10.4电容器的电容 学历案 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

3.10.4 电容器的电容 【内容出处】 人教版必修三第十章第4节 【课程标准】 3.1.6 观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。能举例说明电容器的应用。 活动建议：通过观察、查阅资料等方式，了解并分析电容器应用的实例，撰写研究报告。 【学习目标】 1.通过观察常见的电容器，知道电容器的结构；观察电容器的充、放电现象，说明充、放电过程中电流方向、两极板电荷量、电场强度、电势差、能量的变化情况； 1.1用传感器观察电容器的充、放电过程，并分析电容器充、放电的I-t图像； 2.通过观察实验，探究电容器两极板间的电势差跟所带电荷量的关系，定义电容器的电容； 2.1通过观察实验，研究影响平行板电容器电容大小的因素，并举例常见的电容器。 【评价任务】 1. 2. 3. 【学习过程】 1、 课前准备 1.实验器材：常见的电容器、直流电源、电阻、电压表、电流传感器、电流表、数字电压表、单刀双掷开关、平行板电容器、静电计、 2.通读课本，做好预习。 2、 课中学习 任务一、电容器的充、放电 1.观察常见的电容器，知道电容器的结构 电容器： 2.实验：观察电容器的充、放电现象 实验一：按照所给的器材和电路图组装电路，观察电源给电容器的充、放电现象。 图10.4-1 ①充电过程：开关S拨到 （1或2），电压表示数 ，电容器两极板电势差 ，电流表示数 ，电流表指针向 偏转，电流方向由电源 流向 极板，由极板 流向 电源，两极板的电荷量 ，极板间的电场强度 ，能量由 转移至 。 ②放电过程：开关S拨到 （1或2），电压表示数 ，电容器两极板电势差 ，电流表示数 ，电流表指针向 偏转，电流方向由电源 流向 极板，由极板 流向 电源，两极板的电荷量 ，极板间的电场强度 ，能量由 转移至 。 【巩固练习】 用图10.4-1的电路给电容器充、放电。开关S接通1，稳定后接通2，稳定后改接1，如此往复。下表记录了充、放电过程中某两个时刻通过电流表的电流方向，根据该信息，在表格中空格处填写合理的答案。 时刻 电流方向 电流在增大或减小 S接通1还是2 电容器两端的电压正在增大还是减小 整个电路中的能量正在怎么转化 充电还是放电 t1 向左 t2 向右 实验二：用传感器观察 电容器的充、放电过程. 电流传感器可以像电流表一样测量电流。不同的是，它的反应非常快，可以捕捉到瞬间的电流变化。此外，由于它与计算机相连，还能显示出电流随时间变化的I-t图像。照图10.4-2甲连接电路。电源用直流8V左右，电容器可选几十微法的电解电容器。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电， 这个过程可在短时间内完成。然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电，传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t图像（图10.4-2乙）。 一位同学得到的I-t图像如图 10.4-3所示，电源电压是8V。 （1） 在图中画一个竖立的狭长矩形（在图10.4-3的最左边）， 它的面积的物理意义是什么？ （2） 怎样根据 I-t 图像估算电容器在全部放电过程中释放的 电荷量？试着算一算。 （3） 如果要测绘充电时的I-t 图像，应该怎样连接电路？怎样进行测量？得到的I-t 图像可能是什么形状的？试着画一画。 【巩固练习】如图，单刀双掷开关S原来跟2相接，从t＝0开始，开关改接1，得到流过电路中P点的电流随时间变化的I-t图像，电容器两极板的电势差UAB随时间变化的图像。 t＝2s时，把开关改接2，请在I-t图像和UAB-t图像中画出之后2s时间内图像的大致形状。 任务二、电容 1.实验：电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系 实验器材有相同的电容器A和B，数字电压表、几节干电池、单刀双掷开关、导线若干等。按照实验电路图如图10.4-4所示连接电路。 ①开关S1接1，干电池给电容器A充电，记录此时电压表示数； ②开关S1接2，使另一个相同的但不带电的电容器B与A并联（注意不要让手或其他导体跟电容器的两极板接触，以免所带电荷漏失），记录此时电压表示数； ③断