1.导学案 第十章 静电场中的能量 4. 第2课时 实验：观察电容器的充、放电现象（课件PPT）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）配套课件

该高中物理课件聚焦“实验：观察电容器的充、放电现象”，核心内容包括充放电现象及能量转换、影响平行板电容器电容的因素，通过连接电路观察充电放电时灯泡亮度、电流电压变化导入，衔接电容概念，为应用电容公式分析问题搭建学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，结合实验步骤、数据记录（如I-t图像面积分析电荷量）和创新实验（电流传感器应用），培养科学思维与物理观念。例如通过辨析仪器使用正误、用I-t图像估算电荷量，帮助学生提升实验操作与数据分析能力，教师可借助丰富案例优化教学效果。

第2课时　实验:观察电容器的充、放电现象 01 02 必备知识·实验探究 典例精研·创新思维 内容概览 01 必备知识·实验探究 返回 一、实验目的 1.了解电容器充电和放电现象及能量转换。 2.通过探究得出影响平行板电容器电容的因素,会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题。 二、实验器材 6 V的_____电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡。 直流 返回 三、实验原理与设计 实验电路如图所示。当开关拨到位置“1”时,电源E对电容器充电;当开关拨到位置“2”时,电容器放电。在充电和放电过程中,利用电流表观察电路的电流大小和方向的变化,利用电压表观察电容器两极板间电压的变化,进而判断电容器两极板储存电荷量的变化。 返回 四、实验步骤 1.按图连接好电路。 2.把单刀双掷开关S接在上面,使触点1和触点2连通,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接在下面,使触点3和触点2连通,观察电容器的放电现象,并将结果记录在表格中。 4.记录好实验结果,关闭电源。 返回 五、实验记录和数据分析 实验项目 实验现象 电容器 充电 灯泡 灯泡的亮度由___到___最后_____(均选填“明”“暗”或“熄灭”) 电流表1 电流表1的读数由___到___最后为___(均选填“大”“小”或“零”) 电压表 电压表的读数由___(选填“大”或“小”)到___(选填“大”或“小”) 最后稳定为某一数值 电容器 放电 灯泡 灯泡的亮度由___到___最后_____(均选填“明”“暗”或“熄灭”) 电流表2 电流表2的读数由___到___最后为___(均选填“大”“小”或“零”) 电压表 电压表的读数由___(选填“大”或“小”)到___(选填“大”或“小”) 最后为___ 明 暗 熄灭 大 小 零 小 大 明 暗 熄灭 大 小 零 大 小 零 返回 [交流讨论]一位同学用电流传感器观察电容器放电过程的变化情况得到的I-t图像如图所示,电源电压是8 V。 (1)在图中画一个竖立的狭长矩形(在图的最左边),它的 面积的物理意义是什么? (2)怎样根据I-t图像估算电容器在全部放电过程中释放 的电荷量?试着算一算。 提示:(1)一段时间内电路中流过的电荷量。 (2)计算图线与横轴间的面积,约为40格,Q≈3.2×10-3 C。注意:“面积”的计算:计算格子数,小于半格的舍去,大于半格的算一格。 返回 【辨析明理】 判断下列说法的正误 (1)电流表要选用大量程的灵敏电流计。(　　) (2)电压表和电容器正、负极不能接反,避免损坏。(　　) (3)要选择大容量的电容器,避免充电电流超过量程。(　　) (4)在做放电实验时,在电路中串联一个电阻,以免烧坏电流表。(　　) 提示:(1)×　(2)√　(3)√　(4)× 返回 02 典例精研·创新思维 返回 类型一 教材原型实验 角度1　实验原理和实验操作 [典例1](2025·南阳高二检测)某同学为了探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系,设计了如图所示的实验电路。实验操作如下: A.随后再断开开关S2,闭合S1,电压表示数再次减少一半。 B.把开关S1接1,用几节干电池串联后给A充电, 可以看到A充电后两极板具有一定的电压。 C.断开开关S1,闭合开关S2,让B的两极板完全放电。 返回 D.把开关S1接2,使另一个相同的但不带电的电容器B跟A并联,可以看到电 压表示数变为原来的一半。 该同学的操作顺序应为___________。为了得到更多组实验数据,可以重复 ________。  【解析】根据实验操作及原理可知,同学的操作顺序应为BDCA;为了得到 更多组实验数据,应重复CA。 答案:BDCA　CA 　BDCA　 　CA　 返回 角度2　实验数据处理 [典例2](2025·江门高二检测)在“观察电容器的充、 放电现象”实验中,电路如图所示: (1)将开关S接通1,电容器的_______(选填“上”或“下”)极板带正电,再将S接通 2,通过电流表的电流方向向_______(选填“左”或“右”)。  (2)若电源电动势为10 V。实验中所使用的电容器大小为3.3×10-3 F,充满电 后电容器正极板所带电荷量为____________C(结果保留两位有效数字)。  　上　 　左　 　3.3×10-2　 返回 (3)下列关于电容器充电时,电流i与时间t的关系、所带电荷量q与两极板间 的电压U的关系正确的是_______。  　A　 返回 【解析】(1)开关S接通1,电容器充电,根据电源的正负极可知,电容器上极板带正电;开关S接通2,电容器放电,通过电流表的电流方向向左。 (2)充满电后电容器所带电荷量为Q=CU=3.3×10-2 C。 (3)电容器充电过程中,电流逐渐减小,随着两极板电荷量增大,电流减小得越来越慢,电容器充电结束后,电流减为0,故A正确,B错误;电容是电容器本身具有的属性,根据电容的定义式C=可知,电荷量与电压成正比,所以图线应为过原点直线,故C、D错误。 答案:(1)上　左　(2)3.3×10-2　(3)A 返回 类型二 创新型实验 [典例3](2025·温州高二检测)某同学用电流传感器观察电容器的放电过程。甲图为该实验电路图,其中电源电压恒为6 V。该同学先将开关接1为电容器充电,待电容器充满电再将开关接2,利用传感器记录电容器放电过程,得到该电容器放电过程的I-t图像如图乙。 返回 (1)下列说法正确的是_______。  A.电容器充电的过程中,负电荷由电源的正极移动到电容器的正极板 B.电容器充电的过程中,电路中的电流不断增大 C.电容器放电的过程中,电容器两极板间的电场强度不断变小 D.电容器放电的过程中,电路中电流不断增大 (2)根据以上数据估算,电容器在整个放电过程中释放的电荷量为 _____________C。(结果保留三位有效数字)  　C　 　1.72×10-3　 返回 (3)该同学用相同实验装置测得另一电容器放电过程中释放的电荷量 Q=6.6×10-3 C,该电容器的电容为____________F。(结果保留两位有效数 字)  (4)如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,充电时I-t图线与横轴所围成的 面积将_________(选填“增大”“不变”或“减小”);充电时间将_________(选填 “变长”“不变”或“变短”)。  　1.1×10-3　 　不变　 　变短　 返回 【解析】(1)电容器充电的过程中,负电荷由电源的负极移动到电容器的负极板,选项A错误;电容器充电的过程中,电路中的电流不断减小,选项B错误;电容器放电的过程中,电容器所带电荷量逐渐减小,则两极板间的电场强度不断变小,选项C正确;电容器放电的过程中,电路中电流不断减小,选项D错误。 (2)因电荷量Q=It,根据I-t图像的含义,可知I-t图像与时间轴所围的面积表示整个放电过程中释放的电荷量,根据横轴与纵轴的数据可知,一个格子所表示的电荷量为0.2×0.2×10-3 C=4×10-5 C,所以释放的电荷量是Q放=43×4×10-5 C= 1.72×10-3 C。 返回 (3)电容器的电容为C== F=1.1×10-3 F。 (4)根据Q=CU知Q与电阻R无关,如果不改变电路其他参数,只减小电阻R,充电时I-t图像与横轴围成的面积将不变,由于电阻对电流有阻碍作用,所以减小电阻,充电时间将变短。 答案:(1)C　(2)1.72×10-3　(3)1.1×10-3　(4)不变　变短 [创新角度] 实验器材的创新。本题利用电流传感器测量电容器的充、放电。 返回 $