路斷開(kāi)時(shí)，電容器所帶的電荷量不變。4．通過(guò)比值定義法得到電容的概念，利用類(lèi)比法進(jìn)一步分析比較，加深學(xué)生對(duì)電容的物理意義的理解。①定義：電容器所帶的電荷量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。②公式：C

=③物理意義：電容在數(shù)值上等于使電容器的兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量。引導(dǎo)學(xué)生與水容器類(lèi)比：——C表示電容器容納電荷的本領(lǐng)大小。④單位：法拉（法），符號(hào)：F1F

=106

μF=1012

pF

⑤比值定義法：C與Q、U無(wú)關(guān)，定義式提供了一種測(cè)量的方法。

5．由實(shí)際生活需要出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主探究影響平行板電容器電容的可能因素問(wèn)：為獲得較大電容值的電容器，首先應(yīng)解決什么問(wèn)題？提示：幾乎所有的電容器都是平行板電容器的變形。展示平行板電容器實(shí)物，鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想、假設(shè)。問(wèn)：可能與那些因素有關(guān)？

引導(dǎo)學(xué)生對(duì)提出的各種可能因素進(jìn)行評(píng)價(jià)、梳理、總結(jié)指導(dǎo)學(xué)生注意以下問(wèn)題的解決：采用什么方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？如何給平行板電容器充電？沒(méi)有提供直接測(cè)量電容的儀器怎么辦？如何保證電容器所帶的電荷量不變？怎樣測(cè)量電容器兩極板間的電勢(shì)差？能用電壓表嗎？

教師與學(xué)生共同討論方案的科學(xué)性、可行性。6．得出結(jié)論，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用結(jié)論，加深理解。給出由理論分析得到的平行板電容器電容的表達(dá)式。①平行板電容器的決定式：---

ε電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。②兩個(gè)公式的比較C=

——定義式——決定式

7．介紹常見(jiàn)的電容器利用多種電容器實(shí)物和多媒體課件，向?qū)W生簡(jiǎn)要介紹常用電容器及擊穿電壓、工作電壓的概念。利用多媒體課件模擬過(guò)度充電現(xiàn)象，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)擊穿電壓的理解。

指導(dǎo)學(xué)生把課前上網(wǎng)查找的信息資料進(jìn)行討論交流。

三．教師點(diǎn)評(píng)，引導(dǎo)學(xué)生自我小結(jié)引導(dǎo)學(xué)生從以下兩方面進(jìn)行自我小結(jié)：本節(jié)課學(xué)到了那些物理知識(shí)？通過(guò)本節(jié)課的探究學(xué)習(xí)，接觸到了那些物理學(xué)的研究方法？學(xué)生在日常生活中是可以見(jiàn)到電容器的，但學(xué)生對(duì)電容器的功能和相關(guān)性質(zhì)是很陌生的。學(xué)生對(duì)電容器電量和電壓的關(guān)系不太清楚，很難理解電容的概念。本節(jié)課學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很濃，積極性很高，學(xué)生敢于探索和質(zhì)疑、答疑，知識(shí)掌握基本到位，能初步應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解答問(wèn)題，效果較好。《電容器、電容》是電場(chǎng)這一章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在教材中占有很重要地位。它是學(xué)完勻強(qiáng)電場(chǎng)后的一個(gè)重要應(yīng)用，也是后面學(xué)習(xí)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、交流電路（電容對(duì)交流電的影響）的預(yù)備知識(shí)，在教材中起承上啟下的作用。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)很關(guān)鍵.電容器的電容教師寄語(yǔ)：'鍥而不舍，金石可鏤。'愿你用釘子精神去鉆研去思考，從而去收獲去成功！

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道電容器的概念,認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電容器,了解電容器的充、放電現(xiàn)象。2.理解電容的概念,掌握電容的定義式、單位,并能應(yīng)用定義式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。3.了解平行板電容器的電容公式,知道影響平行板電容器電容大小的因素4.會(huì)對(duì)平行板電容器問(wèn)題進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)：掌握電容和影響平行板電容器電容的因素

