第10章 4 第2课时 实验：观察电容器的充、放电现象（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（人教版2019）

第2课时　实验：观察电容器的充、放电现象 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 实验必备 自主探究 实验研析 创新学习 课堂检测 素养达标 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 一、实验目的 1．通过观察，了解电容器在充电和放电的过程中，两极板间电压和电路中电流的变化。 2．判断电容器在充电和放电的过程中，两极板储存电荷量的变化。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 3 二、实验原理 1．电容器的充电过程 如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较大，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小，当电容器两 极板间电压等于电源电压时电荷停止移动， 电流I＝0。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 2．电容器的放电过程 如图所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小，两极板间的电压也逐渐减小到零。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 三、实验器材 6 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、定值电阻、导线。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 6 四、实验步骤 1．按图连接好电路。 2．把单刀双掷开关S接1， 观察电容器的充电现象，并 将结果记录在表格中。 3．将单刀双掷开关S接2，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。 4．记录好实验结果，关闭电源。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 实验记录和分析： 实验项目 实验现象 电容器充电 电流表 电流表的读数由大到小最后为零 电压表 电压表的读数由小到大最后为6 V 电容器放电 电流表 电流表的读数由大到小最后为零 电压表 电压表的读数由大到小最后为零 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 五、注意事项 1．电流表要选用小量程的灵敏电流计。 2．要选择大容量的电容器。 3．实验要在干燥的环境中进行。 4．在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是 (　　) A．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电 B．开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电 C．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电 D．开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电 对电容器及其充、放电的认识 A 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 [解析]　开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A正确，B错误；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错误。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 某同学利用图(a)所示电路测量电容器充电时两极板间的电压随时间的变化。实验中使用的器材为：电池E(内阻很小)、开关S1和S2、电容器C(约100 μF)、电阻R2(约200 kΩ)、电阻R2(1 kΩ)、电压表V(量程6 V)、秒表、导线若干。 充、放电过程电压和电流的变化及数据处理 (a) 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 (b) (c) 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 (1)按图(a)所示的电路原理将图(b)中实物图连线。 [答案]　(1)如图所示 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 (2)先闭合开关S2，再断开开关S2；闭合开关S1，同时按下秒表开始计时。若某时刻电压表示数如图(c)所示，电压表的读数为________V。 [解析]　(2)电压表的量程为6 V，分度值为0.1 V，所以读数为3.60 V。 3.60 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 (3)该同学每隔10 s记录一次电压表的读数，记录的数据如下表所示。 在给出的坐标纸上绘出图线，已知只有一个数据点误差较大，该数据点对应的表中的时间是________s。 时间t/s 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 电压U/V 2.14 3.45 4.23 4.51 5.00 5.18 40 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 [解析]　(3)先描点，然后用圆滑的曲线将所描的点连接起来，如图所示。 从图线可看出误差较大的数据对应表中的时间为40 s。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 (4)电路中C、R2和S2构成的回路的作用是____________