電容器的電容導(dǎo)學(xué)案-高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

第十章靜電場(chǎng)中的能量第4節(jié)電容器的電容導(dǎo)學(xué)案（第一課時(shí)）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解電容器的構(gòu)造和常用電容器；知道電容器充電和放電過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程；了解電容器的電容。2、經(jīng)歷影響平行板電容器電容因素的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，知道決定平行板電容器電容大小的因素重點(diǎn)和難點(diǎn)電容器的概念、定義式及影響平行板電容器電容因素。一、課前預(yù)習(xí)案一、電容器（了解）構(gòu)造:在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層，就組成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫平行板電容器。其實(shí)，任何兩個(gè)彼此絕緣又互相靠近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器。電容器的充電：兩極板與電源相連,使電容器帶電的過(guò)程，充電后兩極板帶有等量的異種電荷。若保持與電源連接，則不變；若斷開(kāi)電源，則極板不變。放電：用導(dǎo)線與兩極板相連,使電容器兩極板上的電荷中和的過(guò)程.二、電容（記憶）定義：電容器所帶電荷量Q與的比值。公式：?jiǎn)挝唬喝?、電容的物理意義：C是表示電容器容納的物理量平行板電容器的電容與兩極板的正對(duì)面積S成，與兩極板間的距離d成，并跟板間插入介質(zhì)的介電常數(shù)ε成。平行板電容器的決定式：______________________物理意義：平行板電容器的電容由電容器本身的結(jié)構(gòu)(S、d、ε)決定,與Q、U。四、常用電容器（了解）從構(gòu)造上看，可分為電容器和電容器。根據(jù)材料不同，常見(jiàn)的有：聚苯乙烯電容器、陶瓷電容器、電解電容器（電容比較大，有極性）擊穿電壓：加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓稱為擊穿電壓。電容器的額定電壓：電容器的最大電壓。額定電壓擊穿電壓預(yù)習(xí)評(píng)價(jià)：1．關(guān)于電容器的電容C、電壓U和所帶電荷量Q之間的關(guān)系，以下說(shuō)法正確的是()A．C由U確定B．C由Q確定C．C一定時(shí)，Q與U成正比D．C一定時(shí)，Q與U成反比2．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．將兩極板的間距加大，極板所帶電荷量將增大C．將兩極板平行錯(cuò)開(kāi)，使正對(duì)面積減小，電容將減小D．將兩極板平行錯(cuò)開(kāi)，使正對(duì)面積減小，極板所帶電荷量將減小3．平行板電容器充電后不斷開(kāi)電源，逐漸增大兩極板的正對(duì)面積，則下列說(shuō)法正確的是()A．電容器電容將逐漸增大B．兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度將逐漸增大C．兩極板間電壓將保持不變D．兩極板所帶的電荷量不變4．有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3V，使它的電荷量減少3×10－4C，于是電容器兩極板間的電壓降為原來(lái)的eq\f(1,3)，此電容器的電容是多少？電容器原來(lái)的帶電荷量是多少？二、課內(nèi)探究案探究點(diǎn)一：對(duì)電容的理解電容的物理意義。2、電容C的定義：電容器所帶的電荷量與電容器兩極板間的電勢(shì)差的______________，叫做電容器的電容，用C表示電容，則有C＝__________，單位__________，簡(jiǎn)稱__________，符號(hào)是__________．3、電容器所帶的電荷量是指____________________________．[問(wèn)題延伸]我們不能根據(jù)電容的定義式說(shuō)電容C與Q成正比、與U成反比，電容C由電容器本身的性質(zhì)決定，與Q、U的大小無(wú)關(guān)．公式還可表示為C＝eq\f(ΔQ,ΔU).2．“電容就是電容器的簡(jiǎn)稱”，這種說(shuō)法對(duì)嗎？例1.某一電容器，當(dāng)所帶電量為4×10-6C，兩極板間的電勢(shì)差為20V。(1)求電容器的電容。(2)當(dāng)所帶電量減半時(shí)，電容器的電容為多少？(3)當(dāng)電容器不帶電時(shí)，電容器的電容為多少？針對(duì)檢測(cè)1．對(duì)電容C＝Q/U，以下說(shuō)法正確的是()A．電容器充電荷量越大，電容增加越大B．電容器的電容跟它兩極所加電壓成反比C．電容器的電容越大，所帶電荷量就越多D．對(duì)于確定的電容器，它所充的電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變2.如圖是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)電量Q、電壓U、電容C之間相互關(guān)系的圖象，其中正確的有（）3.有一充電電容器，兩極板間的電壓為3V，現(xiàn)使它的電量減少3×10-4C，電容器兩極間電壓降為原來(lái)的三分之一，此電容器的電容是μF，電容器原來(lái)的帶電量是C，若把電容器的電量全部放掉，電容器的電容是μF。探究二：影響平行板電容器電容的因素實(shí)驗(yàn)方法特點(diǎn)：?jiǎn)栴}2：分別減小平行板電容器的極板間距離、減小兩極板正對(duì)面積、插入電介質(zhì)，指針偏轉(zhuǎn)程度如何變化？電容C如何變化？結(jié)論:平行板電容器的電容與兩極板的正對(duì)面積S成,與兩極板間的距離d成,并跟板間插入介質(zhì)的介電常數(shù)ε成正比.