10.4　课题1　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”，涵盖电容器概念、充放电现象、电容定义式及单位、常见电容器等核心知识点。通过“身边物品制作电容器”活动导入，结合分组实验观察充放电时电流电压变化，衔接静电场能量知识，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，以分组实验、传感器演示I-t图像（科学探究），类比水容器理解电容本质（模型建构），分析充放电能量转化（能量观念）。实例丰富如估算放电电荷量、辨析电容与Q/U关系，助力学生提升探究能力与物理观念，教师可依托结构化活动方案与检测反馈优化教学。

第十章 第4节　电容器的电容 课题1　电容器的电容 静电场中的能量 内容索引 学习目标 活动方案 检测反馈 学 习 目 标 内容索引 1. 知道电容器的概念，通过实验观察电容器的充、放电现象． 2. 理解电容的定义式、单位，会应用定义式进行简单的计算． 3. 认识常见的电容器． 内容索引 活 动 方 案 内容索引 1. 水可以用容器储存起来，电荷也可以用一个“容器”——电容器储存起来．在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质(空气也是一种电介质)，就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器．这两个金属板叫作电容器的极板． 活动一：观察电容器的充电、放电现象 内容索引 实际上，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．如图所示的莱顿瓶是一种用以储存静电的装置，最先由彼得·范·穆森布罗克(Pieter van Musschenbroek，1692—1761)在荷兰的莱顿试用．作为原始形式的电容器，莱顿瓶曾被用来作为电学实验的供电来源，也是电学研究的重大基础．动动脑筋，你能利用身边的物品做一只电容器吗？并展示你的作品． 【答案】 相邻两同学构成电容器，两枚硬币构成电容器等．(中间空气绝缘，人和硬币都是导体) 内容索引 2. 分组实验：观察电容器的充电、放电现象． (1) 实验目的 观察电容器在充电、放电时电路中的电流情况和电容器两极板的电压情况，形成对充电、放电过程的正确认识． (2) 实验原理 借助电流表的读数判断充电、放电电路中电流的流向和大小变化情况．借助电压表的读数，判断电容器两极板电势差在充电、放电过程中的变化情况． 内容索引 (3) 实验装置 如图所示，S2为单刀双掷开关，S2接通1时为充电过程，接通2时为放电过程．电流表的0刻度在表盘刻度的中间． 注意：实验前应合理选择电源、电容器和电阻(如电源用4节干电池，电容器的电容为220 μF，电阻的阻值为10 kΩ)，使充电、放电过程中的电流表和电压表既能工作在量程范围内，又能明显呈现两电表的读数大小变化，同时还具有恰当的充电、放电时间． 内容索引 (4) 实验步骤 ①充电(使电容器带电的过程)：S2接通1，再接通S1，观察电流表、电压表指针偏转情况． 实验现象：通过电流表的电流方向向______，电流表的示数逐渐变______，电压表的示数逐渐变______． ②放电(中和掉电容器所带电荷的过程)：S2接通2，观察电流表、电压表指针偏转情况． 实验现象：通过电流表的电流方向向______，电流表的示数逐渐变______，电压表的示数逐渐变______． ③断开电路，整理器材． 右 小 大 左 小 小 内容索引 (5) 现象分析 电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的________能，与电源正极相连的极板带______电荷；电容器的放电过程，电容器的________能转化为其他形式的能． 电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流；电路稳定时，电路中没有电流，电容器两端有__________________． 电场 正 电场 电势差(或电压) 内容索引 总结：充电电流与放电电流 (1) 电容器两极板间的电介质是绝缘物质，所以充电结束后的电容器相当于断路． (2) 充电过程中，电荷由电源流向电容器，形成充电电流，且电流由电源正极流向正极板(与电源正极连接的极板)，正极板带上正电荷，负极板带上负电荷． (3) 放电过程中，电荷由极板流向用电器，形成放电电流，且电流由正极板流向用电器． 内容索引 3. 演示实验：用传感器观察电容器放电过程． 一位同学得到的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？ 【答案】 面积表示在0.2 s内电容 器放出的电荷量． 内容索引 (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． 【答案】 每个方格的带电荷量为 0.2×10-3 A×0.4 s＝8×10-5 C， 数出格数约42格，电荷量q＝3.36×10-3 C． 4. 由于电容器放电的最终结果是两极板都不带电，说明原来两极板所带电荷量是异号、等量的．什么是电容器的带电荷量呢？ 