第8節(jié)電容器的電容 教師參考 一 教學目標知識與技能1 知道什么是電容器及常見的電容器2 知道電場能的概念 知道電容器充電和放電時的能量轉(zhuǎn)換3 理解電容器電容的概念及定義式 并能用來進行有關的計算4 知道平行板電容器的電容與哪些因素有關 以及有怎樣的關系 掌握平行板電容器的決定式并能運用其討論有關問題過程與方法通過類比 理解電容的意義 通過實驗探究 知道影響平行板電容器電容的因素情感態(tài)度與價值觀通過本節(jié)的學習 提高學生探究新事物的興趣 逐步培養(yǎng)學生的科學探索精神 二 教學重點難點教學重點理解電容的概念 定義式及平行板電容器的電容教學難點電容器的電容的計算與應用三 重難點突破方略探究影響平行板電容器電容因素的突破方略 實驗演示 將平行板電容器的一板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 電容器所帶電荷量不會變化 靜電計的金屬球接板A 金屬外殼接地 指針偏角反映A B兩板間電勢差 教師演示1與設問 如圖 甲 所示 保持極板上的電荷量Q和兩極板間的距離d不變 減小兩板正對面積S 并提問 1 指針偏角如何變化 A B兩板間電勢差U變大還是變小 答案 指針偏角變大 A B兩板間電勢差變大 答案 S越小 U越大 電容C越小 教師講授 精密實驗表明 平行板電容器的電容C與兩板正對面積S成正比 教師演示2與設問 如圖 乙 所示 保持Q和S不變 將B靠近 或遠離 A 并提問 1 指針偏角如何變化 A B兩板間電勢差U變大還是變小 答案 將B靠近A 指針偏角變小 電勢差U變小 將B遠離A 指針偏角變大 電勢差變大 答案 保持Q和S不變 d增大 電容C減小 d減小 電容C增大 教師講授 精密實驗表明 平行板電容器的電容C與兩板間距離d成反比 教師演示3與設問 如圖 丙 所示 保持Q S d不變 插入電介質(zhì) 并提問 1 指針偏角如何變化 A B兩板間電勢差U變大還是變小 答案 指針偏角變小 電勢差U變小 答案 插入電介質(zhì) 電容C增大 教師講授 板間充滿某種介質(zhì)時 C會變?yōu)榘彘g為真空時的若干倍 這一倍數(shù)叫這種介質(zhì)的介電常數(shù) 用 r表示 精確實驗表明C與 r成正比 自主學習 課堂探究 達標測評 自主學習課前預習 感悟新知 教師參考 情境鏈接一手機電容屏是一塊四層復合玻璃屏 最外層是起保護作用的玻璃屏 接著是透明導電層 第三層是不導電的透明隔離層 最內(nèi)的第四層也是透明導電層 電容屏主要有自電容屏與互電容屏兩種 以互電容屏為例 當手指接觸到電容屏時 手指與電容屏就形成了等效電容器 手機接受電容的變化就會自動進行操作 那么 等效電容器的電容的變化與哪些因素有關呢 電容屏工作時 是否要用較大的力才能操作電容屏手機呢 信息 1 電容屏在原理上把人體當作一個電容器元件的一個電極使用 接觸面積 電介質(zhì)的介電常數(shù)是影響電容變化的因素 2 電容變化會引起電源對電容器的充放電 3 電容屏只需要觸摸 而不需要較大壓力來產(chǎn)生信號 情境鏈接二照相機上的閃光燈 一般用的是氙氣燈 功率有上千瓦 可在瞬間產(chǎn)生刺眼的強光 靠電容器的瞬時放電來點亮 要點亮大功率的氙氣燈前 電容器內(nèi)儲存了什么形式的能量 信息電容器容納了電荷 儲存了電場能 教材梳理 一 電容器閱讀教材第29頁 電容器 部分 知道電容器的概念 知道充電與放電的不同 1 構造 任何兩個彼此絕緣又相距很近的 組成一個電容器 2 電容器的充電和放電 1 充電 把電容器的兩個極板與電源的正負極相連 使兩個極板上帶上電荷的過程 2 放電 用導線把充電后的電容器的兩個極板接通 兩個極板上的電荷 電容器失去電荷的過程 3 帶電荷量 充電后所帶電荷量的絕對值 導體 等量異號 中和 一個極板 二 電容閱讀教材第29頁 電容 部分 知道電容的概念 單位 體會容納電荷本領的意義 1 定義 電容器所帶的與電容器兩極板間的的比值 電荷量Q 電勢差U 3 單位 在國際單位制中的單位是 符號 F 1F 1C V 常用的單位還有和 換算關系 1F F pF 4 物理意義 表示電容器電荷本領的物理量 法拉 微法 皮法 106 1012 容納 想一想儲存電荷多的電容器 是不是容納電荷的本領就一定強呢 三 平行板電容器閱讀教材第30頁 平行板電容器的電容 部分 說出影響平行板電容器電容大小的因素 1 定義 在兩個相距很近的中間夾上一層絕緣物質(zhì) 空氣也是一種電介質(zhì) 就組成平行板電容器 平行金屬板 電介質(zhì) 議一議教材圖1 8 4中為什么通過靜電計指針偏角的變化 就能得知兩極板間電勢差的變化 答案 靜電計金屬球與電容器正極板相連接 它們的電勢相同 靜電計的外殼與電容器負極板相連接 它們的電勢也相同 靜電計指針的偏角反映了金屬球與外殼之間的電勢差 也就表示了電容器正 負極板間的電勢差 四 常用電容器閱讀教材第31頁 常用電容器 部分 識別常見電容器及符號 知道擊穿電壓 1 分類 1 按電容是否可變分 電容器 電容器 2 按電介質(zhì)分 空氣電容器 電容器 陶瓷電容器 電解電容器等 2 額定電壓和擊穿電壓 1 額定電壓 電容器能夠時的電壓 2 擊穿電壓 電介質(zhì)被時加在電容器兩極板上的極限電壓 若電壓超過這一限度 則電容器就會被損壞 議一議結(jié)合教材第31頁圖1 8 7 圖中電容器的電容是多少 使用時兩極板間的電壓不能超過多少伏 答案 圖中電容器的電容為1 0F 使用時不能超過5 5V 可變 固定 聚苯乙烯 正常工作 擊穿 自主檢測 答案 1 2 3 4 1 思考判斷 1 電容器所帶的電荷量Q是指電容器的一個極板上所帶電荷量的絕對值 2 電容器放電的過程就是兩極板電荷中和的過程 3 將電介質(zhì)插入平行板電容器時 電容器的電容將變小 4 平行板電容器所帶電荷量為零時 電容為零 BCD 解析 由于電容器的電容是表征電容器容納電荷本領的物理量 是電容器的一種特性 一個電容器對應唯一的電容值 不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比 與兩極板間的電壓成反比 故選項A錯誤 C D正確 由于電容是定值 由Q CU知 其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比 故選項B正確 2 多選 下列關于電容器和電容的說法中 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 對于確定的電容器 其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比C 無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的比值都恒定不變D 電容器的電容是表示電容器容納電荷本領的物理量 其大小與加在兩板間的電壓無關 BCD 3 多選 下列關于電容器的敘述中正確的是 A 電容器是儲存電荷和電能的容器 只有帶電的容器才稱為電容器B 任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導體都能組成電容器 而且跟這兩個導體是否帶電無關C 電容器所帶的電荷量是指其中一個極板所帶電荷量的絕對值D 電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電容器的電能并儲存起來 電容器放電過程是將電容器儲存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 解析 任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體 都可以看成電容器 與是否帶電無關 選項A錯誤 B正確 電容器的帶電荷量指一個極板的電荷量的絕對值 電容器充 放電過程中 前者儲存電能 后者釋放電能 選項C D正確 C 課堂探究核心導學 要點探究 要點一 對電容的理解 2 Q U圖像是一條過原點的直線 其中Q為一個極板上所帶電荷量的絕對值 U為兩板間的電勢差 直線的斜率表示電容大小 思路探究 電容器的電荷量的變化量 Q 電壓的變化量 U與電容C之間有何關系 例1 一個電容器所帶的電荷量為4 10 8C 兩極板間的電壓是2V 那么這個電容器的電容是多少 如果電容器的電荷量減少了1 10 8C 則板間電壓變?yōu)槎嗌?答案 2 10 8F1 5V 誤區(qū)警示電容的大小與所帶電荷量無關 與電容器的電壓也無關 完全取決于電容器本身的結(jié)構 答案 150 F4 5 10 4C150 F 例1 2 一平行板電容器 當板上帶電荷量增加2 0 10 4C時 極板間的電壓增加40V 則當電容器兩端所加電壓為200V時 電容器所帶的電荷量為多少 答案 1 0 10 3C 針對訓練1 一個電容器的規(guī)格是 10 F50V 則 A 這個電容器加上50V電壓時 電容才是10 FB 這個電容器的最大電容是10 F 帶電量較少時 電容小于10 FC 這個電容器上加的電壓不能低于50VD 這個電容器的電容總等于10 F 解析 電容器的電容與電容器板間電壓無關 加電壓或不加電壓 電荷量多或少時 電容都是10 F 故選項A B錯誤 D正確 50V是電容器的耐壓值 這個電容器上加的電壓不能高于50V 故選項C錯誤 D 要點二 平行板電容器的動態(tài)分析 問題導引 平行板電容器的動態(tài)變化指的是它涉及的物理量中某一量發(fā)生變化而導致其他量也發(fā)生相應變化 