2.1 电容器与电容 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电容器与电容”核心知识，涵盖电容器定义、充放电过程、电容概念、决定因素及动态分析。课堂导入以“水容器储存水”类比引出电容器，通过问题引导理解构成条件，再结合实验与练习讲解充放电，类比水容器储水本领引出电容定义，最终用控制变量法探究决定因素，形成连贯知识支架。 其亮点在于运用类比法和控制变量法培养科学思维，通过传感器放电实验、静电计测量等落实科学探究，结合照相机闪光灯、AED除颤仪等实例体现物理观念与社会责任。助力学生构建概念体系，提升探究能力，教师可借此高效推进教学，实现知识与素养的融合。

授课教师： 粤教版（2019）高中物理必修第三册课件 第二章 静电场的应用 第一节 电容器与电容 物思理 目录 第1节 电容器与电容 探究新知 2、电容器的充放电 1、识别电容器 3、电容器的电容 4、决定电容的因素 5、电容器的动态分析 物思理 2 水可以用容器储存起来，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？ 新课导入 物思理 图中的元件就是这样的“容器” ——电容器。 电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。 新课导入 电视机主板 物思理 识别电容器 01 PART. 物思理 1.定义：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），就构成了一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。 3.作用：储存电荷 金属极板 绝缘物质(电介质) 思考：相邻的两个同学是否能构成电容器？ 2.电路图符号： 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。 01 电容器 那么，如何往电容器内“装”电荷呢？ 物思理 电容器的充放电 02 PART. 物思理 使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。 U + + + + + + -Q +Q - - - - - - - Q↑、U ↑、E ↑ 稳定后不变 G （1）两极板带等量异种电荷； （2）两极板间有与电源相等的电压； （3）两极板间有匀强电场； （4）两极板间储存有电场能。 电能 电场能 充电完成后： 02 电容器的充放电 充电 物思理 已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。 + + + + + + Q +Q U G ↓Q↓、U ↓、E ↓ 稳定后均为零 其他 电场能 （1）两极板带电量为0； （2）两极板间电压U=0； （3）两极板间场强E=0； （4）两极板间无电场能。 放电完成后： 02 电容器的充放电 放电 物思理 实验设计 I-t图像“面积”表示电荷量 I - t图像 用传感器观察电容器的放电过程 02 电容器的充放电 微元法:Q =I t 物思理 练习1.(多选)关于电容器的充、放电过程，下列说法中正确的是( ) A.充、放电过程中外电路有瞬间电流 B.充、放电过程中外电路有恒定电流 C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能 D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减小 AD 02 电容器的充放电 物思理 练习2.如图所示为研究电容器充放电实验的 电路图，实验前，开关S是断开的，电容器 不带电。下列的操作过程中，正确的说法 是( ) A.开关S接1，电容器上极板带负电 B.开关S接1稳定后，再断开S，电容器两极板间有电场存在 C.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电流传感器的电流方向向上 D.开关S接1稳定后，再将S掷向2，通过电阻R的电流方向向右 B 02 电容器的充放电 物思理 电容器的电容 03 PART. 物思理 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？ 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？ 问题与思考 03 电容器的电容 物思理 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 ？ 大胆猜想 大胆猜想 03 电容器的电容 物思理 03 电容器的电容 理论和实验证明： 1.一个电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电压U成正比； 2.对于一个电容器，Q与U的比值是一个恒量； 3.对于不同的电容器，Q与U比值是不同的。 Q与U的比值表示电容器自身储存电荷本领的特性，只与电容器本身的结构有关。 物思理 4.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器容纳的电荷量越多。 1.定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电势差 U 的比值，叫电容器的电容（capacitance）。用C表示; 2.定义式： 3.单位：法拉（F） 1F=1C/ V , 1F=106μF=1012pF 电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？ 在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。 03 电容器的电容 错！ 物思理 5.击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏。这个极限电压称为击穿电压。 电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，额定电压比击穿电压低。 03 电容器的电容 物思理 照相机的闪光灯原理 照相机的闪光灯，在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受,在实际中用电容器帮助闪光实现它的功能。拍照前给电容器充电，拍照时触发闪光灯，使电容器通过灯管 瞬间放电，发出耀眼的白光。然后电源又给电容 器充电，为下次闪光做准备。 