平行板電容器的電容的決定式：例2.下列哪些措施可以使電介質(zhì)為空氣的平行板電容器的電容變大些()A.使兩極板靠近些B.增大兩極板的正對(duì)面積C.把兩極板的距離拉開(kāi)些D.在兩極板間放入云母針對(duì)練習(xí)：1、如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置中，平行板電容器的極板A與一靈敏的靜電計(jì)相接，極板B接地。若極板B向上移動(dòng)一點(diǎn)，由觀察到的靜電計(jì)指針變化作出平行板電容器電容變小的結(jié)論的依據(jù)是()A．兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變小B．兩極板間的電壓不變，極板上的電荷量變大C．極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變小D．極板上的電荷量幾乎不變，兩極板間的電壓變大2.如圖所示，把一個(gè)平行板電容器與一個(gè)靜電計(jì)相連后，給電容器帶上一定電荷量，靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)指示出的電容器兩板間的電勢(shì)差，現(xiàn)保持極板Ｍ不動(dòng)，而要使靜電計(jì)指針的偏角增大，可采用的辦法是（）A.N板向右移一些B.N板向左移一些C.N板向上移一些D.在MN板間插入電介質(zhì)3.兩塊平行金屬板帶等量異量電荷，要使兩板間的電壓加倍，而板間的電場(chǎng)強(qiáng)度減半，應(yīng)使（）A.兩板的電荷量加倍，而距離變?yōu)樵瓉?lái)的4倍B.兩板的電荷量加倍，而距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C.兩板的電荷量減半，而距離變?yōu)樵瓉?lái)的4倍D.兩板的電荷量減半，而距離變?yōu)樵瓉?lái)的2倍探究點(diǎn)三：電容器的分類、電容式傳感器以及電容器使用的相關(guān)問(wèn)題1、從電容器的包裝上我們可以得到該電容的那些信息2、電容式傳感器：傳感器是將所感受到的一種非電學(xué)物理量轉(zhuǎn)換成便于檢測(cè)的電學(xué)物理量的器件。常用于檢測(cè)和自動(dòng)控制例3.某電容器上標(biāo)有“1.5μF9V”的字樣，則()A.該電容器所帶電荷量不能超過(guò)1.5×10－6CB.該電容器所加電壓不能超過(guò)9VC.該電容器擊穿電壓為9VD.當(dāng)給該電容器加4.5V的電壓時(shí)，它的電容值變?yōu)?.75μF針對(duì)練習(xí)1.某電解電容器上標(biāo)有“36Ｖ，3×10-5F”的字樣，下列說(shuō)法正確的是（）A.增加1V的電壓，需增加電量3×10-5CB.此電容器必須加36V的電壓，才能工作C.工作電壓是36V時(shí)，電容才是3×10-5FD.使用時(shí)，須考慮引線的極性2.傳感器是把非電學(xué)量（如速度、溫度、壓力等）的變化轉(zhuǎn)換成電學(xué)量變化的一種元件，在自動(dòng)控制中有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。如圖所示是一種測(cè)定液面高度的電容式傳感器的示意，金屬芯線與導(dǎo)電液體形成一個(gè)電容器，從電容C大小的變化就能反映液面的升降情況，兩者的關(guān)系是（）A.C增大表示h增大B.C增大表示h減小C.C減小表示h減小D.C減小表示h增大3、傳感器是一種采集信息的重要器件。如圖所示是一種壓力傳感器。當(dāng)待測(cè)壓力F作用在可動(dòng)膜片電極上時(shí)，可使膜片發(fā)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流計(jì)和電源串聯(lián)成閉合電路，那么：（）當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將減小當(dāng)F向上壓膜片電極時(shí)，電容將增大若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F發(fā)生了變化若電流計(jì)有示數(shù)，則壓力F不發(fā)生變化第二課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)：掌握平行板電容器的運(yùn)動(dòng)分析方法重點(diǎn)和難點(diǎn)對(duì)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析。學(xué)法指導(dǎo)：應(yīng)用所學(xué)電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的相關(guān)知識(shí)解決新問(wèn)題。課前復(fù)習(xí)電容C的物理意義電容的定義式的（每個(gè)字母的含義）平行板電容器電容的決定式：三、勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)E與U的關(guān)系課內(nèi)探究探究一：電容器充放電問(wèn)題例1.如圖所示，是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，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的電流方法總結(jié)：探究二：平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題 1.主要的理論公式2.電容器的動(dòng)態(tài)分析的兩種情況(1)電壓（U）一定：（電鍵閉合，始終與電源相連接）如圖4為平行板電容器與電源連接的示意圖圖4（1）如果開(kāi)關(guān)S始終閉合，若減小兩極板的正對(duì)面積S，那么電容器的電容C，電荷量Q，板間電勢(shì)差U，板間電場(chǎng)強(qiáng)度E如何變化？