第10章 4.第2课时 平行板电容器 常用电容器-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册教用课件（人教版）

该高中物理课件聚焦平行板电容器和常用电容器，以电容式触摸屏情境导入，通过控制变量法探究电容影响因素，对比定义式与决定式，构建从现象到规律的学习支架，衔接动态变化分析与实际应用。 其亮点在于融合科学探究与问题解决，用控制变量法实验培养科学思维，通过两类动态问题模型建构物理观念，结合超级电容车等实例。学生提升分析能力，教师便于实施分层教学，提高课堂效率。

第2课时　平行板电容器　常用电容器 1.了解影响平行板电容器电容大小的因素，并能进行有关分析。 2.掌握平行板电容器两类动态变化问题的分析方法。 3.了解电容器的类型、特性及作用。 学习目标 01 知识点一 平行板电容器 02 知识点二 常用电容器 03 素养培优 目 录 04 随堂演练 教师独具 05 课时作业 01 PART 知识点一 平行板电容器 目 录 情境：触摸屏是一种感应式液晶显示装置。手机的触摸屏很多采用的是电 容式触摸屏，如图所示。 问题：它是通过什么方式来改变电容的？ 提示：触摸屏一般是通过改变手指和屏幕的距离、接触面积来改变电 容的。 物理·必修第三册 目 录 1. 探究平行板电容器的电容与各因素的关系 （1）探究方法： 法。 （2）探究过程 控制变量　 物理·必修第三册 目 录 ①保持Q和d不变，S变小，电势差U越大，表示电容C ⁠。 ②保持Q和S不变，d越大，电势差U越大，表示电容C ⁠。 ③保持Q和d不变，插入电介质后，电势差U减小，表示电容C ⁠。 越小　 越小　 增大　 （3）结论：电容C的大小与两极板间的相对介电常数εr成 ，跟极 板的正对面积S成 ，跟极板间的距离d成 ⁠。 提醒：电容器是否带电、极板上电压的大小对电容C都没有影响。 正比　 正比　 反比　 物理·必修第三册 目 录 2. 平行板电容器电容的决定式 物理·必修第三册 目 录 【易错辨析】 （1）将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大。 （　×　） （2）将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小。 （　√　） （3）在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大。 （　√　） × √ √ 物理·必修第三册 目 录 　C＝和C＝的比较 公式 C＝ C＝ 公式特点 定义式 决定式 适用范围 任何电容器 仅对平行板电容器适用 制约因素 对某电容器，Q∝U，但＝C不 变，反映电容器容纳电荷的本领 C∝εr，C∝S，C∝，反映了 影响电容大小的因素 联系 电容器容纳电荷的本领由本身的结构（如平行板电容器的εr、S、d）来决定，可利用量度电容C的大小 物理·必修第三册 目 录 【例1】　（影响平行板电容器电容大小的因素）〔多选〕如图所示为 “研究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验装置，以下说法正确的 是（　　） A. A板与静电计的指针带的是异种电荷 B. 甲图中将B板上移，静电计的指针偏角增大 C. 乙图中将B板左移，静电计的指针偏角不变 D. 丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小 √ √ 物理·必修第三册 目 录 解析：静电计指针与A板通过导线相连，带电性质相同，带同种电荷，A错 误；根据C＝，C＝可知，B板上移，S减小，C减小，Q不变，U增 大，B正确；B板左移，d增大，C减小，U增大，C错误；插入电介质，εr 增大，电容C增大，U减小，D正确。 物理·必修第三册 目 录 02 PART 知识点二 常用电容器 目 录 1. 分类：从构造上看，可以分为 电容器和 电容器两类。 2. 固定电容器有： 电容器、 电容器等。 3. 可变电容器由两组铝片组成，固定的一组铝片叫作 ，可以转动 的一组铝片叫作 。转动动片，使两组铝片的 ⁠发生变 化，电容就随着改变。 固定　 可变　 聚苯乙烯　 电解　 定片　 动片　 正对面积　 物理·必修第三册 目 录 1. 常见的电容器及其符号 物理·必修第三册 目 录 2. 电容器的应用 （1）照相机的电子闪光灯。先利用电容器储存能量，这些能量释放时发 生放电，导致电子闪光管内气体发出耀眼的白光。 （2）利用电容器测量水位。水位变化引起电容变化，根据电容变化，可 测出水位变化。 物理·必修第三册 目 录 【例2】　（2025·江苏南通期末）为厉行低碳环保，很多城市用超级电容 车替换城市公交。某款公交车在车底部安装超级电容器，如图所示，其标 称为“2.7 V　3 000 F”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上 完成快充。