學(xué)習(xí)難點(diǎn)：對(duì)平行板電容器問(wèn)題進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析【預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)】：一、電容器和電容1.電容器：兩個(gè)彼此_____又_________的導(dǎo)體,組成一個(gè)電容器。2.充、放電過(guò)程：(1)充電：使電容器_____的過(guò)程。(2)放電：通過(guò)兩極板正、負(fù)電的_____使電容器不帶電。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(shì)差U的_____,公式為_(kāi)_____。(2)物理意義：表示電容器_____________的大小。(3)單位：在國(guó)際單位制中是法拉(F),1F=1C/V,1F=___μF=____pF。【自我思悟】1.照相機(jī)的閃光燈是通過(guò)電容器供電的,拍照前先對(duì)電容器充電,拍照時(shí)電容器瞬間放電,閃光燈發(fā)出耀眼的白光。照相機(jī)每次閃光前后,能量發(fā)生怎樣的變化?2.能否根據(jù)電容公式C=得出“電容器的電容與它所帶電荷量成正比,與極板間的電勢(shì)差成反比”的結(jié)論?(4)．電容的電容與電容器所帶電荷量______，與電容器的電壓_______，由電容器______決定二、平行板電容器的電容和常用電容器1.平行板電容器：(1)結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)_________且彼此絕緣的金屬板構(gòu)成。(2)電容的決定因素：電容C與兩極板間的相對(duì)介電常數(shù)εr成_____,跟極板的正對(duì)面積S成_____,跟極板間的距離d成_____。(3)電容的決定式：C=______,εr為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。當(dāng)兩極板間是真空時(shí)：C=______,式中k為靜電力常量。2、認(rèn)識(shí)常見(jiàn)電容器

（1）、常見(jiàn)的固定電容器有______

和

_________

，其符號(hào)分別是

___

、____（

2）、可變電容器是改變

______

從而改變其電容的，其符號(hào)是

__________

3、.電容器的額定電壓和擊穿電壓：(1)額定電壓：電容器能夠_____________時(shí)的電壓。(2)擊穿電壓：電介質(zhì)被_____時(shí)在電容器兩極板上的極限電壓,若電壓超過(guò)這一限度,則電容器就會(huì)損壞?！咀晕宜嘉颉?.將平行板電容器兩極板間的距離增大時(shí),電容怎樣變化?2.平行板電容器充電后移去電池,將兩極板間的距離減小一半,則兩極板間的電勢(shì)差怎樣變化?三、電容器的兩類(lèi)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程分析

1.主要的理論論據(jù)

(1)平行板電容器的電容C與板距d、正對(duì)面積S、介質(zhì)介電常數(shù)ε間的關(guān)系

C=(2)平行板電容器內(nèi)部是勻強(qiáng)電場(chǎng),所以場(chǎng)強(qiáng)

E=U/d

.

(3)電容器所帶電荷量Q=CU.

(4)由以上三式得E=_____,該式常用于Q保持不變的情況中.

2.電容器的動(dòng)態(tài)分析的兩種情況

(1)定電壓?jiǎn)栴}:平行板電容器充電后,繼續(xù)與電源的兩極相連,因此兩極板間的電壓不變,當(dāng)電容器的d、S、ε變化時(shí),將引起電容器的C、Q、E的變化.(U不變)

C=

Q=

E=

(2)定電量問(wèn)題:平行板電容器充電后,切斷與電源的連接,因此電容器帶電荷量Q不變,當(dāng)電容器的d、S、ε變化時(shí),將引起電容器的C、U、E變化.(Q不變)

C=

U=

E=

一、電容器充、放電過(guò)程的特點(diǎn)【示范題】(多選)關(guān)于電容器的充、放電,下列說(shuō)法中正確的是()A.充、放電過(guò)程中,外電路有瞬時(shí)電流B.充、放電過(guò)程中,外電路有恒定電流C.充電過(guò)程中電源提供的電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.放電過(guò)程中電容器中的電場(chǎng)能逐漸減少【通關(guān)1+1】1.(多選)下列關(guān)于電容器的敘述正確的是()A.電容器是儲(chǔ)存電荷和電能的元件,只有帶電的容器才稱(chēng)為電容器B.兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體,可以組成一個(gè)電容器,前提是兩個(gè)導(dǎo)體需帶電C.充電過(guò)程是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能,儲(chǔ)存在電容器中D.放電過(guò)程是將儲(chǔ)存在電容器中的電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2.如圖所示實(shí)驗(yàn)中,關(guān)于平行板電容器的充、放電,下列說(shuō)法正確的是()A.開(kāi)關(guān)接1時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶正電B.開(kāi)關(guān)接1時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶負(fù)電C.開(kāi)關(guān)接2時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶正電D.開(kāi)關(guān)接2時(shí),平行板電容器充電,且上極板帶負(fù)電二、對(duì)電容的理解【示范題】、對(duì)于一個(gè)電容器，下列說(shuō)法中正確的是

(

)．

Ａ、電容器所帶的電量越多，電容越大

Ｂ、電容器兩極板間的電勢(shì)差越大，電容越大

Ｃ、電容器所帶的電量增加一倍，兩極板間的電勢(shì)差也增加一倍

Ｄ、電容器兩極板間的電勢(shì)差減小到原來(lái)的1/2，它的電容也減小到原來(lái)的1/2

【通關(guān)1+1】1、一個(gè)電容器，帶了電量Q后，兩極板電勢(shì)差為U，若它帶的電量減少Q(mào)/2，則

A．電容為原來(lái)的1/2，兩極板電壓不變

B．電容為原來(lái)2倍，兩極板電壓不變

C．電容不變，兩極板電壓是原來(lái)的1/2

D．電容不變，兩極板電壓是原來(lái)的2倍2.(多選)對(duì)于給定的電容器,描述其電容C、電荷量Q、電壓U之間的相應(yīng)關(guān)系的圖像正確的()三、平行板電容器的兩類(lèi)問(wèn)題【示范題】(2012·江蘇高考)一充電后的平行板電容器保持兩極板的正對(duì)面積、間距和電荷量不變,在兩極板間插入一電介質(zhì),其電容C和兩極板間的電勢(shì)差U的變化情況是()A.C和U均增大B.C增大,U減小C.C減小,U增大 D.C和U均減小【示范題】.(多選)如圖所示是一個(gè)由電池、電阻R、電鍵K與平行板電容器組成的串聯(lián)電路,電鍵閉合。在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中()A.電阻R中沒(méi)有電流B.電容器的電容變小C.電阻R中有從a流向b的電流D.電阻R中有從b流向a的電流【通關(guān)1+1】1、(多選)(2014·煙臺(tái)高二檢測(cè))用控制變量法可以研究影響平行板電容器電容的因素(如圖所示)。設(shè)兩極板正對(duì)面積為S,極板間的距離為d,靜電計(jì)指針偏角為θ。實(shí)驗(yàn)中,極板所帶電荷量不變,若()A.保持S不變,增大d,則θ變大B.保持S不變,增大d,則θ變小C.保持d不變,減小S,則θ變小D.保持d不變,減小S,則θ變大2.(2014·武威高二檢測(cè))如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中,極板A接地,平行板電容器的極板B與一個(gè)靈敏的靜電計(jì)相接。將A極板向左移動(dòng),增大電容器兩極板間的距離時(shí),電容器所帶的電量Q、電容C、兩極板間的電勢(shì)差U、電容器兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況是()A.Q變小,C不變,U不變,E變小B.Q變小,C變小,U不變,E不變C.Q不變,C變小,U變大,E不變D.Q不變,C變小,U變大,E變小四、帶電粒子在電容器極板間的力學(xué)問(wèn)題【示范題】如圖所示,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、帶電荷量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下說(shuō)法正確的是()A.若將上板A向左平移一小段位移,則油滴向下加速運(yùn)動(dòng),G中有a→b的電流B.若將上板A向上平移一小段位移,則油滴向下加速運(yùn)動(dòng),G中有b→a的電流C.若將下板B向下平移一小段位移,則油滴向上加速運(yùn)動(dòng),G中有b→a的電流D.若將S斷開(kāi),則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng),G中無(wú)電流通過(guò)【通關(guān)1+1】1、如圖所示,一平行板電容器充電后與電源斷開(kāi),負(fù)極

板接地,在兩極板間有一正電荷(電荷量很小)固定在P點(diǎn).以E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng),U表示電容器的電壓,Ep表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能.若保持負(fù)極板不動(dòng),將正極板移到圖中虛線所示位置,則：(

)A.U變小,E不變

B.E變大,Ep不變

C.U變大,Ep不變

D.U不變,Ep不變

2、如右圖所示，平行板電容器與電動(dòng)勢(shì)為E的直流電源（內(nèi)阻不計(jì)）連接，下極板接地；一帶電液滴位于電容器中的P點(diǎn)且恰好處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動(dòng)一小段距離（

）

A．帶電液滴將沿豎直方向向上運(yùn)動(dòng)

B．P點(diǎn)的電勢(shì)將降低

C．帶電油滴的電勢(shì)能將減小

D．若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大五、電容器的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題

【示范題】傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)應(yīng)用到宇宙開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以及家庭生活等各種領(lǐng)域．如下圖所示為幾種電容式傳感器，其中通過(guò)改變電容器兩極間距離而引起電容變化的是(

)

【通關(guān)1+1】1.(多選)如圖所示,當(dāng)被測(cè)物體在左右方向發(fā)生位移時(shí),電介質(zhì)板隨之在電容器兩極板之間移動(dòng)。如果測(cè)出了電容的變化,就能知道物體位移的變化。若電容器的電容變大,則物體的位移可能的變化是()A.加速向右移動(dòng) B.加速向左移動(dòng)C.減速向右移動(dòng) D.減速向左移動(dòng)2、如圖所示是電腦鍵盤(pán)上A鍵的結(jié)構(gòu)圖,它是通過(guò)改變電容器的哪個(gè)因素來(lái)改變電容大小的?【檢測(cè)題】1.(多選)由電容器電容的定義式,可知()A.若電容器不帶電,則電容C一定為零B.電容C與所帶的電荷量Q成正比,與電壓U成反比C.電容C與所帶的電荷量Q的多少無(wú)關(guān)D.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電壓增加1V時(shí)所需增加的電荷量2、(2014·南京高二檢測(cè))如圖所示,彼此絕緣的同軸金屬圓管和圓柱分別帶上等量的異種電荷Q后,兩導(dǎo)體間的電勢(shì)差為U,若兩導(dǎo)體分別帶上+2Q和-2Q的電荷,則它們間的電勢(shì)差為()A.2UB.4UC.8UD.16U、3、(多選)平行板A、B組成電容器,充電后與靜電計(jì)相連,要使靜電計(jì)指針張角變大,下列措施可行的是()A.A板向上移動(dòng)B.B板向右移動(dòng)C.A、B板間插入電介質(zhì) D.減少極板上的電荷量4.(多選)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所示,接通開(kāi)關(guān)S,電源即給電容器充電。則()A.保持S接通,減小兩極板間的距離,則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)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(kāi)S,減小兩極板間的距離,則兩極板間的電勢(shì)差減小D.斷開(kāi)S,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則兩極板間的電勢(shì)差增大5、(2014·威海高二檢測(cè))如圖所示,平行板電容器C與一電源E連接,P為一自動(dòng)控制元件,只有自a向b的電流通過(guò)P時(shí),P才會(huì)自動(dòng)控制外電路,關(guān)于該電路的工作原理,下列敘述正確的是()A.當(dāng)電鍵S閉合后,增大平行板電容器兩板間距離,P會(huì)對(duì)外電路起到控制作用B.當(dāng)電鍵S閉合后,減小平行板電容器兩板間距離,P會(huì)對(duì)外電路起到控制作用C.將電鍵S斷開(kāi),增大平行板電容器兩板間距離,P會(huì)對(duì)外電路起到控制作用D.將電鍵S斷開(kāi),減小平行板電容器兩板間距離,P會(huì)對(duì)外電路起到控制作用6、(多選)如圖所示,用靜電計(jì)可以測(cè)量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差U。在保持極板上的電荷量Q不變的條件下,下列判斷正確的是()A.若將一定厚度的金屬片插入兩極板間,靜電計(jì)的指針張角變小B.將A板稍微上移,靜電計(jì)指針張角將變大C.減小兩極板之間的距離的同時(shí)將A板稍微上移,靜電計(jì)指針張角將變大D.若將玻璃板插入兩極板之間,則靜電計(jì)指針張角變大7、平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合電鍵K，電容器充電，這時(shí)懸偏離豎直方向的夾角為，如圖所示，則（

）

A.

保持開(kāi)關(guān)S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則角θ增大；

B．保持開(kāi)關(guān)S閉合，帶正電的A板向B板靠近，則角θ不變；

C．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，帶正電的A板向B板靠近，則角θ增大；

D．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，帶正電的A板向B板靠近，則角θ不變【課下過(guò)關(guān)題】1、對(duì)于一個(gè)電容器，下列說(shuō)法中正確的是

Ａ、電容器所帶的電量越多，電容越大

Ｂ、電容器兩極板間的電勢(shì)差越大，電容越大

Ｃ、電容器所帶的電量增加一倍，兩極板間的電勢(shì)差也增加一倍

Ｄ、電容器兩極板間的電勢(shì)差減小到原來(lái)的1/2，它的電容也減小到原來(lái)的1/2

2、一個(gè)電容器，帶了電量Q后，兩極板電勢(shì)差為U，若它帶的電量減少Q(mào)/2，則

A．電容為原來(lái)的1/2，兩極板電壓不變

B．電容為原來(lái)2倍，兩極板電壓不變

C．電容不變，兩極板電壓是原來(lái)的1/2

D．電容不變，兩極板電壓是原來(lái)的2倍3、如圖所示,讓平行板電容器帶電后,靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度,若不改變A、B兩極板帶的電量而減小兩極板間的距離,同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì),那么靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度

A一定減小

B一定增大

C一定不變

D可能不變Ep現(xiàn)將A、B兩板水平錯(cuò)開(kāi)一段距離（兩板間距不變）則

A．U變大，Ep變大

B．U變小，P變小

C．P變小，變大

D．P變大，變小8、如圖，當(dāng)K閉合后，一帶電微粒在平行板電容器間處于靜止?fàn)顟B(tài)，下列說(shuō)法正確的是

A、保持K閉合，使P滑動(dòng)片向左滑動(dòng)，微粒仍靜止

B、保持K閉合，使P滑動(dòng)片向右滑動(dòng)，微粒向下移動(dòng)

C、打開(kāi)K后，使兩極板靠近，則微粒將向上運(yùn)動(dòng)

D、打開(kāi)K后，使兩極板靠近，則微粒仍保持靜止9、如圖所示，兩塊帶等量異種電荷的金屬板相距d且豎直放置。兩板間電壓為U，板上帶電量為Q。一個(gè)質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子從兩板上端的中點(diǎn)處以速度v0豎直向下射入電場(chǎng)，打在右板上的M處，不計(jì)重力。若把右板向右平移d/2而帶電粒子仍從原處豎直向下射入電場(chǎng)，要使粒子仍打在M點(diǎn)，可以

A．

保持Q、m、v0不變，減小q

B．

保持U、v0不變，減小q

/m

C．

保持U、q、m不變，減小v0

D．

保持U、q、m不變，增大v010、一電容器原來(lái)帶有2.0×10-8

C的電量,它的電容為20pF.如果