2019-2020年高中物理 2.4《電容器 電容》導(dǎo)學(xué)案 滬科版選修3-1.doc

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2019-2020年高中物理 2.4《電容器 電容》導(dǎo)學(xué)案 滬科版選修3-1 　學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．知識(shí)目標(biāo) ?、僦朗裁词请娙萜饕约俺Ｓ玫碾娙萜?。 　 ②理解電容器的電容概念及其定義，并能用來(lái)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。 　 ③知道公式及其含義，知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)。 　　 ④會(huì)對(duì)平行板電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析。 　 2．能力目標(biāo) 　　 ①知道利用比值法定義物理量。 　 ②學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)中用控制變量法的實(shí)驗(yàn)方法，提高學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。 　3．情感目標(biāo) 　　結(jié)合實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 　　電容的概念。 學(xué)習(xí)難點(diǎn) 　　電容的定義和引入。 　 對(duì)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析。 自主學(xué)習(xí) 1．兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)，就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫做___________．實(shí)際上，任何兩個(gè)__________________ 又_______________ 的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器． 2．電容器________________與電容器________________的比值，叫做電容器的電容．表達(dá)式C＝______，國(guó)際單位制中單位__________，簡(jiǎn)稱(chēng)____________ ，符號(hào)________________． 常用較小單位 lμF＝________F，l pF＝________F．電容是表示電容器____ ____ 的物理量． 3．平行板電容器極板正對(duì)面積為S，極板間距為d，當(dāng)兩極板間是真空時(shí)，電容C _________，當(dāng)兩極板間充滿相對(duì)介電常數(shù)為εr，的電介質(zhì)時(shí)，電容C ________________． 4．常用電容器從構(gòu)造上看，可分為_(kāi)_______________和________________ 兩類(lèi)．常用的固定電容器有______________和_________________ ． 同步導(dǎo)學(xué) 例1：有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3 V，使它的電荷量減少3l0-4C，于是電容器兩極板間的電壓降低1/3，此電容器的電容量 μF，電容器原來(lái)的帶電荷量是 C，若把電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容量是 μF． 解析：①電容器兩極板間電勢(shì)差的變化量為 ，由有 ②設(shè)電容器原來(lái)帶電荷量為Q，則Q＝CU＝1.510-43＝4.510-4C. ③電容器的電容是由電容器本身因素決定的，與是否帶電、帶多少電荷量無(wú)關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍然是150μF． 例2：當(dāng)一個(gè)電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差為U，如果所帶電荷量增大為2Q，則 ( ) A．電容器的電容增大為原來(lái)的2倍，兩極板間電勢(shì)差保持不變 B．電容器的電容減小為原來(lái)的1／2倍，兩極板間電勢(shì)差保持不變 C．電容器的電容保持不變，兩極板間電勢(shì)差增大為原來(lái)的2倍 D．電容器的電容保持不變，兩極板間電勢(shì)差減少為原來(lái)的1／2倍 解析：本題考查對(duì)電容器電容定義式的理解，應(yīng)明確：對(duì)某一電容器而言，其電容的大小，決定于它的結(jié)構(gòu)，與其所帶的電荷量及兩極板間的電勢(shì)差無(wú)關(guān)． 由于電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變，故其電容也不變．由電容的定義式C＝Q/U可知，當(dāng)所帶的電荷量增大為2Q時(shí)，兩極板間的電壓也相應(yīng)增大為2U，故本題應(yīng)選C． 點(diǎn)評(píng)：電容器的電容是用比值法定義的，本章中學(xué)過(guò)的用比值法定義的物理量還有：電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差，以前學(xué)過(guò)的用比值法定義的物理量有：壓強(qiáng)、密度等．從中了解在物理學(xué)中是怎樣來(lái)表征事物的某一特性或?qū)傩缘模? 例3 (xx年全國(guó)高考試題) 對(duì)于水平放置的平行板電容器，下列說(shuō)法正確的是( ) A．將兩極板的間距加大，電容將增大 B．將兩極扳平行錯(cuò)開(kāi)，使正對(duì)面積減小，電容將減小 C．在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大 D．在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大 解析：根據(jù)，影響平行板電容器的電容大小的因素有：①正對(duì)面積增大，電容增大；②兩板間距增大，電容減小；③兩板間放入電介質(zhì)，電容增大；④兩板間放入金屬板，相當(dāng)于減小平行板的間距，電容增大．所以選項(xiàng)B、C、D正確． 點(diǎn)評(píng)： 這是一道關(guān)于電容器的電容的基本題，電容器的電容是由本身的結(jié)構(gòu)來(lái)決定的．空氣的介電常數(shù)接近于1，其它各種絕緣體的介電常數(shù)都大于1，所以空氣電容中插入任何絕緣體，其電容都增大． 例4連接在電池兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間的距離減小時(shí)，則（ ） A．電容器的電容C變大 B．電容器極板的帶電荷量Q變大 C．電容器兩極板間的電勢(shì)差U變大 D．電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E變大 解析：這是一道考查對(duì)電容器的有關(guān)物理量理解的問(wèn)題．平行板電容器的電容，當(dāng)兩極板間的距離d減小時(shí)，C增大，由于兩極板連接在電池兩極上，則兩極板間的電勢(shì)差U保持不變，電容器所帶電荷量變大，兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度　變大．選項(xiàng)A、B、D正確． K m 例5 如圖所示，兩板間距為d的平行板電容器與一電源連接，開(kāi)關(guān)S閉合，電容器兩板間的一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒靜止不動(dòng)，下列各敘述中正確的是 （ ） A．微粒帶的是正電 B．電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于 C．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S，微粒將向下做加速運(yùn)動(dòng) D．保持開(kāi)關(guān)S閉合，把電容器兩極板距離增大，將向下做加速運(yùn)動(dòng) 解析： 粒子受重力和向上電場(chǎng)力作用而靜止，兩板間的電場(chǎng)方向向下，所以粒子帶負(fù)電；由于粒子處于平衡狀態(tài)時(shí)有，電源電動(dòng)勢(shì)；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，電容器的帶電荷量不變，根據(jù)，極板間電場(chǎng)沒(méi)有改變，微粒仍將靜止不動(dòng)；保持開(kāi)關(guān)閉合，電容器兩極板間電壓不變，兩極板的距離增大，根據(jù)得極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度變小，微粒將向下做加速運(yùn)動(dòng)．所以選項(xiàng)B、D正確． 例6(1997年上海市高考試題) 如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩極板間的電壓不變，則 （ ） d d P M N B A A．把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回 B．把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落 C．把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回 D．把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落 解析：平行金屬板與電源兩極相連，則兩極板間電勢(shì)差U保持不變．帶電質(zhì)點(diǎn)由P運(yùn)動(dòng)到N的過(guò)程中，重力做功與電場(chǎng)力做相等． 若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)速度為零的位置仍為N孔，且能返回；若把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)速度為零的位置仍為N孔，且能返回． 若把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)速度為零的位置在N孔之上，且能返回；若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)N孔時(shí)將在一豎直向下的速度，即將穿過(guò)N孔繼續(xù)下落．所以選項(xiàng)A、C、D正確． 同步檢測(cè) 1．下列關(guān)于電容器和電容的說(shuō)法中，正確的是 ( ) A．