其類型有哪些 答案 1 充電后與電源斷開 改變正對面積S 或改變距離d 插入電介質(zhì) 引起的各量的變化 2 電容器兩極板接在電源上 改變正對面積S 或改變距離d 插入電介質(zhì) 引起的各量的變化 C 規(guī)律方法電容器動態(tài)分析的方法 1 確定不變量 是電壓U不變 還是電荷量Q不變 教師備用 例2 1 多選 如圖所示 C為中間插有電介質(zhì)的電容器 a和b為其兩極板 a板接地 P和Q為兩豎直放置的平行金屬板 在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球 P板與b板用導線相連 Q板接地 開始時懸線靜止在豎直方向 在b板帶電后 懸線偏轉(zhuǎn)了 角度 在以下方法中 能使懸線的偏角 變大的是 A 縮小a b間的距離B 加大a b間的距離C 取出a b兩極板間的電介質(zhì)D 換一塊形狀大小相同 介電常數(shù)更大的電介質(zhì) BC D 要點三 電容器中的力學問題 問題導引 平行板電容器始終連接在電源兩端 兩極板間的電場強度由哪些因素決定 例3 如圖所示 一平行板電容器跟一電源相接 當S閉合時 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的兩倍 那么液滴將做怎樣的運動 規(guī)律方法電容器中的力學問題分析方法電容器中的力學問題與力學的分析方法基本相同 先分析受力情況 再分析運動情況和運動過程 平衡 加速或減速 是直線運動還是曲線運動 然后選用恰當?shù)囊?guī)律 如牛頓運動定律 動能定理及能量守恒定律 解題 教師備用 變式 例3中S閉合后A B間帶電液滴恰好靜止 然后斷開開關S 并使兩極板距離增大為原來的兩倍 那么液滴將做怎樣的運動 答案 液滴保持靜止 例3 1 多選 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 閉合開關S 電容器充電 這時懸線偏離豎直方向的夾角為 如圖所示 則 A 保持開關S閉合 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角增大B 保持開關S閉合 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角不變C 開關S斷開 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角增大D 開關S斷開 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角不變 AD 變式訓練3 2014安徽理綜 如圖所示 充電后的平行板電容器水平放置 電容為C 極板間距離為d 上極板正中有一小孔 質(zhì)量為m 電荷量為 q的小球從小孔正上方高h處由靜止開始下落 穿過小孔到達下極板處速度恰為零 空氣阻力忽略不計 極板間電場可視為勻強電場 重力加速度為g 求 1 小球到達小孔處的速度 2 極板間電場強度大小和電容器所帶電荷量 3 小球從開始下落運動到下極板處的時間 教師參考 教材探究 教材P29圖1 8 3中有橫截面積不同的容器 若水的深度相同 則橫截面積大的容器中的水較多 說明橫截面積大的容器容納水的本領大 該本領的大小由容器本身決定 與是否盛水無關 與此類比 電容器的電容具有怎樣的物理意義 答案 電容表征的是電容器容納電荷的本領 由電容器本身決定 與電容器是否帶電和帶電荷量的多少無關 達標測評隨堂演練 檢測效果 A 1 如圖是描述對給定的電容器充電時電荷量Q 電壓U 電容C之間相互關系的圖像 其中錯誤的是 解析 因電容的大小與Q U無關 所以選項B D正確 A錯誤 由Q CU 對給定的電容器 C為定值 Q與U成正比 故選項C正確 B B 3 2016寧德市一級達標中學期中聯(lián)考 如圖所示 平行板電容器充電完畢后與電源斷開 設平行板電容器的電容為C 兩極板正對面積為S 兩極板間的距離為d 兩極板間場強為E 下列說法正確的是 A 若保持S不變 增大d 則C變小 E變大B 若保持S不變 減小d 則C變大 E不變C 若保持d不變 增大S 則C變大 E不變D 若保持d不變 減小S 則C變小 E變小 BC 4 多選 如圖所示 將平行板電容器與電池組相連 兩板間的帶電塵埃恰好處于靜止狀態(tài) 若將兩板緩慢地錯開一些 其他條件不變 則 A 電容器帶電荷量不變B 塵埃仍靜止C 電流表中有a b的電流D 電流表中有b a的電流 5 2016吉林一中檢測 有一電容器 帶電荷量為10 5C時 兩板間電壓為200V 如果使它帶的電荷量再增加10 6C 這時它的電容是F 答案 5 10 8 教師參考 課堂小結(jié) 謝謝觀賞