4. 电容器的电容（教学课件）物理人教版2019必修第三册

该高中物理课件聚焦“电容器的电容”，系统涵盖电容器概念、充放电特点、电容定义式及平行板电容器影响因素，通过“水容器类比电荷容器”导入，以问题链引导学生思考构造与充放电，搭建从生活现象到物理本质的学习支架。 其亮点在于分层学习目标落实物理观念，充放电实验（如B20401演示器）培养科学探究，课堂练习结合超级电容器公交车、熔喷布等实际问题，强化科学思维的模型应用，拓展学习传感器观察充放电提升探究能力。学生能深化电容本质理解，教师可借助结构化资源高效教学。

4. 电容器的电容 十 《第十章 静电场中的能量》 授课人： 版权所有 QQ894665727 学习目标 基本 要求 1．了解常见电容器的外形、结构和符号。 2．知道电容器是储存电荷和电场能的装置。 3．了解电容器的充、放电过程。 4．理解电容器电容的意义，知道其单位，并会用电容定义式进行计算。 5．了解影响平行板电容器电容的相关因素。 发展 要求 1．经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中蕴含的控制变量等思想方法。 2．了解电容器击穿电压的概念。 说明 不要求应用电容器电容的决定式进行计算。 版权所有 QQ894665727 教学重点难点 教学重点：掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器电容的决定式。 教学难点：1.电容器充、放电过程的特点。2.对电容物理意义的理解，电容器电容的计算与应用。 版权所有 QQ894665727 课堂引入 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，它内部的构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 问题 ？ 版权所有 QQ894665727 探究新知 电容器 1 电容 2 常见电容器 3 版权所有 QQ894665727 电容器 01 PART. 平行板电容器 平行板电容器：在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就组成一个最简单的电容器 ++++++ ------ 议一议，猜想： 1、电容器是如何“装入” 电荷的呢？它“装入”电荷的过程会有何特点？ 2、电容器是如何“装住” 电荷的呢？能“装”多少电荷与什么因素有关？ 3、电容器是如何“倒出” 电荷的呢？它输出电荷过程有何特点？ 版权所有 QQ894665727 观察电容器的充、放电现象 版权所有 QQ894665727 观察电容器的充、放电现象 充电过程： 两极板电荷量_____ 电压_____ 电场强度_____ 增加 升高 增强 放电过程： 两极板电荷量_____ 电压_____ 电场强度_____ 减小 减低 减小 版权所有 QQ894665727 电容 02 PART. 电容器储存电荷的本领大小 议一议，猜想： 1、电容器储存的电荷有上限吗？ 2、用电容器储存的电荷量大小来描述电容器储存电荷的本领大小是否可以？为什么？ 版权所有 QQ894665727 演示：探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系 版权所有 QQ894665727 电容器储存电荷本领大小的描述 更精确的实验标明：一个电容器所带的电荷量Q与两极板之间的电势差U之比是不变的。 相同电压对电容器充电，电容器储存的电荷量越多，标明该电容器储存电荷的本领越强！ 版权所有 QQ894665727 电容 电容：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比 定义式： 单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉（法），符号是F 实际中还有微法(uF)和皮法(pF), 物理意义：描述电容器储存电荷本领的大小 版权所有 QQ894665727 电容 电容 击穿电压：超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏。这个极限电压叫作击穿电压 工作电压（额定电压） 低于击穿电压 版权所有 QQ894665727 常用电容器 03 PART. 