第八节电容器的电容导学案.docx
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1、第八节电容器的电容导学案电容器和电容 第八节、电容器和电容教学设计一、教材分析电容器、电容是高考的热点,是电场一章的重点和难点,在教材中占有重要地位。它是学完匀强电场后的一个重要应用,也是后面学习沟通电路(电感和电容对沟通电的影响)和电子线路(电磁振荡)的预备学问,在教材中起承上启下的作用。二、教学目标1学问目标知道什么是电容器以及常用的电容器。理解电容器的电容概念及其定义,并能用来进行有关的计算。知道公式及其含义,知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。会对平行板电容器问题的动态分析。2实力目标知道利用比值法定义物理量。学会在试验中用限制变量法的试验方法,提高学生综合运用学问的实力。3情感目标
2、结合实际,激发学生学习物理的爱好。三、教学重难点电容的定义和引入。对平行板电容器的动态分析。四、学情分析:通过这一堂课的教学,让学生知道电容器的结构,明确电容器的作用,了解电容器的工作方式,重点驾驭电容器的电容概念,知道它们与电量、电压无关。五、教学方法1、学案导学:见后面的学案。2启发式、探究式、类比法。六、课前打算1学生的学习打算:预习电容器的定义和电容器的充放电2老师的教学打算:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延长拓展学案。七、课时支配:1课时八、教学过程:(一)预习检查、总结怀疑要点:场强、电势能、电势、电势差等。检查落实了学生的预习状况并了解了学生的怀疑,使教学具有了
3、针对性。(二)情景导入、展示目标。展示各种电容器.并做说明:这是一种能容纳电荷的容器,今日我们来学习它电容器以及描述它容纳电荷本事的物理量电容(三)合作探究、精讲点拨。1电容器构造:任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器。2电容器的充电、放电操作:把电容器的一个极板与电池组的正极相连,另一个极板与负极相连,两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。现象:从灵敏电流计可以视察到短暂的充电电流。充电后,切断与电源的联系,两个极板间有电场存在,充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中,称为电场能.操作:把充电后的电容器的两个极板接通,两极板上的电荷相互中和,电容器就不带电了
4、,这个过程叫放电.现象:从灵敏电流计可以视察到短暂的放电电流.放电后,两极板间不存在电场,电场能转化为其他形式的能量.提问:电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?待学生探讨后总结如下:小结:充电带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加,电能转化为电场能放电带电量Q削减,板间电压U削减,板间场强E削减,电场能转化为电能3电容与水容器类比后得出。说明:对于给定电容器,相当于给定柱形水容器,C(类比于横截面积)不变。这是量度式,不是关系式。在C肯定状况下,Q=CU,Q正比于U。(1)定义:电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值,叫做电容器的电容。(2)公式: (3)单位:法拉
5、(F)还有微法(F)和皮法(pF)1F=106F=1012pF(4)电容的物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本事的物理量,是由电容器本身的性质(由导体大小、形态、相对位置及电介质)确定的,与电容器是不是带电无关.4行板电容器的电容(1)演示感应起电机给静电计带电说明:静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量电势差.把它的金属球与一个导体相连,把它的金属外壳与另一个导体相连,从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U.现象:可以看到:保持Q和d不变,S越小,静电计的偏转角度越大,U越大,电容C越小;保持Q和S不变,d越大,偏转角度越小,C越小.保持Q、d、S都不变,在两极板间插入电介质板,静
6、电计的偏转角度并且减小,电势差U越小电容C增大.(2)结论:平行板电容器的电容C与介电常数成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比.平行板电容器的确定式:真空介质(四)反思总结,当堂检测。老师组织学生反思总结本节课的主要内容,并进行当堂检测。课堂练习:1关于电容器的充放电,下列说法中正确的是()A充放电过程中外电路有瞬间电流B充放电过程中外电路有恒定电流C充电过程中电源供应的电能全部转化为内能D放电过程中电容器中的电场能渐渐减小2一平行板电容器始终与电池相连,现将一块匀称的电介质板插进电容器恰好充溢两极板间的空间,与未插电介质时相比()A电容器所带的电荷量增大B电容器的电容增大C两极