根據(jù)C=Q／U可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩板間的電壓成反比 B．對(duì)于確定的電容器，其所帶的電荷量與兩板間的電壓(小于擊穿電壓且不為零)成正比 C．無(wú)論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓比值恒定不變 D．電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在兩板上的電壓無(wú)關(guān) 圖1—7—5 2．如圖1—7—5所示，在開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，質(zhì)量為m的帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么，下列判斷正確的是 ( ) A．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，極板上電荷量將減小，電壓降低 B．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，極板間距離減小，則極板上電荷量減小 C．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)．極板間距離減小，則極板間的電壓減小 D．開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，極板間距離減小，則帶電液滴向下運(yùn)動(dòng) 3．如圖l—7—6中，是描述電容C、帶電荷量Q、電勢(shì)差U之間的相互關(guān)系的圖線，對(duì)于給定的電容器，關(guān)系正確的是 ( ) 圖l—7—6 4．電容器A的電容比電容器B的電容大，這表明 ( ) A．A所帶的電荷量比B多 B．A比B有更大的容納電荷的本領(lǐng) C．A的體積比B大 D．兩電容器的電壓都改變1 V時(shí)，A的電荷量改變比B的大 圖l—7—7 5．如圖1—7—7所示，先接通S使電容器充電，然后斷開(kāi)S．當(dāng)增大兩極板間距離時(shí)，電容器所帶電荷量Q、電容C、兩板間電勢(shì)差U，電容器兩極板間場(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變小，E變小 圖l—7—8 6．平行金屬板A、B組成的電容器，充電后與靜電計(jì)相連，如圖1—7—8，要使靜電計(jì)指針張角變大．下列措施中可行的是 ( ) A．A板向上移動(dòng) B．B板向右移動(dòng) C．A、B之間插入電介質(zhì) D．使兩板帶的電荷量減小 7．如圖1—7—9所示，A、B是平行板電容器的兩個(gè)極板，B板接地，A板帶有電荷量+Q，板間電場(chǎng)中有一固定點(diǎn)P，若將B板固定，A板下移一些；或者將A板固定，B板上移一些，在這兩種情況下，以下說(shuō)法中正確的是 ( ) 圖l—7—9 A．A板下移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)不變 B．A板下移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)升高 C．B板上移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變，P點(diǎn)電勢(shì)降低 D．B板上移時(shí)，P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，P點(diǎn)電勢(shì)降低 8．一個(gè)平行板電容器，當(dāng)其電荷量增加ΔQ＝1.010-6C時(shí)，兩板間的電壓升高ΔU＝10 V，則此電容器的電容C＝ F．若兩板間電壓為35 V，此時(shí)電容器的帶電荷量Q＝ C. 9．平行板電容器兩板間距為4cm，帶電5.010-8C，板間電場(chǎng)強(qiáng)度為4.5104N／C，則其電容C＝ F，若保持其他條件不變而使兩板正對(duì)面積減為原來(lái)的1/4，則其電容變?yōu)? ． 10．如圖l—7—10所示，平行放置的金屑板A、B組成一只平行板電容器，對(duì)以下兩種情況： 圖l—7—10 (1)保持開(kāi)關(guān)S閉合，使A板向右平移錯(cuò)開(kāi)一些； (2)S閉合后再斷開(kāi)，然后使A板向上平移拉開(kāi)些． 討論電容器兩扳間的電勢(shì)差U、電荷量Q、板間場(chǎng)強(qiáng)E的變化情況． 11．如圖1—7—11中．下列幾種電路情況中有無(wú)電流?若有電流，電阻R上電流方向如何? 圖l—7—11 ①合上開(kāi)關(guān)S瞬間； ②合上S后又將電容器C的兩板距離增大．  學(xué)后反思： 你對(duì)學(xué)案的意見(jiàn)： 課后作業(yè)： 　　問(wèn)題與練習(xí)1、2、3、4 2.4 電容器 電容 學(xué)案導(dǎo)學(xué)參考答案 自主學(xué)習(xí)：1.平板電容器 、 彼此絕緣 、 相互靠近、 2.帶電荷量Q 、 兩板間電壓U 、 Q/U、 法拉 、 法、 F、10、10、容納電荷本領(lǐng) 3.固定電容、可變電容、電解質(zhì)電容 同步檢測(cè)答案：1.BCD 2.C 3.AD 4.BD 5.C 6.AB 7.AC 8.1.010 3.510 9.28pF 7pF 10.(1)U保持不變、Q變小、E不變 （2）Q不變、E不變、U增大 11.（1）從A經(jīng)R到B （2）由B經(jīng)R到A