常见电容器 电容器 固定电容器 聚苯乙烯 电容器 电解 电容器 可变电容器 版权所有 QQ894665727 常见电容器 版权所有 QQ894665727 超级电容器 超级电容公交车通过车载电容驱动,每次充满电可以运行6公里，每次停靠一个站皆可充电。每次充满电只需两分钟。 版权所有 QQ894665727 谢谢观看 十 授课人： 版权所有 QQ894665727 课堂小结 电容器：储存电量和电能的元件 平行板电容器：在相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质 电容：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比 定义式： 单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉（法），符号是F，实际中还有微法(uF)和皮法(pF), 常见电容器：固定电容器 可变电容器 版权所有 QQ894665727 课堂练习 1．某电容器所带电荷量Q与其两端电压U的关系图像如图所示，该电容器的电容为（　　） A．0.5F B．1.0F C．F D．F D 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 课堂练习 2．电容器的极板A、B分别接在恒压直流电源的两极上，G是灵敏电流计。熔喷布匀速从两极板间穿过，当熔喷布的厚度变薄时会导致相对介电常数变小。下列说法中正确的是（　　） A．熔喷布变薄，电容器两端电压会变大 B．熔喷布变薄，电容器的电容会变大 C．熔喷布变厚，电容器的电荷量保持不变 D．熔喷布变厚时，电流计中会有自b向a的电流 D 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 课堂练习 3．（多选）电容热膨胀检测仪的简化结构如图所示，左侧电容器的下极板可随测量材料的高度变化而上下移动，灵敏电流计中的电流可以反映膨胀情况。现将待测材料平放在加热器上，加热器加热时，待测材料会向上膨胀，闭合开关S，下列说法正确的是（　　） A．加热器不加热时，的滑片向右滑动，电容器极板上的电荷量减少 B．加热器加热时，电流计中有从a到b的电流通过 C．加热器加热时，电容器两极板间电场强度变小 D．检测结束断开开关S，电容器极板上的电荷量不变 AB 版权所有 QQ894665727 课堂练习 版权所有 QQ894665727 课后作业 1.完成教材课后“练习与应用” 2.完成《4.电容器的电容（分层作业）》 版权所有 QQ894665727 拓展学习：用传感器观察电容器的充放电过程 版权所有 QQ894665727 拓展学习：平行板带内容器的电容 版权所有 QQ894665727 【答案】D 【详解】由电容的定义式 可知 故图象中的斜率表示电容，故电容 故选D。 【答案】D 【详解】AB．熔喷布变薄，电容器一直与恒压直流电源连接，所以电容器两端电压不变；根据，由于相对介电常数变小，所以电容器的电容会变小，故AB错误； CD．熔喷布变厚，根据，由于相对介电常数变大，所以电容器的电容会变大；根据，由于电容器两端电压不变，所以电容器的电荷量会增加，则电流计中会有自b向a的电流，故C错误，D正确。 故选D。 【答案】AB 【详解】A．加热器不加热时，的滑片向右滑动，电阻增大，两端的电压变大，两端的电压变小，根据可知，电容器极板上的电荷量减少，故A正确； BC．加热器加热时，材料温度升高，材料膨胀，电容器两板间距减小，根据可知，电容增大，由于电容器两板电势差不变，根据，所以极板所带电荷量增加，电流计中有从a到b的电流通过；由于，电容器两极板间电场强度增大，故B正确，C错误； D．断开开关，电容器通过放电，则灵敏电流计上有从b到a的短暂电流，故D错误。 故选AB。 $电流传感器可以捕捉到瞬间的电流变化。并可以通过数据采集器与计算机连接，直接在屏幕上显示出电流I随时间T的变化图像。实验器材包括电流传感器、三十欧姆的定值电阻、220微法电解电容、电池组电源、单刀双掷开关、数字式多用电表。按照电路图安装好电路，打开软件，软件能在窗口自动显示IT图像，选择电源电压U1等于1.61服。先使开关S与一端相连，电源向电容器充电，这个过程可在瞬间完成。