若该款质量为2 000 kg、额定功率为60 kW的超级电容车，在平 直的水平路面上行驶时，最大行驶速度为90 km/h，在不载客的情况下，下 列说法正确的是（　　） A. 超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为2.4×103 N B. 超级电容器充电时电源的正极应接超级电容器的负极 C. 超级电容器在2.7 V电压下才能正常工作 D. 超级电容器的电容随电压的增大而增大 √ 物理·必修第三册 目 录 17 解析：根据P＝Fv，超级电容车以最大速度行驶时的牵引力大小为F＝ ＝ N＝2.4×103 N，A正确；超级电容器充电时，电源的正极接超级 电容器的正极，B错误；2.7 V为额定电压，超级电容器在小于等于2.7 V 电压下都能正常工作，C错误；超级电容器的电容大小与充电电压大小无 关，由超级电容器本身因素决定，D错误。 物理·必修第三册 目 录 03 PART 素养培优 目 录 平行板电容器的动态分析 1. 平行板电容器的两类动态问题 （1）电容器始终连接在电源两端。 （2）电容器充电后断开电源。 物理·必修第三册 目 录 2. 两类动态问题中各物理量的关系 始终连接在电源两端，U不变 充电后断开电源，Q不变 由εr、S或d的变化判断C、Q、E的 变化 由εr、S或d的变化判断C、U、E的变 化 Q＝UC∝C∝ U＝∝∝ E＝∝，与S无关 E＝∝，与d无关 物理·必修第三册 目 录 【典例1】　〔多选〕如图所示，平行板电容器的金属板A、B水平放置， 与直流恒压电源两极相连，电路中接有电流计G，极板B接地，极板间有一 带负电的液滴静止在P点，则下列判断正确的是（　　） A. a端是电源的正极 B. 将A板向右平移一些，液滴将向下运动 C. 将B板向下平移一些，电容器电容减小 D. 将A板向下平移过程中，电流计中有从d到c的电流 √ √ √ 物理·必修第三册 目 录 解析：由于带负电的液滴处于静止状态，可知静电力竖直向上，两极板间 电场强度方向向下，因此A板带正电，a端是电源的正极，故A正确；将A 板向右平移一些，两极板间电压不变，根据E＝可知，板间的电场强度不 变，液滴仍保持静止，故B错误；将B板向下平移一些，两极板间距离变 大，根据C＝可知，电容C减小，故C正确；根据C＝，C＝，A板 向下平移，d减小，C增大，两极板间电压U不变，则电容器所带电荷量Q 增大，电容器充电，电流计中有d到c的电流，故D正确。 物理·必修第三册 目 录 方法技巧 　　平行板电容器始终连接在电源两端，电势差U不变，分析思路如下： 物理·必修第三册 目 录 【典例2】　〔多选〕在手机塑料壳的生产线上，利用如图所示的装置监 控塑料壳的厚度。两个完全一样的金属板A、B平行正对水平固定放置，通 过导线接在恒压电源上，闭合开关，一段时间后断开开关，让塑料壳匀速 通过A、B之间，当塑料壳变厚时（　　） A. 电容C增大 B. 两极板所带电荷量不变 C. 静电计指针偏角增大 D. 两极板间电场强度增大 √ √ 物理·必修第三册 目 录 解析：断开开关后，电容器两极板所带电荷量Q不变，故B正确；当塑料壳 变厚时，相对介电常数增大，根据电容的决定式C＝可知，电容C增 大，故A正确；根据电容器的定义式C＝可知，两极板间的电压减小，则 静电计指针偏角减小，故C错误；根据电场强度的定义式以及电容的定义 式和决定式有E＝，C＝，C＝，整理可得E＝可知，当相对介电 常数增大时，两极板间电场强度减弱，故D错误。 物理·必修第三册 目 录 方法技巧 　　平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电荷量Q保持不变，分析 思路如下： 物理·必修第三册 目 录 04 PART 随堂演练 教师独具 目 录 1. （平行板电容器的电容）如图是一种电容式键盘，每个键下面还有一块 可上下移动的小金属片。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。 这样两块金属片就组成一个小平行板电容器。当键被按下时， 引起电容改变的因素是（　　） A. 两块金属片间的电压 B. 两块金属片上的电荷量 C. 两块金属片间的距离 D. 两块金属片的正对面积 √ 物理·必修第三册 目 录 解析：　平行板电容器电容的决定式C＝，当键被按下时，其下方金 属片与另一块固定的小金属片之间距离减小，电容C增大，平行板电容器 的电容取决于组成电容器的材料性质以及内部结构，与电容器是否带电无 关，A、B、D错误，C正确。 物理·必修第三册 目 录 2. （常用电容器）关于以下四幅图的说法中，正确的是（　　） A. 图甲所示为可变电容器，动片旋出时可以使其与定片的距离增大，从 而改变电容 B. 图乙所示的装置可以用来储存电荷 C. 图丙中电容器只要与电源相连，电流表的示数始终不为零 D. 图丁所示是电解电容器， 电容器表面所标电压80 V为击穿电压 √ 物理·必修第三册 目 录 解析：　题图甲所示为可变电容器，动片旋出时与定片的距离不变， 通过减小极板间的正对面积来改变电容，A错误；题图乙构成一个简易 的电容器，能够储存电荷，B正确；题图丙中，在电容器充电的过程 中，电流表的读数不为零，电路稳定时电流表的示数为零，C错误；题 图丁所示是电解电容器，电容器表面所标电压80 V为额定电压，小于 击穿电压，D错误。 物理·必修第三册 目 录 3. （平行板电容器与静电计）〔多选〕如图所示，用静电计可以测量已充电的平行板电容器两极板间的电势差U，现使B板带正电，实验中，电荷量不变，则下列判断正确的是（　　） A. 增大两极板之间的距离，静电计指针张角变大 B. 将A板稍微上移，静电计指针张角将变大 C. 若将玻璃板插入两极板之间，则静电计指针张角变大 D. 若将A板拿走，则静电计指针张角变为零 √ √ 物理·必修第三册 目 录 解析：　电容器上所带电荷量一定，由公式C＝知，当d变大时，C 变小，再由C＝知U变大，静电计指针张角变大，故A正确；当A板上移 时，正对面积S变小，C变小，则U变大，静电计指针张角变大，故B正 确；当在两极板之间插入玻璃板时，C变大，U变小，静电计指针张角变 小，故C错误；当将A板拿走时，会有更多的电荷转移到静电计中，静电计 指针的张角变大，故D错误。 物理·必修第三册 目 录 4. （平行板电容器的动态分析）〔多选〕两块大小、形状完全相同的金属 平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示。接通 开关S，电源给电容器充电（　　） A. 保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间 电场的电场强度减小 B. 保持S接通，在两极板间插入一块电介质，则极 板上的电荷量增大 C. 断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小 D. 断开S，在两极板间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大 √ √ 物理·必修第三册 目 录 解析：　S接通时，电容器上电压U不变，两极板间距离d减小，电场强度E＝增大，A错误；插入电介质后，由C＝可知，电容C增大，U不变，由C＝，则极板上的电荷量Q增大，B正确；断开S后，电容器所带电荷量Q不变，减小d，电容C增大，由C＝可知，电势差U减小，C正确；插入电介质，则电容C增大，两极板间电势差U减小，D错误。 物理·必修第三册 目 录 05 PART 课时作业 目 录 知识点一　平行板电容器 1. 以下措施中，可以增大平行板电容器电容的是（　　） A. 增大两板带电荷量 B. 增大两板间电压 C. 增大两板间的距离 D. 增大两板正对面积 解析：　平行板电容器电容与电荷量和板间电压无关，根据C＝可 知，要增大电容，可减小两板间的距离或增大两板正对面积，或在两板间 插入电介质，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 物理·必修第三册 目 录 2. 〔多选〕有一个真空平行板电容器，两极板间距离为d，正对面积为S， 充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办 法是（　　） A. 将电压变为 B. 将带电荷量变为2Q C. 将极板间的距离变为 D. 两极板间充满相对介电常数为2的电介质 解析：电容器的电容与电容器极板上所带的电荷量和两极板间电压无 关，选项A、B错误；根据C＝可知，选项C、D正确。 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 3. （2025·广东深圳期中）人体中的神经细胞通过电脉冲的形式传递信 息。神经细胞的细胞膜可视为平行板电容器，内膜和外膜分别为电容器的 两极，间距为d。当电脉冲在神经细胞间传递时，细胞膜两侧电压可从－ 10 mV变为10 mV，下列说法正确的是（　　） A. 细胞膜的面积越大，其电容越小 B. 细胞膜两侧电压越大，其电容越大 C. 若膜两端电压不变，当细胞吸水膨胀导致细胞膜变薄 时，细胞膜所带电荷量将增加 D. 细胞膜两端电压由－10 mV变为10 mV的过程中，膜 所带电荷量一直增加 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：　根据C＝，可知细胞膜的面积越大，其电容越大，电容大小 与细胞膜两侧电压无关，故A、B错误；根据C＝可知，若膜两端电压不 变，当细胞吸水膨胀导致细胞膜变薄时，则d减小，C增大，细胞膜所带电 荷量将增大，故C正确；细胞膜两端电压由－10 mV变为10 mV的过程中， 则电容器中电荷量先中和后反向充电，但膜所带电荷量不变，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 4. （2025·四川德阳期末）如图所示，带电的平行板电容器和静电计用导 线相连，下列说法正确的是（　　） A. 