第二章 第一节 电容器与电容（Word教师用书）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册（粤教版2019）

第一节　电容器与电容 课程内容要求 核心素养提炼 1.观察常见的电容器，了解电容器的电容 2．观察电容器的充、放电现象 3．能举例说明电容器的应用 1.物理观念：知道电容器的概念，认识常见的电容器 2．科学思维：理解电容表示电容器容纳电荷的本领，知道电容的定义方法，了解电容器的电势差和带电荷量的关系 3．科学探究：通过实验感知电容器的充、放电现象，知道电容器可以容纳电荷、储存能量；体会比值定义法和控制变量法探究物理概念的方法 4．科学态度与责任：养成观察、比较、归纳、分析的良好习惯 [对应学生用书P38] 一、识别电容器 1．构造 (1)电容器由两个互相靠近、彼此绝缘的导体组成，电容器的导体间可以填充绝缘物质(电介质)，常见的平行板电容器就是由两块正对相距很近的金属板组成的． (2)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．常见的电容器 (1)固定电容器： (2)可变电容器： 二、电容器的充放电 1．电容器所带的电量：每一极板所带电量的绝对值． 2．电容器的充电 (1)条件：电容器的两个极板分别与电源的正负极相连． (2)结果：电容器的两极板带上等量异种电荷． (3)能量：充电后，两极板间存在电场，从电源获得的能量储存在电场之中，称为电场能，电场具有能量是电场物质性的重要表现． 3．电容器的放电 (1)条件：用导线把充电后的电容器的两极板接通． (2)结果：电容器两极板上的电荷中和． (3)能量：放电后，板间电场消失，电场能在放电过程中转换成其他形式的能量． [思考] 如图所示，开关S与“1”端接触后，再与“2”端接触，灯泡是否发光？怎样解释？若发光，电流方向如何？ 提示　当开关与1端接触时，给电容器充电，上极板带正电荷，下极板带等量负电荷，当电容器上电压与电源电压相同时，充电完毕；当开关与2端接触时，电容器通过灯泡放电，放电电流是从正极板流出沿灯泡向下，随电荷减少电压降低，灯泡逐渐变暗，放电完毕，灯泡熄灭． 三、电容器的电容 1．定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电压U之比． 2．公式：C＝. 3．单位：在国际单位制中的单位是法拉，符号：F,1 F＝1 C/V.常用的单位还有微法和皮法． 换算关系：1 F＝106μF＝1012pF. 4．物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量． [思考] 如图甲所示是一个水杯，众所周知，我们用水杯的容积表征水杯容纳水的本领． 如图乙所示是照相机的闪光灯的重要部件——电容器，电容器是容纳电荷的一种装置． 我们如何表征电容器容纳电荷的本领呢？ 提示　建立电容概念． 四、决定电容的因素 　平行板电容器的电容C跟电介质的相对介电常数εr成正比，跟两极板的正对面积S成正比，与两极板间的距离d成反比．公式C＝，当平行板电容器的两极板间为真空时，C0＝. [判断] (1)电容为C的电容器所带电荷量为Q，若电荷量增大为2Q，则电容变为2C.(×) (2)电容器所带的电荷量Q是指电容器的一个极板上所带电荷量的绝对值．(√) (3)电容器外壳上标的是额定电压．(√) [对应学生用书P40] 探究点一　实验：观察电容器的充、放电现象 二极管是一种半导体元件，具有单向导电性，用D表示，其电路符号为“”(该符号左端为正极，右端为负极)．发光二极管是二极管的一种．当发光二极管接正向电压(发光二极管的正、负极分别与电源正、负极相接)时，二极管导通并发光；接反向电压时，二极管的电阻很大，不会发光．按如图所示电路图连接电路，将开关分别拨到位置“1”和“2”时，哪个二极管会发光？ 提示　开关拨到位置“1”时，电源给电容器充电，此时二极管D2导通并发光；开关拨到位置“2”时，电容器放电，此时二极管D1导通并发光． 1．电容器充电过程 电路如图所示 特点： (1)有电流，电流由电源的正极流向电容器正极板，电流逐渐减小． (2)电容器所带电荷量增加． (3)电容器两极板间电势差增大． (4)电容器两极板间电场强度增大． 当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等． 2.放电过程 电路如图所示 特点： (1)有电流，电流从电容器正极板流出，电流逐渐变小． (2)电容器所带电荷量减少． (3)电容器两极板间电势差减小． (4)电容器两极板间电场强度减小． 当电容器放电结束后，电路中无电流．电容器的放电过程实际上是正、负电荷中和的过程． 在测定电容器电容值的实验中，将电容器、电压传感器、阻值为3 kΩ的电阻R、电源、单刀双掷开关按图甲所示电路图进行连接．先把开关S接1，电源向电容器充电，充电完毕后把开关S接2，电容器放电，直至放电完毕．实验得到的与电压传感器相连接的计算机所记录的电压随时间变化的u­t曲线如图乙所示，图丙为由计算机对图乙进行数据处理后记录了“峰值”