然后把开关S掷向二端电容器，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IP曲线，整条曲线和时间轴所围成的面积表示在整个放电过程中，电容器释放的总电荷量也是电容器充完电时所带的电荷量。选择不同的充电电压，U2等于3.24伏，U3等于4.88服，U4等于6.52服，重复实验。分别把四次实验中电容器充电后所带的电荷填在表格中。通过计算分析不难看出，对同一电容而言，在实验误差允许的范围内，Q比U是一个常量。在此基础上给出电容的定义式C等于Q比U。 实验目的，探究平行板电容器的电容与两板的距离，正对面积介质的关系。实验器材有丝绸、玻璃棒、胶木板作为介质，两块圆形金属板导线。静电器也称为验电器，它指针的张角越大，说明验电器中间的金属感与金属外壳电势差越大将一块金属板与静电剂中间的金属杆相连，另一块金属板与静电器的金属外壳相连。将两块圆形金属板正对并相互靠近，用玻璃棒与丝绸摩擦，将摩擦后的玻璃棒与其中一块金属板接触，使金属板带电。静电计指针张开，说明圆形金属板组成的电容器带电，两板间有一定的电势差，再将两板的距离拉开，这时静电计的指针张角变大，说明两板间的电势差随两板的距离增加而增大。减小两板的正对面积。静电计的指针张角变大，说明两板间的电势差增大。在两板间插入介质。静电计的指针张角变小，说明两板间的电势差减小。请同学们根据实验现象，结合电容的定义式，分析平行板电容器的电容与两板间的距离，两板的正对面积与介质之间存在什么关系。 null实验目的，一、观察电容器的充电与放电过程。2、了解充放电时间与充放电回路电阻的关系。按电路图连接电路。电容充电。电容放电。在充电过程中，开始通过检流计的电流很大，后逐渐减小到0。在放电过程中，开始通过检流计的电流很大后逐渐减小到零氮。放电的整个过程，电流方向与充电电流方向相反。实验的仪器有电解电容器、直流电源、单刀双掷开关、导线、电阻箱。电压传感器与数字采集器。电压传感器将电压信号通过数字采集器传送给电脑，电脑可以直接绘出电阻箱两端电压随时间的变化曲线。按电路图连接电路。为了能明显观察电容的充电放电电流，随时间的变化通过串联较大的电阻来延长充电放电时间。但电阻较大时，回路中的电流较小，所以用电压传感器接在电阻箱的两端，通过电压来反映回路的电流，将电阻箱的电阻设置为2500欧姆。先将电容器充电，观察充电曲线。在放电，观察放电曲线。应注意充放电时间。将电阻增加到3500欧姆。再注意观察充放电的时间。请同学们思考以下几个问题。第一，充电放电电流分别随时间增加还是减小？第二，回路的电阻越大，充放电的时间是增长还是缩短？ 探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系。电容器A两端与数字电压表V一并联，把开关S一接一给A充电。B是与A相同但不带电的电容器。当开关S一接二时，B与A并联。由电荷分配原则可知，此时B所在的电荷量与A相同，均为之前所带电荷量的一半。让S1加2，注意观察。第二，前后V一示数的变化。断开S1B和S2，让电容器B的两极板完全放电。断开S2，把S1加2，注意观察唯一示数的变化。再次进行实验。注意观察唯一示数的变化。再次进行实验。注意观察唯一示数的变化。再次进行实验。注意观察唯一示数的变化。 nullnull观察电容器的充放电现象。实验目的定性观察电容器充放电过程中电流的变化情况。实验器材，变阻箱。电流计。导线若干电容器。单刀。双掷开关电源实验原理，这是实验原理图，电解电容器正极接高电势，负极接低电势。开关S接一观察电容器充电时的电流，开关S接二观察电容器放电时的电流。现在开始实验，根据实验原理图连接电路。电流计的正负接线柱不要接错，电解电容器的正极要接高电势，负极接低电势。接线过程中，开关处于断开状态。电阻箱的电阻设为一万欧姆。将开关向左闭合，给电容器充电。可以观察到电流计指针快速向右偏转，然后向左返回，示数慢慢减小，说明充电时电流流向电容器正极，电容器两端的电压增加，充电电流减小，直至充电完毕，电流计的示数为零，将开关向右闭合，给电容器放电。可以观察到电流计指针快速向左偏转，然后向右返回，示数慢慢变小，说明放电时。电流从。电容器正极流出，电容器两端的电压减小，放电电流减小，直至放电完毕，电流计的示数为零。现在开始整理器材，注意首先要拆开电源连线，然后再整理其他仪器，所有器材摆放整齐，实验结束。 nullnull