第1章 8 第1课时 电容器的电容（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中物理必修第三册（教科版）

该高中物理课件聚焦“电容器 电容”第1课时，涵盖电容器构造、充放电过程、电容定义式及平行板电容器动态分析等核心知识点。通过预习案问题导学，如分析充电放电状态、电荷移动及能量变化，衔接静电场前期知识，为后续学习搭建认知支架。 其亮点在于以探究案为核心，通过电容决定因素分析、平行板动态问题例题及变式训练，渗透科学思维中的模型建构与科学推理，结合指纹识别等生活实例强化物理观念。学生能提升问题解决能力，教师可依托结构化资源高效开展互动教学。

8　电容器　电容 第1课时　电容器的电容 第一章　静电场 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 目 录 预习案 01 探究案 02 知能达标训练 04 CONTENTS 提升案 03 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 预习案 必备知识·问题导学 01 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 绝缘 导体 异号 能量 中和 电流做功 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 电荷量Q 电势差U 法拉 F 微法 皮法 106 1 V 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 固定 可变 聚苯乙烯 电解 击穿 正常工作 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 探究案 关键能力·互动探究 02 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 [答案]　A 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 提升案 随堂演练·基础落实 03 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 知能达标训练 04 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 谢谢观看 返回目录 第一章　静电场 物理·必修 第三册(配JK版) 1 [学业要求与核心素养] 1．知道什么是电容器及电容器的主要构造。 2．理解电容的概念及其定义式。 3．了解电容器充电和放电现象及能量转换。 一、电容器 阅读教材，并回答： 电容器的充电和放电 (1)教材图1­8­4和图1­8­5，分别对应电容器的什么状态？ 答：电容器充电；电容器放电。 (2)电容器充电、放电过程中，电路中电荷如何移动？电流如何变化？电容器两极板间电势差如何变化？ 答：充电时电流由电源的正极流向电容器的正极板。随着两极板之间电势差的增大，充电电流逐渐减小至0，此时电容器两极板带有一定的等量异种电荷。放电时电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，正负电荷中和。此时两极板带带的电荷量减小，电势差减小，放电电流也减小，最后两极板电势差以及放电电流都等于0。 (3)两过程中涉及到怎样的能量变化？ 答：充电过程，电源的能量储存存在电容器中，放电过程，电容器的能量转化为其他形式的能力。 [概念·规律] 1．电容器：任何两个彼此________又相距很近的________，都可以看成一个电容器。 2．电容器的充放电 (1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的________电荷的过程，充电过程中，由电源获得的________储存在电容器中。 (2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷________的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过____________转化为其他形式的能量。 二、电容器的电容 1．定义：电容器所带____________与两极板间的____________的比值。 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＝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间的电势差为_________时电容器需要带的电荷量。 eq \f(Q,U) 三、常见的电容器 1．分类：分为________电容器和________电容器两类。 2．固定电容器有：____________电容器、________电容器等。 3．击穿电压与额定电压 (1)击穿电压：电介质不被________时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏。 (2)额定电压：电容器外壳上标的电压，也是电容器____________所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低。 探究点一　电容器及电容 1．电容的决定因素 C＝eq \f(Q,U)是电容的定义式，也有C＝eq \f(ΔQ,ΔU)，适用所有的电容器，电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q以及电势差U均无关。 2．