若静电计指针张角增大，可能仅是因为两极板正对面积增大 B. 若静电计指针张角增大，可能仅是因为两极板间距变大 C. 若仅使下极板下移一段距离，则电容器的电容增大 D. 若仅向两极板间插入云母介质，则电容器极板间电场强度不变 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：　若静电计指针张角增大，说明两极板间电压变大，由C＝可 知，由于Q不变，则C减小，由C＝可知，可能仅是因为两极板正对面 积减小，或两极板间距变大引起的，故A错误，B正确；若仅使下极板下移 一段距离，两极板间距变大，由C＝可知，C减小，故C错误；根据题 意，由C＝、C＝和E＝可得E＝，若仅向两极板间插入云母介 质，εr变大，则E减小，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 知识点二　常用电容器 5. （2025·山东青岛期中）如图所示为手机指纹识别功能 的演示，此功能的一个关键元件为指纹传感器。其部分原 理为：在一块半导体基板上集成有上万个相同的小极板， 极板外表面绝缘。当手指指纹一面与绝缘表面接触时，指 纹的凹点与凸点分别与小极板形成一个个正对面积相同的电容器，若每个电容器的电压保持不变，则（　　） A. 指纹的凹点与小极板距离远，电容大 B. 指纹的凸点与小极板距离近，电容大 C. 手指挤压基板的绝缘表面，指纹凹点与小极板形成的电容器带电荷量减小 D. 手指挤压基板的绝缘表面，指纹凹点与小极板形成的电容器带电荷量不变 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：　根据C＝可知，指纹的凹点与小极板距离远，即d大，则C 小，指纹的凸点与小极板距离近，即d小，则C大，故A错误，B正确；手 指挤压基板的绝缘表面，电容器电极间的距离减小，则C增大，由于电容 器的电压保持不变，根据Q＝CU可知小极板带电荷量Q增多，故C错误，D 错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 6. （2025·漳州期中）如图，莱顿瓶是一个玻璃容器，瓶内、外壁各贴着 一圈金属箔，作为里、外两个极板，穿过橡皮塞的铜棒上端是一个球形电 极，下端利用铁链与内壁金属箔连接，外壁金属箔接地，在其他因素视为 不变的情况下，下列说法正确的是（　　） A. 金属箔越厚，莱顿瓶的电容越大 B. 金属箔越厚，莱顿瓶的电容越小 C. 瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越小 D. 瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：　金属箔作为两个极板，电容与金属箔厚度无关，玻璃是电介 质，C＝，其中d是两极板之间的距离，即为电介质玻璃的厚度，可知 当瓶壁玻璃越薄，莱顿瓶的电容越大，故选D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 7. （2025·辽宁锦州期中）如图所示为电容式话筒内的电容式传感器，导 电性振动膜片与固定电极构成一个电容器，当振动膜片在声压的作用下运 动时，两个电极间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就 转变为电信号。当振动膜片向左运动时，下列说法正确的是（　　） A. 电容器电容增大 B. 电容器所带电荷量增加 C. 电容器两极板间的电场强度减小 D. 电阻R上电流方向自右向左 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：　当振动膜片向左运动时，电容器的极板间距变大，根据C＝ 可知电容变小，故A错误；由于电容器两端电压等于电源电压且保持不 变，根据Q＝CU可知当电容变小时，所带电荷量减少，故B错误；当极板 间距变大时，由E＝可知电容器两极板间的电场强度减小，故C正确；根 据B项分析电容器所带电荷量减少，电容器放电，电容器左边极板带正 电，故可知此时放电电流通过电阻R时方向自左向右，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 8. 〔多选〕（2025·河北保定期中）如图所示，一平行板电容器充电后与 电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两板间有一个负试探电荷 固定在P点，正极板保持不动，将负极板缓慢向下平移一小段距离稳定 后，下列说法正确的是（　　） A. 静电计指针张角变大 B. P点电势升高 C. 试探电荷的电势能增大 D. 试探电荷受到的静电力增大 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：正极板保持不动，将负极板缓慢向下平移一小段距离稳定后，正对面积减小，根据电容的决定式C＝可知，电容C减小，而电容器的电荷量Q不变，则由C＝知，极板间电压U增大，静电计指针张角变大，根据极板间电场强度E＝＝＝，可见E变大，静电力变大；P点到负极板距离不变，由公式U＝Ed得知，P点的电势升高；负电荷在P点的电势能Ep＝qφ减小。故选A、B、D。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 9. （2025·山东威海期末）电容式液位计可根据电容的变化来判断液面升 降。某型号液位计的工作原理如图所示，一根金属棒插入金属容器内，金 属棒和容器壁分别为电容器的两极，容器壁接地，容器内液面高度发生变 化引起电容器的电容变化。下列说法正确的是（　　） A. 该液位计适用于导电液体 B. 金属棒的电势低于金属容器的电势 C. 若电容器的电容减小，则液面上升 D. 若电容器的电容增大，则电容器的带电荷量增大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：　若溶液为导电溶液，则金属棒与容器壁通过导电溶液导通，从 而会形成闭合回路，则金属棒不能与容器壁构成电容器，因此该液位计不 适用于导电液体，故A错误；金属棒与电源正极相连接，金属容器与电源 负极相连且接地，则可知金属容器电势为零，金属棒电势大于零，因此金 属棒的电势高于金属容器的电势，故B错误；溶液相当于电介质，当液面 上升时，根据电容器电容的决定式C＝，可知εr增大，则电容器的电容 增大，故C错误；电容器接在电源两端，则电容器两端电压不变，根据C＝ 可知，若电容器的电容增大，则电容器的带电荷量增大，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 10. 如图所示，平行板电容器的A、B两个极板接在电压为40 V的恒定电源 上，两极板间距为4 cm，电容器带电荷量为4×10－8 C，A极板接地。求： 答案：1×10－9 F　 解析：平行板电容器的电容为C＝＝ F＝1×10－9 F。 （1）平行板电容器的电容； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 （2）平行板电容器两极板之间的电场强度； 答案：1 000 V/m　 解析：两极板之间的电场强度为E＝＝ V/m＝1 000 V/m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 （3）距A极板为1 cm的C点处的电势； 答案：－10 V 解析：设距A极板为1 cm的C点处的电势为φC，则有UAC＝φA－φC＝EdAC＝1 000×0.01 V＝10 V， 由于A极板接地，则有φA＝0，可得φC＝－10 V。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：将一个电荷量为q＝8×10－9 C的正点电荷从A极板移到B极板静电力 所做的功为W＝qUAB＝8×10－9×40 J＝3.2×10－7 J。 （4）将一个电荷量为q＝8×10－9 C的正点电荷从A极板移到B极板静电力 所做的功。 答案：3.2×10－7 J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 11. （2025·浙江温州期中）在如图所示的电路 中，电介质板与被测量的物体A相连，当电介 质向左或向右移动时，通过相关参量的变化可 以将A定位。开始时单刀双掷开关接1，一段时 间后将单刀双掷开关接2。则下列说法错误的是（　　） A. 开关接1时，x增大，平行板电容器的电荷量减小 B. 开关接1时，x减小，电路中的电流沿顺时针方向 C. 开关接2时，x增大，静电计的指针偏角减小 D. 开关接2时，x减小，平行板间的电场强度变小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 解析：　开关接1时，电容器两端的电压不变，当x增大时，电介质常数 减小，根据C＝可知，电容器的电容减小，结合C＝，Q＝CU可知平 行板电容器的电荷量减小，A正确，不符题意；开关接1，x减小时，结合 上述分析可知，电容器的电容增大，电荷量增大，电容器处于充电状态， 故电路中的电流方向为顺时针方向，B正确，不符题意；开关接2时，电容 器的电荷量不变，x增大，电容器的电容减小，根据U＝，可知两极板的 电势差增大，则静电计的指针偏转角度增大，C错误，符合题意；开关接 2，x减小时，电容器的电容增大，结合上述分析可知，两极板间的电势差 减小，根据E＝可知，极板间的电场强度减小，D正确，不符题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第三册 目 录 $