闪光灯的内部结构 学以致用 03 电容器的电容 物思理 练习3.(多选)对于一给定的电容器，在如图所示中，描述电容C、带电量Q、电压U之间的相互关系的图线中正确的是( ) CD 03 电容器的电容 物思理 练习4.某电容器上标有“1.5μF，9 V”的字样，则(　　) A.该电容器所带电荷量不能超过1.5×10－6C B.该电容器所加电压不能超过9V C.该电容器击穿电压为9V D.当给该电容器加4.5V 的电压时，它的电容值变为 0.75μF B 03 电容器的电容 物思理 决定电容的因素 04 PART. 物思理 有机玻璃板 + + + + + + - - - - -- 改变d 改变S 改变 电介质  多媒体实验室 控制变量法 说明：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差的大小。 04 决定电容的因素 物思理 23 23 保持电量Q不变时 平行板电容器的电容C 板间距离d； 正对面积S； 相对介电常数𝛆r； 𝛆r=4 - - - - - - + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ + + + + ++ 𝛆r=2 𝛆r=1 反比于 正比于 正比于 实验结论 04 决定电容的因素 (决定式) (定义式) k=9.0×109N·m2/C2 物思理 实验过程 04 决定电容的因素 物思理 空气的相对介电常数与1十分接近，空气对电容的影响一般可以忽略。 几种常用电介质的相对介电常数 04 决定电容的因素 真空的相对介电常数εr =1，所有介质的相对介电常数均大于1。 物思理 04 决定电容的因素 练习5.如图所示，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小( ) A.将N板向下平移 B.将M板沿水平向左方向远离N板 C.在M、N之间插入介质 D.将M板向上移动的同时远离N板 C 物思理 平行板电容器的 动态分析 05 PART. 物思理 05 电容器的动态分析 1.若充电结束后，电容器始终与电源连接，则电压U＿＿＿＿。 保持不变 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 a A b + + ++ - - - - E +Q -Q U 物思理 05 电容器的动态分析 2.若充电结束后，电容器与电源断开，则电量Q＿＿＿＿。 保持不变 Q不变 d增加 C减小 U=Q/C U增加 E不变 S减小 C减小 U=Q/C U增加 E增加 a A b + + ++ - - - - E +Q -Q U 物思理 练习6.如图所示，静电计与竖直正对放置的平行金属板甲连接，静电计金属外壳与金属板乙分别通过导线接地．使金属板甲带电后，静电计指针张角为θ，平行金属板间O处有一带电油滴处于静止状态．仅将金属板甲稍向右移，则( 　　) A．θ增大　　　　　　　 B．θ减小 C．油滴向上运动 D．油滴向下运动 AC 课堂练习 物思理 练习7.如图所示，平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，给电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，则下列说法正确的是(　　) A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大 B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变 C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大 D．断开S，将A板向B板靠近，则θ减小 A 课堂练习 物思理 电容器 充电 在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质 电容 单位：法拉 1F=1C/V 意义：容纳电荷的本领 与电源连接，U保持不变 与电源断开，Q保持不变 放电 课堂总结 物思理 【练习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 课堂练习 【正确答案】C 物思理 【练习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 课堂练习 【正确答案】A 物思理 【练习3】如图所示，某同学在用传感器观察电容器放电过程中发现，开始放电前电容器两极板间的电势差为8.0V，当电容器带的电荷量减少 C时，两极板间的电势差减小为6.0V，则实验所使用的电容器的电容是多少（ ） A． B． C． D．实验前后电容发生变化，无法确定 课堂练习 【正确答案】C 物思理 【练习4】如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（　　） A．将N板向下平移 B．将M板沿水平向左方向远离N板 C．在M、N之间插入介质 D．将M板向上移动的同时远离N板 课堂练习 【正确答案】C 物思理 【练习5】在生产纺织品、纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置如图所示的传感器，其中甲、乙为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当通过极板间的材料厚度减小时，下列说法正确的是（　　） A．有负电荷从a向b流过灵敏电流计G B．甲、乙两板间材料内的电场强度为零 C．乙板上的电荷量变小 D．甲、乙平行板构成的电容器的电容增大 课堂练习 【正确答案】C 物思理 【练习6】（多选）如图，在干燥的冬天，手接触房间的金属门锁时，会有一种被电击的感觉，带负电的手在缓慢靠近门锁还未被电击的过程中，门锁（　　） A．近手端感应出正电荷 B．电势比手的电势低 C．与手之间场强逐渐增大 D．与手之间场强保持不变 课堂练习 【正确答案】AC 物思理 【练习7】竖直放置的平行板电容器，两极板M、N所带电荷量分别为＋Q和－Q，如图所示．一带电小球（电量为＋q，质量为m）用绝缘丝线悬挂在两金属板之间，平衡时丝线与M板夹角为θ.极板M固定不动，将极板N沿竖直方向上移一些，并保持两板间距不变，且不与带电小球接触，则(　 　) A．电容器的电容C变大 B．丝线与极板M之间的夹角不变 C．电容器两板间电压变大 D．若将丝线剪断，小球在电场中将会做类平抛运动 C 课堂练习 物思理 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $