2020屆高中物理 第8節(jié) 電容器與電容教學(xué)過程一 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單的電容器。下面以平行板電容器為例來學(xué)習(xí)有關(guān)電容器的一些基本知識。 （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)電荷中和的過程。 ［指出］兩過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，具

2、有電場能，你能分析一下充電、放電過程能量如何轉(zhuǎn)化？ ［學(xué)生分析得］充電：電源能量→電場能；放電：電場能→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值. ［過渡］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。對上述問題，不能在電壓不同這種不對等情況下比較電量。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——電容來描述。 ［投影］電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差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：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)：測量電勢差。它的金屬球接一導(dǎo)體，金屬外殼接另一導(dǎo)體，從指針的偏角可測出兩導(dǎo)體間的電勢差。 ［演示］將平行

6、板電容器的一板A固定于鐵架臺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)對電容器充電，同時(shí)也沒有導(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。 ［投影片出示問題］讓學(xué)生圍繞問題看書。 ①電解電容器的電容為什么一般較大？ ②可變電容器通過改變什么因素來改變電容？ 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。 課堂總結(jié)、點(diǎn)評 通過本節(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→電場能 電容器的放電：電容器與導(dǎo)線相連，電場能→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)到了一種處理問題的方法：遇

10、到不易理解的問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，則板間電勢差U、電容器所帶電量Q，板間場強(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差U變大 D．電容器兩極板間的電場強(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 說明：求解平行板電容器問題，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、極板距離的過程中，對電阻R來說，有無電流通過，如果有，方向怎樣? 解析：S接通的瞬間，盡管電流無法通過電容器，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。 說明：電容器充電、放電過程中，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)電場中的運(yùn)動(dòng)，其中的勻強(qiáng)電場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)生活熟知的東西來類比學(xué)習(xí)，可以起到好的效果。