圖4（2）如果充電完畢后，斷開(kāi)S電鍵斷開(kāi)，（Q一定）如果充電完畢后，斷開(kāi)S若減小兩極板的正對(duì)面積S，那么電容器的電容C，板間電勢(shì)差U，板間電場(chǎng)強(qiáng)度E如何變化？例2.平行板電容器充電后，與電池兩極斷開(kāi)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變大圖6C.電容器兩極間的電勢(shì)差U變大D.電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E不變圖6針對(duì)訓(xùn)練1：用如圖所示的裝置可以研究影響平行板電容器的因素.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，可以認(rèn)為極板所帶電荷量不變，則()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，增大S，則θ變大D.保持d不變，增大S，則θ不變2.兩塊大小、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)K，電源即給電容器充電（）A.保持K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K接通，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則極板上的電量增大C.斷開(kāi)K，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)K，在兩極板間插入一塊介質(zhì)，則兩極板間的電勢(shì)差增大3.一個(gè)平行板電容器，兩板之間的距離d和兩板面積S都可以調(diào)節(jié)，電容器兩板與電池相連接，以Q表示電容器的電量，E表示兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，則（）A.當(dāng)d增大、S不變時(shí)，Q減小，E減小B.當(dāng)S增大、d不變時(shí)，Q增大，E增大C.當(dāng)d減小、S增大時(shí)，Q增大，E增大D.當(dāng)S減小、d增大時(shí)，Q不變，E增大探究三：關(guān)于平行板電容器的綜合問(wèn)題例3.如圖所示，一平行板電容器跟一電源相接，當(dāng)S閉合時(shí)，平行板電容器極板A、B間的一帶電液滴恰好靜止。若將兩板間距離增大為原來(lái)的兩倍，那么液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化？若先將S斷開(kāi)，再將兩板間距離增大為原來(lái)的兩倍，液滴的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又將如何變化？例4.一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（電量很?。┕潭ㄔ赑點(diǎn)。如圖所示，用E表示兩極板間場(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的位置，則（）A.U變小，E不變B.E變大，EP不變C.U變小，EP不變D.U不變，EP不變針對(duì)練習(xí)：水平放置的平行板電容器與一電池相連，在電容器的兩板間有一帶正電的質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將電容器兩板間的距離增大，則()A.電容變大，質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)B.電容變大，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)C.電容變小，質(zhì)點(diǎn)保持靜止D.電容變小，質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)2.如圖所示，用電池對(duì)電容器充電，電路a、b之間接有一靈敏電流表，兩極板之間有一個(gè)電荷q處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩極板的間距變大，則（）A.電荷將向上加速運(yùn)動(dòng)B.電荷將向下加速運(yùn)動(dòng)C.電流表中將有從a到b的電流D.電流表中將有從b到a的電流3、如圖所示，平行板電容器經(jīng)開(kāi)關(guān)S與電池連接，a處有一電荷量非常小的點(diǎn)電荷，S是閉合的，φa表示a點(diǎn)的電勢(shì)，F(xiàn)表示點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力.現(xiàn)將電容器的B板向下稍微移動(dòng)，使兩板間的距離增大，則（）A．φa變大，F(xiàn)變大B．φa變大，F(xiàn)變小C．φa不變，F(xiàn)不變D．φa不變，F(xiàn)變?。?.如圖所示，兩板間距離為d的平行板電容器與一電源連接，開(kāi)關(guān)Ｓ閉合后，電容器兩極板間有一質(zhì)量為m，電荷量為q的粒子靜止不動(dòng)，下列敘述正確的是()ＳA.粒子帶的是正電B.電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于mgd/qC.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)Ｓ，粒子向下做加速運(yùn)動(dòng)D.保持開(kāi)關(guān)Ｓ閉合，把電容器極板距離增大，粒子將向下做加速運(yùn)動(dòng)達(dá)標(biāo)檢測(cè)：1、關(guān)于電容器，下列中說(shuō)法正確的是：（）A、由可知，一只電容器帶電量越大，它的電容就越大B、對(duì)一固定的電容器，它的帶電量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變C、電容器的帶電量Q為兩極板所帶電荷量的總和D、兩個(gè)相互靠近又彼此絕緣的導(dǎo)體就構(gòu)成一個(gè)電容器2．對(duì)于給定的電容器，在描述電容量C、帶電量Q、兩板間電勢(shì)差U的相互關(guān)系中，下列圖中正確的是()