10.4电容器的电容（第一课时）导学案-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

馆陶县佳合国际学校高一物理组 编写人：韩晓光 审核人：韩晓光 使用时间： 10.4电容器的电容导学案（第1课时） 一、学习目标： 1.通过观察常见电容器，建构电容器模型。 3.通过实验掌握在电容器充、放电过程中电流、电压的变化，并正确分析电荷量、能量转化的情况。 二、重难点： 电容器在充、放电过程中电流、电压、电荷量的变化，以及能量的转化情况。 3、 授课内容 导入：人们在使用相机或手机拍照时，若光线不足，相机或手机一般会自动开启闪光灯补足光线。那闪光的能量是从哪里来的呢？ 水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”储存起来。图中的元件就是这样的“容器”—电容器。那么电容器的内部构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 自学指导一：认真默读本节课P38内容，完成以下内容（2分钟）。 1.构造：两个彼此 又相距 的导体，都可以看成一个电容器，电容器是一种重要的电学元件。 2.平行板电容器：由两个相距很近的平行 中间夹上一层绝缘物质组成，是一种最简单的电容器。 3.功能：用来储存电荷或电能（电场能）。 自学指导二：认真默读本节课P38、P39观察电容器充、放电现象实验内容，完成以下内容（5分钟）。 1.实验器材：直流电源、电阻、电容器、电流表、数字电压表、单刀双掷开关、导线。 2.实验原理及电路设计。 实验电路如上图所示。当开关拨到位置1时，电源E对电容器充电；当开关拨到位置2时，电容器放电。在充电和放电的过程中，利用电流表观察电路中电流的大小和方向的变化，利用电压表观察电容器两极板间电压的变化，进而判断电容器两极板储存电荷量的变化及能量的转化。 3.实验步骤 （1）根据实验电路图连接电路。 （2）把开关S接1，此时电源给电容器充电，观察电压表和电流表的示数变化情况并记录数据。 （3）把开关S接2，此时电容器对电阻R放电，观察电压表和电流表的示数变化情况并记录数据。 （4）断开开关，拆除电路，整理实验器材。 4.实验现象 （1）充电过程 电压表：电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值，表示电容器两极板间具有一定的 。 电流表：从指针的偏转方向可以确定电流的方向，充电电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时，电流从电容器的负极板流向电源的负极，电流表示数逐渐变小，说明充电电流逐渐 ，最后为 。 (2)放电过程 电压表：电压表示数逐渐减小，最后为0，说明电容器两极板间电势差逐渐 ，最后为 。 电流表：从指针的偏转方向可以确定电流的方向，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，放电电流逐渐 ，最后为 。 5.实验结论 充电过程：电容器两极板所带电荷量增加，板间电场强度增大，电源的能量储存在电容器中。 放电过程：电容器两极板所带电荷量减少，板间电场强度减小，电容器两极板间储存的能量减少。 6.注意事项 （1）电流表要选用小量程、指针指向中央、双向偏的电流表，实验前要检验指针偏转的方向和电流的关系。 （2）要选择大容量的电容器，数字电压表内阻、定值电阻阻值要大些。 4、 思考 阅读用传感器观察电容器的放电过程，根据得到的-图像，回答下列问题。 1.在图中画一个竖立的狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？ 2.怎样根据-图像估算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？ 3.如果要测绘充电时的-图像，应该如何连接电路？怎样进行测量？得到的-图像可能是什么形状？ 5、 当堂练习 1.(多选)关于电容器的充、放电过程，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.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能 D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减小 2.如图所示为研究电容器充放电实验的电路图，实验前，开关S是断开的，电容器 不带电。下列的操作过程中，正确的说法是( ) A.开关S接1，电容器上极板带负电 B.开关S接1稳定后，再断开S，电容器两极板间有电场存在 C.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电流传感器的电流方向向上 D.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电阻R的电流方向向右 3. 如图甲所示，在“观察电容器的充、放电现象”实验中，将单刀双掷开关S与“1”端相接，并将电阻箱的阻值调为R1和R2(R1>R2)两种情况，两次得到的电流I随时间t变化图像如图乙中曲线所示，则(　　) A．实线是电阻箱阻值为R2的结果 B．电阻箱阻值越大，电容器充电越快 C．实线与横轴所围面积大于虚线与横轴所围面积 D．实线与横轴所围面积等于虚线与横轴所围面积 4.某同学用图甲所示的电路研究电容器的充放电过程，当开关S接“1”达到稳定后，电容器上极板带 电(选填“正”或“负”)；当开关S接“2”瞬间，流过R的电流方向向 （选填“左”或“右”）；S接“2”后，用计算机描绘出流过R的电流I随时间t变化的I-t图像如图乙所示， 根据图像估算电容器放电过程中释放的电荷量Q= C.（结果保留两位有效数字）。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $$