10.4 电容器的电容 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦电容器的电容，涵盖构造、充放电、电容定义及平行板电容器公式。通过“水容器储水”类比导入，以水位差与水量关系为支架，衔接电荷储存与电势差的关联，构建知识脉络。 亮点在于运用类比法（模型建构）和实验探究（科学探究），如用水杯类比引出电容定义式，通过数据处理和Q-U图像推导结论，结合动画演示动态分析。小结结构化呈现核心公式，助学生形成物理观念，教师可高效开展探究式教学。

第十章 静电场中的能量 第4节 电容器的电容 1 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？ 新知导入 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 知道电容器充、放电的实验原理和实验电路 学习目标 3 （1）电容器：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）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电介质，就组成了平行板电容器，这两个金属板叫作电容器的极板. 电介质 电容器的极板 电容器的极板 一、电容器 平行板电容器 绝缘介质 空气也是绝缘介质 1、平行板电容器的结构 新知探究 U + + + + + + -Q +Q - - - - - - - Q↑、U ↑、E ↑ 稳定后不变 G 电能 电场能 + + + + + + Q +Q U G ↓Q↓、U ↓、E ↓ 稳定后均为零 其他 电场能 （2）电容器的放电 （1）电容器的充电 2.观察电容器的充放电 新知探究 类比法： 类比圆柱 型水杯容 器的储水 h h A B C 1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量； 2.哪个储水本领大？ 如何反映其储水本领？ 思考： 既然电容器能储存电荷，那么如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？ 新知探究 容纳储存水 容纳储存电荷 电荷量 Q 水量 V 电势差 U 水位差 h 横截面 S 电容器 水容器 ？ 类比迁移 新知探究 3.电容器的电容 探究问题：电容器所带的电荷量Q与板间电压U有何定量关系？ 猜想： Q∝U ? 测量： U：电压表 Q：电流传感器 实验设计： 新知探究 数据处理： Q-U图像 思考：斜率的物理意义？ 新知探究 C= Q U 电容 描述电容器储存电荷的本领 O Q/C U/V 2 4 6 8 10 6.6 3.3 C与Q成正比,C与U成反比吗? 引入新概念：电容 利用比值定义法 【探究结论】 新知探究 电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系 ①开关S1接1给A充电，观察电压表示数变化 ②开关S1接2，使另一个相同但不带电的B电容器与A并联，电压表示数变为原来的一半 ③闭合S2，给B放电。 ④重复②③，电压表示数每次都减少一半 1 E S1 V B 2 A S2 新知探究 2.根据实验结果你能得出什么结论？ 两极板间的电势差与电容器的电荷量成正比. A的电荷量会减半. 1.电容器A、B相同，开关S2断开，开关S1先接1给电容器A充电，然后再接2，A的电荷量怎样变？ 1 E S1 V B 2 A S2 新知探究 电容器的电容 1.电容 (1)定义:________________________________________________________ 。 (2)定义式: (比值定义法) Q指一个极板所带电荷量的绝对值 U—电容器两极板间的电势差(电压) (3)单位:电容的国际单位: ,简称: ,用字母 表示,常用的单位还有微法和皮法,1 F= μF= pF。 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,叫作 电容器的电容 C= 法拉 法 F 106 1012 (4)物理意义:描述 的物理量。 电容器容纳电荷本领大小 新知探究 电容器的电容 (5)由C=表明,电容器的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 2.击穿电压和额定电压 (1)击穿电压:电介质不被 时加在电容器两极板上的 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是工作电压(或称额定电压),也是电容器正常工作时所能承受的最大电压。 (3)额定电压比击穿电压 。 击穿 低 极限 新知探究 【动画演示】保持Q不变，改变d 【动画演示】保持Q不变，改变S 新知探究 【动画演示】保持Q不变，改变电介质 新知探究 实验结论：充电后保持Ｑ不变 ①保持d和ε不变，减小两板的正对面积Ｓ，则Ｕ↑ ②保持Ｓ和ε不变，减小两板的间距d ，则Ｕ ③保持d和Ｓ不变，在板间插入电介质，使ε↑，则Ｕ 新知探究 平行板电容器的电容公式： 两极板间距离 两极板正对面积 静电力常量 介电常数 真空 =1 新知探究 几种常用电介质的相对介电常数 电介质 空气 煤油 石蜡 陶瓷 玻璃 云母 水 1.0005 2 6 6～8 4～11 2.0～2.1 81 空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。 新知探究 d增加 C减小 Q=CU Q减小 E=U/d E减小 S减小 U不变 C减小 Q=CU Q减小 E不变 E=U/d 电容器始终与电源连接，U保持不变。 (1)控制电压不变 四、平行板电容器的动态分析 新知探究 C减小 U=Q/C U增加 E不变 C减小 U=Q/C U增加 E增加 电容器始终与电源断开，Q保持不变。 d增加 S减小 Q不变 (2)控制电荷量不变 新知探究 1.计算机键盘每个键下面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电容器。当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相应的信号，当按下该键时，电容器的（　　） A．极板间的电压变大 B．电容变小 C．极板的电量变大 D．极板间的场强变小 C 当堂检测 2.据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（       ） A．电容器放电过程的平均电流强度为67.5A B．电容器的击穿电压为9kV C．电容器充电后的电量为135C D．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为0 A 当堂检测 3.密立根油滴实验装置如图所示,两块水平放置的金属板分别与电源的正负极相接,板间产生匀强电场。用一个喷雾器把密度相同的许多油滴从上板中间的小孔喷入电场,油滴从喷口喷出时由于摩擦而带电。金属板间电势差为U时,电荷量为q、半径为r的球状油滴在板间保持静止。若仅将金属板间电势差调整为2U,则在板间能保持静止的球状油滴所带电荷量和半径可以为 (　　) A.q,r B.2q,r C.2q,2r D.4q,2r D 当堂检测 电容器 充电 放电 电容 平行板电容器电容 数学表达式 （决定式） 平行电容器的动态分析 单位：法拉F （定义式） 数学表达式 课堂小结 $