【答案】 一个极板所带电荷量的绝对值． 内容索引 活动二：探究电容器的带电荷量与电势差的关系 内容索引 (1)探究电容器两极板间电势差U跟所带电荷量Q的关系的实验电路图如图所示，图中电压表是内阻非常大的数字电压表，电容器B与电容器A相同但都不带电． ①我们知道两个带不同电荷量的相同小球接触会平分电荷．设电容器A充电后所带的电荷量为Q，然后跟B并联，稳定后A所带的电荷 量为______． 内容索引 一半 内容索引 (2) ①经过大量实验证明：一个电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比，比值是一个常量，这个常量就是电容器的电容，用字母C表示．写出电容的定义式． ②电容器的单位有：法拉(F)，微法(μF)，皮法(pF) 等，1 F＝__________μF＝___________pF. 1×106 1×1012 内容索引 2. 将电容器与水容器进行类比，思考下列问题： ①水杯存水的本领大小由什么决定，电容器储存电荷的本领如何描述？ 【答案】 水杯存水的本领大小由容积决定，电容器储存电荷的本领由电容决定． ②电容器的电容与电容器是否带电有关吗？ 【答案】 电容器的电容由本身结构决定，与是否带电无关． 内容索引 3. 有人用下列四幅图描述某电容器充电时，其电荷量Q、电压U、电容C之间的相互关系，其中错误的是 (　　) 内容索引 【答案】 D 内容索引 21 阅读教材“常用电容器”部分，回答下列问题： 1. 常用的电容器从构造上看，可以分为固定电容器和可变电容器两类.图甲为可变电容器，图乙为电解电容器.下列说法正确的是(　　) A. 可以通过改变甲的极板间的正对面积来改变电容 B. 在不改变其他条件的情况下，将甲浸入煤油中，其电容不发生变化 C. 使用乙时可以不区分两极任意 接入电路 D. 电容器可以工作在任何电压下 活动三：认识一些常用的电容器 甲 乙 内容索引 【解析】 转动甲电容器的动片，两组金属片的正对面积发生变化，电容就会改变，A正确；将甲电容器浸入煤油中，两极板间的介质改变，电容发生变化，B错误；乙为电解电容器，两极有固定的极性，使用时注意不要接反了，C错误；加在电容器两极间的电压不能超过击穿电压，超过击穿电压，绝缘介质将被击穿，致使电容器损坏，D错误． 【答案】 A 内容索引 2. 如图所示，某电容器的外壳上标有“1 000 μF　80 V”的字样．该参数表明 (　　) A. 该电容器只有在电压为80 V时电容才为1 000 μF B. 当两端电压为40 V时，该电容器的电容为500 μF C. 该电容器两端电压超过80 V时，电容器会立刻被击穿 D. 当给该电容器两端加上80 V电压时，电容器所带的电荷量为8×10-2 C 内容索引 24 【答案】 D 内容索引 检 测 反 馈 内容索引 1 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 1 【解析】 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是电容器的一种特性．一个电容器对应唯一的电容值，不能说电容器的电容与其所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比，故A错误，C、D正确；由于电容是定值，由Q＝CU可知其所带电荷量与两板间的电压成正比，故B正确．故选A. 【答案】 A 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 2 2. 如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是 (　　) A. 开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电 B. 开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电 C. 开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电 D. 开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 2 【解析】 开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A正确，B错误；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上下极板均不带电，C、D错误． 【答案】 A 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 3 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 3 【答案】 B 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 4. 如图所示，为某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，对电容器来说正确的是 (　　) A. 是充电过程 B. 是放电过程 C. 该电容器的电容为5×10-2 F D. 该电容器的电荷量变化量为0.2 C 4 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 4 【答案】 B 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 5. 有一电解电容器如图所示，外壳上标有“1 000 μF　10 V”.下列关于该电容器的说法，正确的是 (　　) A. 该电容器在10 V电压以下不能正常工作 B. 当所加电压为8 V时，该电容器的电容为800 μF C. 该电容器能容纳的电荷量最多为1.0×10-3 C D. 当两极加1 V电压时，该电容器的电荷量为 1.0×10-3 C 5 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 【解析】 由标称值可知，该电解电容器用于10 V及以下电压时才能正常工作，A错误；电容器的电容由电容器本身决定，由工作电压无关，当所加电压为8 V时，该电容器的电容仍然为1 000 μF，B错误；当两极加10 V电压时，该电容器的电荷量为Q＝CU＝1.0×10-2 C，C错误；当两极加1 V电压时，该电容器的电荷量为Q＝CU＝1.0×10-3 C，D正确． 5 【答案】 D 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 6. 如图所示是某次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15 μF，充电至9.0 kV电压．下列说法正确的是 (　　) A. 电容器的额定电压就是击穿电压 B. 充电完毕后，电容器存储的电量为0.135 C C. 该电容器的电容与两板间的电势差成正比 D. 放电之后，该电容器的两极板电荷量为零， 电容也为零 6 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 【解析】 电容器的额定电压不是击穿电压，额定电压小于击穿电压，A错误；充电完毕后，电容器存储的电量为Q＝CU＝15×10-6×9×103 C＝0.135 C，B正确；电容器的电容只有电容器自身决定，与所带电荷量和两板间的电势差均无关，C、D错误． 6 【答案】 B 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 7. 连接好如图所示的电路后，在t＝0时刻，将断开的单刀双掷开关S拨至与1 连接，经一段时间电路稳定后，再把S拨至与2连接．绘制出下列流过电路中P点的电流I随时间t变化的图像和电容器两极板间电势差UAB随时间t变化的图像，其中可能正确的是(　　) 7 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 【解析】 开关S接1时，电容器充电，充电完毕，电流为0，再将开关S拨向2位置，开始反向放电，放电越来越缓慢，放电完毕后，电流为0，A、B错误；开关S接1时，电容器与电源直接相连，充电结束后，两极板间电压等于电源电压，放电过程中，两极板的电压逐渐减小，电压变化越来越慢，极板的电性不变，C错误，D正确． 7 【答案】 D 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 8. 某同学利用如图甲所示电路观察电容器的充、放电现象，电流传感器与计算机相连，可以显示出电流I随时间t变化的图像． (1) 为使电源向电容器充电，应将开关S与_____(选填“1” 或“2”)端相连． 8 1 甲 【解析】 为使电源向电容器充电，电容器应与电源连接，故应将开关S与 “1”端相连． 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 (2) 在充电过程中，测绘的充电电流I随时间t的图像可能是图乙中的_____． A 【解析】 充电过程中电容器C两端电压逐渐增大，充电电流I随时间t应逐渐减小至零，故电流I随时间t的图像可能是图乙中的A. 8 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 (3) 图丙为传感器中电容器放电时的电流I随时间t的图像，图中每一小方格面积相同．根据图像估算电容器在t0～2t0时间内，释放电荷 量的表达式为_____________(用I0、t0表示). 8 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 43 8 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 (4) 图丁中实线是实验得到的放电时的I－t图像，如果不改变电路的其他参数，只减小变阻箱R的阻值，则得到的I－t图线是图丁中的______(选填“①”“②”或“③”)，理由是_____________________ __________________________________． ② 电容器释放的总电荷量 不变，平均电流变大，放电时间变短 8 内容索引 1 2 3 4 5 6 7 8 谢谢观看 Thank you for watching $