2.5 科学探究：电容器（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（鲁科版2019）

第5节　科学探究：电容器 第2章　电势能与电势差 栏目索引 必备知识·自主学习 关键能力·互动探究 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 必备知识·自主学习 知识点一 观察电容器的充、放电现象 1.电容器❶：能储存____的电学元件。两块彼此绝缘的平行金属板可组成最简单的电容器，即平行板电容器。 2．电容器的充电、放电❷ (1)充电：把原来不带电的电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两极板上分别带上____的异号电荷的过程。 (2)放电：充电后的电容器两极板通过电流计接通，电路中会形成瞬时电流而发生放电，使两极板的电荷____而不再带电。 电荷 等量 中和 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 1．两个靠近的导体一定能构成一个电容器。(　　) 2．电容器和电容是一回事。(　　) 3．平行板电容器充电后，两极板间的电场为匀强电场。(　　) × × × 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 电荷量Q 电压U 法拉 微法 皮法 106 1012 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 绝缘 平行 正比 正比 反比 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 × × × 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 知识点三 常见电容器及其应用 1.电容器的分类 (1)按照导体极板间所用的电介质分类：空气电容器、____电容器、____电容器、陶瓷电容器、____电容器、____电容器等。 (2)按电容器的电容是否可变分类：可变电容器和固定电容器等。 2．额定电压❻和击穿电压 (1)额定电压：__________________________。它比击穿电压要__。 (2)击穿电压是电容器的极限电压，超过这个电压，电容器内的电介质将被击穿，电容器将被损坏。 云母 纸质 涤纶 电解 电容器安全工作时电压的上限 低 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 3．应用 利用电容器可以测量水位；驻极体话筒也是利用电容器的原理制造的。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 关键能力·互动探究 探究点一　观察电容器的充、放电现象　(科学探究之结论) ►要点归纳 1．电容器充、放电特点 (1)①充电过程是将电能储存在电容器中的过程。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 ②充电过程特点(如图乙所示) a．充电电流方向为从电源的正极流出的电流方向。 b．电容器所带电荷量增加。 c．电容器两极板间电压升高。 d．电容器中电场强度增大。 e．充电过程中电容器从电源获取的能量为电能。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 (2)①放电过程是将储存的电能转化为其他形式能量的过程。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 ②放电过程特点(如图丁所示) a．放电电流方向是从正极板流出的电流的方向。 b．电容器两极板上电荷量减少。 c．电容器两极板间电压降低。 d．电容器中电场强度减小。 e．电容器中储存的电能转化成其他形式的能量。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 2．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、小灯泡。 3．实验步骤 (1)按图连接好电路。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 (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3，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。 (4)断开开关，整理实验仪器。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 4.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，要在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 ►对点例练 (2022·辽宁沈阳高一期末)某学习小组利用高电阻放电法研究电容器的充、放电，实验是利用高阻值电阻延长充、放电时间，绘制电容器充、放电电流与时间的it图像来研究电容器的充、放电规律。某同学先按图甲连接好实验电路，然后继续实验操作如下： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 (1)先接通开关S1、S2，调节电阻箱R的阻值，当微安表的示数不变时记下电压表的示数U0＝6.0 V。 (2)断开开关S2，同时开始计时，每隔5 s或10 s读一次电流i的值，将测得的数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数据在坐标纸上标出以时间t为横坐标、电流i为纵坐标的点，如图乙中用“×”表示的点。请在图乙中描绘出电流随时间变化的图线。 (3)根据图线估算出该电容器在整个放电过程中放出的电荷量Q0约为________C(结果保留2位有效数字)。 (4)根据公式________来计算电容器的电容(只要求用题中所给字母写出表达式，不要求计算结果)。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 [练1](2022·江苏南京高一期末)电容器是电学中常见的存储电荷的电子元件。某同学用图甲所示的电路探究电容器的充、放电规律。图中R是高阻值电阻，先使开关S与1端相连，然后把开关S掷向2端。与电流传感器相连接的计算机，记录了这一过程中电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 (1)要研究电容器放电过程的规律，开关S应接在______端(选填“1”或“2”)。 (2)根据计算机所记录的I-t曲线分析： ①在形成电流曲线1的过程中，电容器两极板间电压逐渐________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 ②在形成电流曲线2的过程中，电容器的电容________(选填“变大”“变小”或“不变”)。 答案：(1)2　(2)变大　不变　 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 探究点二　电容器的电容　(科学思维之提升) ►情境探究 当电容器的电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？ 提示：电容器两极板间的电势差增大；比值不变。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 CD 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 电容问题的解题技巧 (1)电容由电容器本身的构造决定，与所带电荷量及两极板间电压无关。 (2)电容器充、放电时的工作电压不能超过其额定电压。 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 探究点三　电容器的动态分析问题　(科学思维之提升) ►情境探究 平行板电容器由两块平行放置的金属板组成。利用平行板电容器进行如下实验： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 ►探究归纳 平行板电容器的两类典型问题 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 D 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 A　 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 探究点四　解决实际问题　(科学态度与责任之落实) [练4](生活情境)(2022·安徽芜湖高二期末)“调频96.3MHz，欢迎收听芜湖交通经济广播电台……”这是芜湖人熟悉的一句广播导入语。调台可以通过调节收音机中可变电容器的正对面积来实现，如图所示。假设该电容器两端电压恒定，极板间可视为匀强电场，当正对面积逐渐变小时，下列说法正确的是(　　) A．电容器的电容逐渐增大 B．电容器所带电荷量逐渐减小 C．电容器极板间的电场强度逐渐增大 D．电容器被充电 B 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 [练5](生活情境)(2022·辽宁沈阳高三二模)飞机油箱内的油量是估计其续航时间和确保飞行安全的重要参数。一种电容式测量飞机油箱内油量的装置如图所示，油箱内置圆筒形电容器，电容的变化反映了油面高度的变化。下列说法正确的是 (　　) A．给飞机供油时油量增加，相当于改变了 电容器中的电介质，电容会增大 B．给飞机供油时油量增加，相当于改变了电容器中的电介质，电容会减小 C．飞行过程中油量减少，相当于改变了两极板间的正对面积，电容会减小 D．飞行过程中油量减少，相当于改变了两极板间的正对面积，电容会增加 A 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 [练6](生活情境)(2022·广东广州高二期末)微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图所示，M极板固定，当手机的加速度变化时，N极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中R为定值电阻。下列对传感器描述正确的是(　　) A．静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 B．由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C．由静止突然向前加速时，电流由b向a流过电流表 D．保持向前匀减速运动时，电阻R以恒定功率发热 C 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 解析： 返回导航 高中物理　必修　第三册　L 第2章　电势能与电势差 谢谢观看！ $$