8. 电容器 电容（导学案）物理教科版必修第三册

该高中物理导学案聚焦“电容器 电容”核心知识，涵盖构造、充放电、电容定义及动态分析。以“静电的利用与防护”知识回顾为前导，通过自主预习填空、实验观察充放电现象、类比水杯储水能力搭建学习支架，衔接前后知识脉络。 特色在于注重科学探究与科学思维培养，通过实验分析充放电物理量变化、探究电容影响因素，经历完整探究过程，结合类比推理（水杯储水类比电容）和比值定义法建构概念，习题针对重点难点，助力学生深化物理观念、提升分析解决问题能力。

8.电容器 电容 导学案 1.物理观念：了解常见电容器的构造,建构电容器模型,了解电容器在生活中的应用;在建立电容器电容概念的过程中,逐步深化对场以及能量等物理观念的理解。 2.科学思维：在通过类比和比值定义得到电容定义的过程中,培养学生类比推理的科学思维;通过观察、分析电容器充、放电过程中各物理量的变化,理解电容器的充、放电过程,培养学生分析、推理与论证的科学思维能力。 3.科学探究：通过实验探究平行板电容器电容大小的影响因素,经历猜想、设计实验、获取证据并解释的过程,培养学生的科学探究能力。 4.科学态度与责任：培养学生追求真理的精神:通过探究实验,培养学生自主学习的精神和实事求是的科学态度。 重点：理解电容的定义式C＝和决定平行板电容器电容大小的因素，能够分析解决有关电容的问题。 难点：平行板电容器的动态变化问题分析。 【知识回顾】 7. 静电的利用与防护 一、静电的利用 核心原理：使物体 / 微粒带电，借电场力实现 移动 典型实例① ：高压电场→灰尘带电→向金属筒移动（环保）② ：雾化油漆带电→向工件（异种电荷）吸附（省料）③ ：墨粉带电→吸附于带电纸张（高效） 二、静电的防护 防护本质：阻止电荷过度 （导走 / 隔绝），避放电危害 常用措施（附场景）① 接地：油罐车铁链、防静电手环（防爆炸 / 元件损坏）② 加湿：干燥环境（如冬季、纺织厂）→导走静电③ 抗静电材料：防静电塑料袋 / 地板（护电子设备）④ ：尖端放电→导云层电荷入地（防雷电） 【自主预习】 8. 电容器 电容 一、电容器 1.基本构造：任何两个彼此 又相距很近的导体，都可以看成一个电容器. 2.充电、放电：使电容器两个极板分别带上 ，这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷 ，电容器不再带电，这个过程叫放电. 3.从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的 转化为其他形式的能量. 4.电容器的电荷量：其中 极板所带电荷量的绝对值. 二、常见电容器 1.常用的电容器种类：纸质电容器、电解电容器、 电容器等。 2.电容器上的标识表示电容量及 电压。 3.电路图中的符号： 4.击穿电压：加在电容器两极间的电压 超过某一限度，超过这一限度，绝缘介质将被击穿，致使电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压。 三、电容 1.定义：电容器所带 与电容器两极板之间的 之比. 2.定义式：C＝ . 3.单位：电容的国际单位是 ，符号为 ，常用的单位还有 和 ，1 F＝ μF＝ pF. 4.物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板之间的电势差为 时，电容器所带的电荷量. 四、决定电容因素 1.结构：由两个 且彼此绝缘的金属板构成. 2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成 ，跟极板的正对面积S成 ，跟极板间的距离d成 . 3.电容的决定式：C＝ ，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量.当两极板间是真空时，C＝. 五、动态分析 1.三个公式：C＝、E＝和C＝ 2.开关S保持闭合，两极板间的 恒定 Q＝CU＝∝，E＝∝. 3.充电后断开S， 恒定 U＝＝∝，E＝＝∝. 思考与讨论1 一、电容器 请同学阅读教材，归纳总结电容器的有关知识。 思考与讨论2 二、常见电容器 1.常用的电容器种类很多，请结合电容器的特点，说说生活中都有哪些常见电容器呢？ 2.请结合教材内容，说说电容器在构造上都有什么共同之处？ 思考与讨论3 三、电容 1.请看下面电路图，想一想，开关先后接1和2，会看到什么现象？ 2.接下来我们一起来看看演示实验，请同学们认真观察。小组讨论，说说充、放电过程中，各物理是如何变化的？ 3.如图所示，是我们熟知的生活中的一个例子。思考下列问题： （1）水位升高相同高度h，试比较A、B、C的储水量。 （2）如何反映水杯的储水能力？ 4.类比这个做法，结合电容器的特点，说说要如何比较不同电容器储存电荷的能力呢？ 思考与讨论4 四、决定电容因素 对于这两个公式C＝和C＝，大家有什么想法？ 思考与讨论5 五、动态分析 设平行板电容器的电容为C,两极板的电荷量为Q,两极板间的电压为U,两板间的电场强度为E。 (1)闭合开关,增大两极板间的距离d,则C、U、Q、E分别怎样变化? (2)充电后断开开关,增大两极板间的距离d,则 C、U、Q、E分别怎样变化? 提示：抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C＝、E＝和C＝ 课堂小结： 本节的主要内容是在学习了电荷量、电场强度、电势差等基本概念后,进一步学习研究一种新的电学元件——电容器。整体知识结构是“电容器的结构——电容器的工作方式——电容的定义——平行板电容器电容的决定式——电容器的应用”,可以让学生据此逐步深入理解电容器电容的相关知识。 1.（多选）关于电容器的充、放电，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，为研究电容器的充放电实验电路图，实验前，开关是断开的，电容器不带电。下列的操作过程中，正确的说法是（　　） A．开关接1，电容器上极板带负电 B．开关接1稳定后，再断开，电容器两极板间有电场存在 C．开关接1稳定后，再将掷向2，通过电流传感器的电流方向向上 D．开关接1稳定后，再将掷向2，通过电阻中电流方向向右 3.（多选）如图所示是描述对给定的电容器充电时其电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 4.某电容器上标有“1.5 μF　9 V”，则表示该电容器(　　) A．只有在9 V的电压下它的电容才是1.5 μF B．电容器的击穿电压为9 V C．电容器的额定电压为9 V D．当它的电压为4.5 V时，它的电容变为0.75 μF 5.如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（　　） A．将N板向下平移 B．将M板沿水平向左方向远离N板 C．在M、N之间插入介质 D．将M板向上移动的同时远离N板 6.如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，给电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（　　） A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大 B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变 C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大 D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 8.电容器 电容 导学案 1.物理观念：了解常见电容器的构造,建构电容器模型,了解电容器在生活中的应用;在建立电容器电容概念的过程中,逐步深化对场以及能量等物理观念的理解。 2.科学思维：在通过类比和比值定义得到电容定义的过程中,培养学生类比推理的科学思维;通过观察、分析电容器充、放电过程中各物理量的变化,理解电容器的充、放电过程,培养学生分析、推理与论证的科学思维能力。 3.科学探究：通过实验探究平行板电容器电容大小的影响因素,经历猜想、设计实验、获取证据并解释的过程,培养学生的科学探究能力。 4.科学态度与责任：培养学生追求真理的精神:通过探究实验,培养学生自主学习的精神和实事求是的科学态度。 重点：理解电容的定义式C＝和决定平行板电容器电容大小的因素，能够分析解决有关电容的问题。 难点：平行板电容器的动态变化问题分析。 【知识回顾】 7. 静电的利用与防护 一、静电的利用 核心原理：使物体 / 微粒带电，借电场力实现定向移动 典型实例① 静电除尘：高压电场→灰尘带电→向金属筒移动（环保）② 静电喷涂：雾化油漆带电→向工件（异种电荷）吸附（省料）③ 静电复印：墨粉带电→吸附于带电纸张（高效） 二、静电的防护 防护本质：阻止电荷过度积累（导走 / 隔绝），避放电危害 常用措施（附场景）① 接地：油罐车铁链、防静电手环（防爆炸 / 元件损坏）② 加湿：干燥环境（如冬季、纺织厂）→导走静电③ 抗静电材料：防静电塑料袋 / 地板（护电子设备）④ 避雷针：尖端放电→导云层电荷入地（防雷电） 【自主预习】 8. 电容器 电容 一、电容器 1.基本构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器. 2.充电、放电：使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电. 3.从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的能量转化为其他形式的能量. 4.电容器的电荷量：其中一个极板所带电荷量的绝对值. 二、常见电容器 1.常用的电容器种类：纸质电容器、电解电容器、可变电容器等。 2.电容器上的标识表示电容量及额定电压。 3.