7、板间各处电场强度减小D两极板间的电势差减小3下列关于电容器的说法中,正确的是()A电容越大的电容器,带电荷量也肯定越多B电容器不带电时,其电容为零C由CQU可知,C不变时,只要Q不断增加,则U可无限制地增大D电容器的电容跟它是否带电无关4、常用电容器(结合课本介绍P30)1.AD2.AB3.D(五)发导学案、布置预习九、板书设计电容器和电容(一)、电容器.定义:任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体,组成一个电容器。.电容器的充、放电充电带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加,电能转化为电场能放电带电量Q削减,板间电压U削减,板间场强E削减,电场能转化为电能3.单位F(法) 4.说明电容是反映
8、了电容器储存电荷实力(储存能量实力)的物理量,其数值由电容器的构造确定,而与电容器带不带电或带多少电无关。就像水容器一样,它的容量与是否有水无关(二)、平行板电容器的电容 (三)、常用电容器十、教学反思:我深深地体会到,新一轮的课程改革,不是我们所想象的那么简洁,只要根据课本给出的学问点,进行一些学生试验就可以了。新课程对老师提出了更高的要求,切实转变教化观念。教学中以人为本,不放过教学中的每一个可以利用的契机,有机地处理好“学问与技能、过程与方法、情感看法和价值观”在整个教学活动中的关系,才能把新课程的精髓落实到课堂教学的实处。 第8节电容器的电容 第8节电容器的电容要点一平行板电容器的基本
9、相识1电荷量和场强(1)两极板电荷量数量相同,带电性质相反电容器所带的电荷量是指一个极板带电荷量的肯定值(2)平行板电容器的电容与极板距离d,正对面积S,电介质的相对介电常数r间的关系CrS4kd.(3)平行板电容器内部是匀强电场,EUd.(4)电容器所带电荷量QCU.2动态改变的两种基本状况(1)电容器两板电势差U保持不变(与电源连接)(2)电容器的带电荷量Q保持不变(与电源断开)(3)结论:在带电荷量不变的条件下,变更板间距离,场强不变在U不变条件下,变更正对面积,场强不变3平行板电容器两极板之间电场强度的两个公式(1)已知平行板电容器两极板间的距离d和两极板之间的电压U,可用下式计算两极
10、板间的电场强度EUd1d,即电压不变时E与d成反比(2)由CQU和CrS4kd求出U,再代入EUd,可得平行板电容器两极板间的电场强度为E4kQrS,即Q不变时,E与S成反比(3)可以用平行板电容器极板上电荷密度(电场线密度)是否改变来推断极板间电场强度E的改变要点二关于平行板电容器的两类典型问题(1)平行板电容器连接在电源两端时,电容器的d、S、r发生改变,将引起电容器的C、Q、U、E怎样改变?由于电容器始终接在电源上,因此两板间电势差U保持不变“?”表示增大,“?”表示减小 (2)平行板电容器充电后,切断与电源的连接,电容器的d、r、S改变,将引起C、Q、U、E怎样改变?(Q保持不变)两个
11、公式CQU和CrS4kd的区分是什么?CQU是电容的定义式,适用于全部的电容器式中Q、U是变量,而对确定的电容器来说,C是不变的,Q与U成正比电容的定义式也可理解为CQU.CrS4kd是平行板电容器的电容确定式其中r为板间的电介质的相对介电常数,S为极板的正对面积,d为两板间的距离,k为静电常数只要r、S、d不变,其电容就保持不变此式告知我们,平行板电容器电容的大小由r、S和d共同确定在分析平行板电容器的有关物理量的改变状况时,往往须要将CQU,CrSd和UEd结合在一起加以考虑,其中CQU反映了电容器本身的属性,是定义式(或量度式),适用于各种电容器;CrSd表明白平行板电容器的电容确定于哪
12、些因素,仅适用于平行板电容器;另外,平行板电容器两板间的电场是匀强电场,有关系式EUd.对于平行板电容器间的电场,依据CQU,UEd,CrSd可以推出QEdrSd,则EQrS. 一、电容器的基本学问【例1】电容器是一种常用的电子元件对电容器相识正确的是()A电容器的电容表示其储存电荷的实力B电容器的电容与它所带的电荷量成正比C电容器的电容与它两极板间的电压成正比D电容的常用单位有F和pF,1F103pF答案A解析电容是表示电容器储存电荷本事大小的物理量电容的大小是由电容器本身结构确定的,与两板间电压及电容器所带电荷量无关单位F与pF的换算关系为1F106pF.二、影响电容大小的因素【例2】如图
13、182所示是一种通过测量电容器电容的改变来检测液面凹凸的仪器原理图电容器的两个电极分别用导线接到指示器上,指示器可显示出电容的大小下列关于该图182仪器的说法中正确的是()A该仪器中电容器的电极分别是芯柱和导电液体B芯柱外套的绝缘层越厚,该电容器的电容越大C假如指示器显示出电容增大,则说明容器中液面上升D假如指示器显示出电容减小,则说明容器中液面上升答案AC解析由电容器的定义可知,该仪器中的芯柱和导电液体相当于电容器的两个极板,故选项A正确;设芯柱的半径为r,芯柱外套的绝缘层厚度为d,则该装置的电容值为CrS4kdr2rh4kdrr2kdhh. 1.有一只电容器的规格是“1.5F,9V”,那么
14、()A这只电容器上的电荷量不能超过1.5105CB这只电容器上的电荷量不能超过1.35105CC这只电容器的额定电压为9VD这只电容器的击穿电压为9V答案BC解析9V为电容器的额定电压(或工作电压),故C正确;正常工作时的带电荷量QCU1.51069C1.35105C,选项B亦正确2由电容器电容的定义式CQU,可知()A若电容器不带电,则电容C为零B电容C与所带的电荷量Q成正比,与电压U成反比C电容C与所带的电荷量Q多少无关D电容在数值上等于使两极板间的电压增加1V时所需增加的电荷量答案CD解析公式CQU是用比值来定义电容的表达式;而电容只取决于电容器本身,与电容器储存多少电荷,有无电荷都无关
15、,故A、B错,C对;又由CQUQU知,D对电容表征的是电容器容纳电荷本事的大小,是电容器本身的一种属性,即欲变更电容需变更电容器本身3.图183绝缘金属平行板电容器充电后,静电计的指针偏转肯定角度,若减小两极板a、b间的距离,同时在两极板间插入电介质,如图183所示,则()A电容器的电势差会减小B电容器的电势差会增大C静电计指针的偏转角度会减小D静电计指针的偏转角度会增大答案AC解析绝缘金属平行板电容器充电后电荷量Q不变,若减小两极板a、b间的距离,同时在两极板间插入电介质,电容变大,由CQU知U变小;静电计指针的偏转角度会减小4平行板电容器充电后,接着保持电容器两极板与电源两极相连接,电容器
16、的d、S、r发生改变,将引起电容器的C、Q、U、E怎样改变?答案由于电容器始终接在电源上,因此两板间电势差U保持不变,可依据下列几式探讨C、Q、E的改变状况由CrS4kd可知C随d、S、r改变而改变由QCUrSU4kd可知Q也随d、S、r改变而改变由EUd可知E随d的改变而改变. 题型一电容的定义式与确定式的综合应用图1(1)是某同学设计的电容式速度传感器原理图,其中上板为固定极板,下板为待测物体,在两极板间电压恒定的条件下,极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而改变,若Q随时间t的改变关系为Qbta(a、b为大于零的常数),其图象如图(2)所示,那么图(3)、(4)中分别反映极板间场强大
17、小E和物体速率v随t改变的图线可能是()图1A和B和C和D和思维步步高题目考查的是哪两个物理量的改变状况?这两个物理量与之有关的因素是什么?怎样把它们和已知量(电荷量的改变)联系起来?写出最终的表达式解析本题考查速度传感器的有关学问,本题为较难题目由题意可知:EUdQCdQrS4k,所以E的改变规律与Q的改变规律相像,所以E的图象为,由QCUrS4kdUbta,所以drSU4kbtrSUa4kb,又因rSU4kb为肯定值,所以是匀速移动,所以速度图象为,综上所述C正确答案C拓展探究如图2所示,C为中间插有电介质的电容器,a和b为其两极板,a板接地P和Q为两竖直放置的平行金属板,在两板间用绝缘线
18、悬挂一带电小球;P板与b板用导线相连,Q板接地起先时悬线静止在竖直方向,在b板带电后,悬线偏转了角度.在以下方法中,能使悬线的偏角变大的是()图2A缩小a、b间的距离B加大a、b间的距离C取出a、b两极板间的电介质D换一块形态大小相同、介电常数更大的电介质答案BC解析本题考查有关电容器的两个公式a板与Q板电势恒定为零,b板和P板电势总相同,故两个电容器的电压相等,且两板电荷量q视为不变要使悬线的偏角增大,即电压U增大,即减小电容器的电容C.对电容器C,由公式CqUrS4kd,可以通过增大板间距d、减小介电常数r、减小两极板的正对面积S.有关电容器的计算是高考中常考的类型,主要是两个公式之间的相
19、互联系,其中定义式中电荷量和电压随着外界条件的改变而改变,一般状况为和电源相连是电压不变,充电后切断电源是电荷量不变;确定式中面积和板间距离的改变会影响电容的改变;其它物理量如场强与电荷面密度有关.题型二带电粒子在电容器中的运动一平行板电容器的两个极板水平放置,两极板间有一带电荷量不变的小油滴,油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比若两极板间电压为零,经一段时间后,油滴以速率v匀速下降;若两极板间的电压为U,经一段时间后,油滴以速率v匀速上升若两极板间电压为U,试求油滴再一次做匀速运动时速度的大小和方向?思维步步高不加电压,带电粒子受力状况和运动状况是怎样的?加正向电压时,匀速运动
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