电容的物理意义 电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量。 　(多选)下列关于电容的说法正确的是(　　) A．电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量 B．电容器A的电容比B的大，说明A的带电荷量比B多 C．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1 V时电容器需要带的电荷量 D．由公式C＝eq \f(Q,U)知，若电容器两极间电压为10 V，极板带电荷量为2× 10－5 C，则电容器电容大小为5×105 F [解析]　电容反映电容器容纳电荷本领的大小，A正确；电容器A的电容比B的大，只能说明电容器A容纳电荷的本领比B强，与带电多少无关，B错误；C项说法正确；电压为10 V、电荷量为2×10－5 C时，电容C＝eq \f(Q,U)＝2×10－6 F，D错误。 [答案]　AC 1．一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－4 C，则其电压减少为原来的eq \f(1,3)，则(　　) A．电容器原来的带电荷量为9×10－4 C B．电容器原来的带电荷量为4.5×10－4 C C．电容器原来的电压为1 V D．电容器的电容变为原来的eq \f(1,3) 解析　由题意知C＝eq \f(Q,U)，C＝eq \f(Q－3×10－4 C,\f(1,3)U)，联立解得Q＝4.5×10－4 C，故B正确，A错误；因电容器的电容不知，所以无法得出电容器原来的电压，C错误；电容是由电容器本身决定的，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D错误。 答案　B 探究点二　平行板电容器及其动态分析 1．平行板电容器动态问题的分析方法 抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式： C＝eq \f(Q,U)、E＝eq \f(U,d)和C＝eq \f(εrS,4πkd)。 2．平行板电容器的两类典型问题 (1)开关S保持闭合，两极板间的电势差U恒定， Q＝CU＝eq \f(εrSU,4πkd)∝eq \f(εrS,d)，E＝eq \f(U,d)∝eq \f(1,d)。 (2)充电后断开S，电荷量Q恒定， U＝eq \f(Q,C)＝eq \f(4πkdQ,εrS)∝eq \f(d,εrS)，E＝eq \f(U,d)＝eq \f(4πkQ,εrS)∝eq \f(1,εrS)。 　如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源连接，下极板接地，静电计所带电荷量很少，可忽略，开关闭合，稳定时一带电的油滴静止于两极板间的P点，若断开开关K，将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是(　　) A．静电计指针的张角变小 B．P点电势升高 C．带电油滴向上运动 D．带电油滴的电势能变大 [解析]　若断开开关K，由于静电计所带电荷量很少，可忽略，故电容器所带电荷量保持不变，将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，根据C＝eq \f(εS,4πkd)，C＝eq \f(Q,U)可知电容器电容增大，电容器极板间电压减小，静电计指针的张角变小，故A正确；根据E＝eq \f(U,d)＝eq \f(Q,Cd)＝eq \f(Q,\f(εS,4πkd)·d)＝eq \f(4πkQ,εS)可知板间电场强度不变，带电油滴受力保持不变，带电油滴仍处于静止状态，故C错误；根据U＝Ed，由于板间电场强度不变，P点与下极板距离不变，又下极板接地，电势为零，可知P点电势保持不变，带电油滴在P点处于静止状态，则带电油滴的电势能保持不变，故B、D错误。 [变式1]　在例题中若开关是闭合的，一带负电的油滴被固定于电容器中的P点。现将平行板电容器的上极板竖直向下平移一小段距离，则下列说法正确的是(　　) A．平行板电容器的电容将变小 B．静电计指针张角变小 C．带电油滴的电势能减少 D．若将上极板与电源断开后再将下极板左移一小段距离，则油滴所受电场力不变 解析　将电容器的上极板下移后，极板间距减小，根据C＝eq \f(εrS,4πkd)电容器的电容变大，A错误；电容器始终与电源相连，两极板的电势差不变，所以静电计指针张角不变，B错误；电容器的电势差不变，d减小，则电场强度E变大，P点与下极板间的电势差变大，即P点的电势增大，因为该油滴带负电，所以其电势能减少，C正确；若将电容器上极板与电源断开，则电容器的电荷量不变，当正对面积S减小时，电容器的电容变小，电势差增大，根据E＝eq \f(U,d)电场强度变大，油滴所受电场力变大，D错误。 答案　C [变式2]　(多选)在例题中若开关是闭合的，带负电的油滴被固定于电容器中的P点，静电计指针偏转的角度为α，电容器下极板和静电计的金属外壳接地，下列说法正确的是(　　) A．减小极板正对面积S，静电计指针张角α不变 B．若将下极板缓慢下移少许，增大极板间距d，带电油滴的电势能将增大 C．两板各绕其中点快速转过θ角(θ角为锐角)后，电容器中的电场强度增大 D．