电路图中的符号： 4.击穿电压：加在电容器两极间的电压不能超过某一限度，超过这一限度，绝缘介质将被击穿，致使电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压。 三、电容 1.定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比. 2.定义式：C＝. 3.单位：电容的国际单位是法拉，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，1 F＝106 μF＝1012 pF. 4.物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板之间的电势差为1 V时，电容器所带的电荷量. 四、决定电容因素 1.结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成. 2.电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比. 3.电容的决定式：C＝，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量.当两极板间是真空时，C＝. 五、动态分析 1.三个公式：C＝、E＝和C＝ 2.开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定 Q＝CU＝∝，E＝∝. 3.充电后断开S，电荷量Q恒定 U＝＝∝，E＝＝∝. 思考与讨论1 一、电容器 请同学阅读教材，归纳总结电容器的有关知识。 答案 1.基本构造：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。 2.充电、放电：使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电.使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电。 3.从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的能量转化为其他形式的能量。 4.电容器的电荷量：其中一个极板所带电荷量的绝对值。 思考与讨论2 二、常见电容器 1.常用的电容器种类很多，请结合电容器的特点，说说生活中都有哪些常见电容器呢？ 答案 纸质电容器、电解电容器、可变电容器等。 2.请结合教材内容，说说电容器在构造上都有什么共同之处？ 答案 共同之处都是：两个彼此绝缘又相互靠近的导体。 思考与讨论3 三、电容 1.请看下面电路图，想一想，开关先后接1和2，会看到什么现象？ 答案 开关接1，使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，电容器充电；然后开关接2，使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，电容器放电。 2.接下来我们一起来看看演示实验，请同学们认真观察。小组讨论，说说充、放电过程中，各物理是如何变化的？ 答案 充电过程：两极板所带Q增大，两极板间U增大，两极板间E增大，饱和时Q、U、E不变；充电完成后：两极板带等量异种电荷，两极板间电势差与电源电压相等，两极板间有匀强电场，两极板间储存有电场能。放电过程：两极板所带Q减小，两极板间U减小，两极板间E减小；放电完成后： 两极板带电量为0，两极板间电势差为0，两极板间场强为0，两极板间无电场能。 3.如图所示，是我们熟知的生活中的一个例子。思考下列问题： （1）水位升高相同高度h，试比较A、B、C的储水量。 （2）如何反映水杯的储水能力？ 答案 1.水位升高相同高度h，截面积越大，储水量也越大。所以，C储水量大。2.可以用这个截面积来反映水杯的储水能力，可以用这么一个公式表示。 ＝截面积S 4.类比这个做法，结合电容器的特点，说说要如何比较不同电容器储存电荷的能力呢？ 答案 电容器所带电量Q与两极板间的电势差U比值来比较电容器储存电荷的能力。 思考与讨论4 四、决定电容因素 对于这两个公式C＝和C＝，大家有什么想法？ 答案 (1)C＝是电容的定义式，对某一电容器来说，Q∝U 但C＝不变，反映电容器容纳电荷本领的大小； (2)C＝是平行板电容器电容的决定式，C∝εr，C∝S，C∝，反映了影响电容大小的因素。 思考与讨论5 五、动态分析 设平行板电容器的电容为C,两极板的电荷量为Q,两极板间的电压为U,两板间的电场强度为E。 (1)闭合开关,增大两极板间的距离d,则C、U、Q、E分别怎样变化? (2)充电后断开开关,增大两极板间的距离d,则 C、U、Q、E分别怎样变化? 提示：抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C＝、E＝和C＝ 答案 （1）电容器始终与电源连接，U保持不变。动态分析如图所示： （2）电容器始终与电源断开，Q保持不变。 