2022年高二物理 含有電容器的直流電路教案 新人教版選修3-1

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1、2022年高二物理 含有電容器的直流電路教案 新人教版選修3-1一、教學目的1通過實驗和例題的計算理解在直流電路中加入電容器對電路的影響。2學會利用比較的方法來判斷電路動態(tài)變化問題。二、重點和難點1重點：含電容電路的計算。2難點：穩(wěn)定狀態(tài)下，電容支路上的電阻無電壓降；對電容充放電過程的理解及充放電量的計算。三、教具電流表，電壓表，三個電阻，電容器一個，開頭一個，干電池兩節(jié)，導線。四、主要教學過程（一）引入新課復習直流電路的相關知識。1全電路歐姆定律I=E/（R+r）2電阻串并聯(lián)的基本特性。練習：如圖，R1=4，R2=6，R3=3，E=100.5，r=0。求S1閉合前后U1/U1=？（6/7）如

2、果把R3支路加上一個C=30uF的電容器，又會怎樣？為此，我們來復習一下電容器的有關知識。1電容的定義：C=Q/U=Q/U2能充上電的條件是電容器接在與其有電勢差的電路上。電路有變化時，如電路中S打開、閉合時，我們怎么去討論？（二）教學過程例如圖，求：（）閉合開關，求穩(wěn)定后通過的電流；（）將開關斷開，求這以后通過的總電量。分析：（1）S斷開狀態(tài)：（目前狀態(tài)）提問：電勢的高低情況；電流的情況；電容器極板帶電情況。請學生逐一回答。在圖上用不同顏色的粉筆標明電勢的不同。問：進一步提問，為什么這樣？R1兩端的電勢是否相同？答：R1兩端電勢相同。因為沒有構成回路，所以電路中各處電流強度均為零，所以可畫出

3、等勢的情況及帶電情況。問：為什么電流強度為零？答：因為有電流的一個重要條件就是有電勢差。必須明確的一點：在電路剛接上時，相當于把電容器接在了電源上，即有一定的電勢差，所以此時有瞬時的電流，當儲電完畢時，不能再往里裝電荷了，所以不再有電流。這樣，就可得剛才得到的結論，前提是S斷開達到穩(wěn)定狀態(tài)時。此時UC=E=10V U1=0V。閉合開關會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？提示：電容器帶電量發(fā)生了變化，由此我們可以判斷電流的情況？請學生分析。此時，形成了閉合電路，穩(wěn)定后UC=UR2=6V，即R3、C支路可視為斷路。U1=4V，也就是說電容器的帶電量減少了，它要放電，有一系列的調(diào)整過程，最終達到穩(wěn)定，再次畫出等電勢的情

4、況。Q=CUC=CU2=3X10-5X6=1.8X10-4C通過R1的電流:I=E/(R1+R2)=10/10=1A(2)再將開關斷開,會出現(xiàn)什么變化?肯定會有電量的改變,但最終穩(wěn)定后,又相當于將電容器接在了電源上,與開始分析的那個狀態(tài)是一致的。Q=CU=CE=3X10-5X10=3.0X10-4C問：電量增加了，誰提供的？答：應是電源提供的，多出的電量均從電源通過R1提供，充完電后，又無電流。故斷開S，通過R1的總電量為Q=Q�Q=1.2X10-4C提問：R3對計算有無影響？答：沒有，因為穩(wěn)定后無電流流過該支路，所以UR=IR3=0。是不是這樣，可以用一個實驗來看看。介紹實驗電路圖：這

5、個電路與例題中的電路差不多，只是把R3換成一電流表，充當一個電阻，R1、R2換成燈泡L1、L2。操作及觀察到的現(xiàn)象：1電路連接好，打開S，把C再接入，會看到電流表指針向右偏一下，說明有瞬時電流，屬于充電過程。2接通S，電流表指針向左偏，然后回到零位置，L1、L2燈亮，說明電容器放電，再用電壓表連接兩表筆，分別涮UAB，UBD，會發(fā)現(xiàn)UAB=UBD，說明A、B點等勢，也就是說，電路中接不接R3，在計算電量時效果是相同的。3斷開開關，現(xiàn)象是電流表指針向右偏說明電容器又被充電，進而也可知電容器兩極板間的電壓在增大。小結：1充放電是一個動態(tài)變化過程，求電量的增量只需找兩個穩(wěn)定態(tài)，則Q=Q前�Q后

6、。2兩極板間如果電壓增大，則電容器被充電；兩極板間如果電壓減小，則電容器被放電。以上研究的是極板上電量的變化，那么如果是平行板電容器，充電后，則在兩板間存在一個靜電場，可以利用該電場使帶電粒子加速或偏轉。例2如圖所示電路，平行板電容器極板水平放置，今有一質量為m的帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動，現(xiàn)要油滴向上運動，可采用的方法是_。分析：該電路圖可以改畫成如下形式：問：由題目給的已知條件，可以知道些什么？答：因為油滴靜止不動，故qE=mg由電路情況可知，兩極板帶電情況為上+下�（畫出等勢部分），所以油滴帶負電，還可以知道UC=UR4問：電容器取下，對電路有無影響？答：沒有影響，因為此電路穩(wěn)

7、定后可視為斷路。問：現(xiàn)要使油滴上移，實質上是要判斷什么？答：因為油滴受兩個力，而mg恒定不變，所以只需qE，而最終是要R4兩端電壓增大。請同學分析，若R1增大，結果如何？在學生回答同時，給出關系圖。R1IUCDICMIMDUMDUMC還有沒有其它可行的方法？最終答案：R1或R2或R3。（三）課后小結今天這節(jié)課我們所研究的是含有電容器的直流電路，對于電容器的作用可從兩方面來說：利用其電場；利用電容器對電路的某種調(diào)節(jié)作用。當電路某部分變化時，電路中的電流往往也會隨之變化，且是很復雜的，我們無法研究這個過程中的細節(jié)問題。研究它的方法，我們只能采用抓住穩(wěn)態(tài)過程進行對比，來判斷其變化。如果要計算實際的量值，不妨就把有電容器的支路視為斷路再計算，這樣不會影響其結果。五、說明此專題是一個較為復雜的問題，采用實驗可以使學生對它有較深的理解。