两板各绕其中点快速转过θ角(θ角为锐角)后，油滴受到的电场力减小 解析　根据C＝eq \f(εrS,4πkd)可知S减小，则电容减小，而静电计测量的是电容器两极板间的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故A正确；若将下极板缓慢下移少许，电容器始终与电源相连，电势差不变，d增大，则电场强度减小，P点与上极板间距不变，场强E变小，所以P点与上极板间的电势差变小，且上极板与电源正极相连，所以P点电势变高，带电油滴的电势能Ep＝－qφ变小，故B错误； 两板各绕其中点快速转过θ角(θ角为锐角)后，根据几何知识可得d′＝dcos θ，故电场强度变为E′＝eq \f(U,d′)＝eq \f(U,dcos θ)＝eq \f(E,cos θ)，则电容器中的电场强度增大，故C正确；转动后，方向旋转了θ，粒子受到电场力的大小F＝eq \f(qE,cos θ)变大，故D错误。 答案　AC ●方法总结 分析电容器动态变化问题的步骤 (1)明确电容器与电源连接情况，从而确定是电压不变还是电荷量不变。 (2)由C＝eq \f(εrS,4πkd)，根据εr、S、d的变化确定C的变化。 (3)由C＝eq \f(Q,U)确定Q或U的变化。 (4)根据E＝eq \f(U,d)＝eq \f(4πkQ,εrS)判断E的变化。 2．很多手机的指纹解锁功能利用了电容式指纹识别技术。如图所示，指纹识别传感器上有大量面积相同的小极板，当手指贴在传感器上时，指纹的凸起部分(叫“嵴”)及凹下部分(叫“峪”)与这些小极板形成大量大小不同的电容器，传感器给所有的电容器充电达到某一电压值后，电容器放电，根据放电快慢的不同来探测嵴和峪的位置，从而形成指纹图像数据，则(　　) A．沾水潮湿的手指不会影响正常解锁 B．极板与指纹“嵴”部分形成的电容器电容较大 C．极板与指纹“峪”部分形成的电容器放电较慢 D．用打印好的指纹照片覆盖在传感器上面也能够实现指纹解锁 解析　潮湿的手指头影响了皮肤表面与小极板之间的介电常数，所以潮湿的手指头对指纹的识别有一定的影响，会影响正常解锁，故A错误；在嵴处皮肤表面和小极板之间的距离较小，在峪处皮肤表面与小极板之间的距离较大，根据公式C＝eq \f(εS,4πkd)，可知在峪处形成的电容器电容较小，在嵴处形成的电容器电容较大，故B正确；由于外接电源为所有电容器充到一个预先设计好的电压值，所以所有的电容器电压一定，根据Q＝UC＝eq \f(εSU,4πkd)可知，极板与指纹沟(凹的部分，d大，电容小)构成的电容器充上的电荷较少，在放电过程中放电时间短，反之，在嵴处形成的电容器电容大，电荷量大，放电时间长，故C错误；用指纹的照片蒙在传感器上，不能构成电容器，所以不能实现手机解锁功能，故D错误。 答案　B 1．(对电容器的理解)下列关于电容器的叙述正确的是(　　) A．电容器是储存电荷的容器，只有带电的电容器才能称为电容器 B．两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，当带电时构成电容器，不带电时不是电容器 C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和 D．电容器充电过程是将其他形式的能转化为电容器的电能并储存起来；电容器的放电过程，是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 解析　电容器既然是储存电荷的容器，它里面有无电荷都不影响其储存电荷的能力，A、B错误；电容器所带的电荷量指任一极板电荷量的绝对值，C错误；电容器的充、放电伴随能量转化，D正确。 答案　D 2．(电容的计算)一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0×10－7 C时，它两极板间的电势差增加20 V，则它的电容为(　　) A．1.0×10－8 F　　　　 B．2.0×10－8 F C．4.0×10－8 F D．8.0×10－8 F 解析　C＝eq \f(ΔQ,ΔU)＝eq \f(4.0×10－7,20) F＝2.0×10－8 F，故选项B正确。 答案　B 3．(电容器的动态分析)(多选)计算机键盘每个键下都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变的平行板电容器，如图所示。当键被按下，此电容器的电容发生变化，与之相连的电子线路就能检测到这个键被按下，从而给出相应的信号。已知金属片的正对面积为50 mm2，键未被按下时两金属片的距离为0.6 mm，当键被按下时两金属片的距离为0.3 mm，假设金属片的正对面积及两端的电压始终保持不变，则(　　) A．金属片间的场强保持不变 B．金属片间的场强变为原来的两倍 C．金属片上的电荷量变为原来的一半 D．金属片上的电荷量变为原来的两倍 解析　根据E＝eq \f(U,d)，电压不变，距离减小为原来的一半，则电场强度变为原来的2倍，A错误，B正确；根据C＝eq \f(Q,U)，C＝eq \f(εS,4πkd)，解得Q＝eq \f(εSU,4πkd)，电压不变，距离减小为原来的一半，金属片上的电荷量变为原来的两倍，C错误，D正确。 答案　BD 4．(电容器的应用)在我们的日常生活中会发生很多静电现象。有一次，小明的手指靠近金属门把手时，如图所示，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间产生了放电现象。已知手指带负电，关于放电前手指靠近金属门把手的过程中，下列说法正确的是(　　) A．门把手内部的场强逐渐变大 B．门把手与手指之间场强逐渐增大 C．门把手左端电势高于右端电势 D．门把手右端带负电荷且电量增加 解析　放电前手指靠近金属门把手的过程中，门把手在手的影响下，发生静电感应，在其右端感应出正电荷，左端感应出负电荷。本身是处于静电平衡状态，内部场强为零，两端电势相等，门把手与手之间看成一个电容器，可知当两者距离减小时，根据公式C＝eq \f(εS,4πkd)，E＝eq \f(U,d)，C＝eq \f(Q,U)，联立可得E＝eq \f(4πkQ,εS)，可知门把手与手指之间场强逐渐增大，故选B。 答案　B $