课堂小结： 本节的主要内容是在学习了电荷量、电场强度、电势差等基本概念后,进一步学习研究一种新的电学元件——电容器。整体知识结构是“电容器的结构——电容器的工作方式——电容的定义——平行板电容器电容的决定式——电容器的应用”,可以让学生据此逐步深入理解电容器电容的相关知识。 1.（多选）关于电容器的充、放电，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 【答案】AD 【详解】AB．电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，外电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，故A正确，B错误； C．充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，故C错误； D．放电过程中电容器中的电场能逐渐转化为其他能，故D正确。 故选AD。 2.如图所示，为研究电容器的充放电实验电路图，实验前，开关是断开的，电容器不带电。下列的操作过程中，正确的说法是（　　） A．开关接1，电容器上极板带负电 B．开关接1稳定后，再断开，电容器两极板间有电场存在 C．开关接1稳定后，再将掷向2，通过电流传感器的电流方向向上 D．开关接1稳定后，再将掷向2，通过电阻中电流方向向右 【答案】B 【详解】A．开关S接1，相当于给电容器充电，充电后电容器上极板与电源正极相连接，带正电，A错误；B．开关S接1稳定后，充电完毕，电容器两极板间电压等于电源电动势，再断开S，电容器两极板间有电场存在，B正确；C．开关S接1稳定后，再将S掷向2，此时电容器处于放电过程，放电过程上极板相当于电源的正极，流过电流传感器的电流方向向下，C错误；D．开关S接1稳定后，再将S掷向2，此时电容器处于放电过程，放电过程上极板相当于电源的正极，流过电阻S中电流方向向左，D错误。故选B。 3.（多选）如图所示是描述对给定的电容器充电时其电荷量Q、电压U、电容C之间相互关系的图像，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】CD 【详解】ABD．因为,是电容的定义式，电容器电容的大小与电容的带电量Q以及电容器两极板之间的电压无关，电容器电容的决定式为,只要电容器不变其电容就不发生变化，AB错误D正确；C．根据,可得 ,由于电容器不变，因此电量Q和电压U成正比，C正确。故选CD。 4.某电容器上标有“1.5 μF　9 V”，则表示该电容器(　　) A．只有在9 V的电压下它的电容才是1.5 μF B．电容器的击穿电压为9 V C．电容器的额定电压为9 V D．当它的电压为4.5 V时，它的电容变为0.75 μF 【答案】C 【详解】电容器上标有“1.5μF 9V”，说明电容器的电容是1.5μF，是电容器本身的特性，与电压无关，电压是4.5V时，电容仍然是1.5μF．故AD错误．9V是电容器的额定电压，即能承担的最大电压，所加的电压不能超过9V．故C正确．9V是电容器的额定电压，不是击穿电压．故B错误．故选C． 5.如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（　　） A．将N板向下平移 B．将M板沿水平向左方向远离N板 C．在M、N之间插入介质 D．将M板向上移动的同时远离N板 【答案】C 【详解】由题意，电容器所带电量Q保持不变，静电计指针张角变小，板间电势差U变小，由,分析可知，电容C应变大，根据,分析可知，增大正对面积，减小板间距离、或插入电介质，或插入金属板，故C正确，ABD错误。故选C。 6.如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，给电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是（　　） A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大 B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变 C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大 D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变 【答案】A 【详解】若保持S闭合，则电容器两极板之间的电压保持不变，因此根据 可知，当将A板向B板靠近时，电场强度增大，则电场力增大，θ将增大，故A正确；B错误；若断开S，电容器带电量保持不变，由和 以及，可得：，由于Q、S不变，只是d变化，所以电场强度不变，故电场力不变，则θ不变， 故CD错误；故选A． 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $