1.8 电容器 电容(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册（教科版)

该高中物理导学案围绕“电容器 电容”展开，引导学生学习电容器构造、电容概念及平行板电容器动态变化，通过情境思辨图片和判断题连接电场、电势差知识，搭建学习支架帮助构建新知。 资料融合核心素养，科学思维上用类比和比值定义法理解电容，科学探究设计充放电及影响因素实验，习题结合除颤器、传感器等实际应用，提升物理观念和问题解决能力，便于教师教学与学生自主学习。

8.电容器　电容 物理观念：1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造。2.理解电容的概念及其定义式。 科学思维：1.通过类比建立电容的概念；通过电容的定义进一步体会比值定义法。2.结合具体问题构建电容器动态分析模型。 科学探究：实验研究影响平行板电容器的因素。 科学态度与责任：1.在探究实验中，培养学生实事求是、严谨认真的态度。2.认识到电容器是现代电子技术组不可或缺的基础元件，讨论废旧电子产品的回收与处理，初步建立环保和可持续发展的观念。 知识点一　电容器 1.构造：任何两个彼此绝缘又互相靠近的　　，都可以看成一个电容器。 2.平行板电容器：两块彼此隔开　　　　　　的金属板构成的最简单的电容器。 3.电容器所带的电荷量：电容器工作时，任意一块极板所带电荷量的　　　　。 4.电容器的充电和放电 （1）充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上　　　　　　电荷的过程。 （2）放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷　　　。 知识点二　电容器的电容　常见的电容器 1.电容器的电容 （1）定义：描述电容器储存电荷能力的物理量。 （2）表达式：C=。 （3）单位：在国际单位制中的单位是　　　，符号：F。1 F=1 C/V。常用的单位还有　　　和　　　。换算关系：1 μF=　　　，1 pF=　　　。 2.平行板电容器电容的决定因素 平行板电容器电容的大小与两极板正对面积成　　　，与两极板间距离成　　　，还与两板间的　　　　有关。 3.常见的电容器：　　　　电容器、纸质电容器、可变电容器。 4.额定电压和击穿电压 （1）额定电压：电容器正常工作所能承受的　　　　　　。 （2）击穿电压：加在电容器两极间的电压不能超过　　　　　　，超过这一限度，　　　　　　将被击穿，致使电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压。 　如图所示是我们常见的形形色色的电容器。 （1）电容大的电容器所带电荷量一定多。（　　） （2）电容为C的电容器所带电荷量为Q，若电荷量增大为2Q，则电容变为2 C。（　　） （3）图中最右边的电容器上的50 V为击穿电压。（　　） （4）图中最右边的电容器的电压为50 V时，电容才是1 000 μF。（　　） 要点一　观察电容器的充放电现象 1.实验目的 （1）通过观察，了解电容器在充电和放电的过程中，两极板间电压和电路中电流的变化。 （2）判断电容器在充电和放电的过程中，两极板储存电荷量的变化。 2.实验器材 直流电源、电阻、电容器、灵敏电流表、电压表、单刀双掷开关、导线等。 3.实验步骤 （1）根据实验电路图连接电路（如图所示）。 （2）把开关S接1，此时电源给电容器充电，观察电压表和电流表的示数变化情况，记录在表格中。 （3）把开关S接2，此时电容器对电阻R放电，观察电压表和电流表的示数变化情况，记录在表格中。 （4）断开开关，拆除电路，整理实验器材。 4.实验结论 充电过程 （1）电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值，电容器两极板间电势差增大； （2）充电电流由电源的正极流向电容器的正极板，同时，电流从电容器的负极板流向电源的负极，电流表示数逐渐变小，充电电流逐渐减小，最后为0； （3）电容器两极板所带电荷量增加； （4）电容器两极板间电场强度增大； （5）充电过程中，电容器从电源获取的能量转化为电场能，不断地储存在电容器中 放电过程 （1）电压表示数逐渐减小，最后为0，电容器两极板间电势差逐渐减小，最后为0； （2）放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，放电电流逐渐减小，最后为0； （3）电容器两极板所带电荷量减少； （4）电容器两极板间电场强度减小； （5）电容器的电场能转化成电路中其他形式的能量 5.注意事项 （1）电压表和电流表正、负极不能接反，以免损坏。 （2）连接电路时，开关要断开，避免短路。 （3）合理选择各电子元器件的量程，避免充电电流超过量程。 如图1所示是观察电容器的充、放电现象实验装置的电路图。电源输出电压恒为8 V，S是单刀双掷开关，G为灵敏电流计，C为平行板电容器。 （1）当开关S接　　　　（选填“1”或“2”）时，平行板电容器充电。当电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时　　　　（选填“相同”或“相反”）。 （2）将G表换成电流传感器（可显示电流I的大小），电容器充电完毕后，让电容器再放电，其放电电流I随时间t变化的图像如图2所示，已知图线与横轴所围的面积约为41个小方格，则电容器释放的电荷量Q约为　　　　C（已知Q=It）。 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.〔多选〕某同学按照如图甲所示连接了电路，利用电流传感器研究电容器的充电和放电过程，先使开关S接1，电容器充电完毕后将开关掷向2，可视为理想电流表的电流传感器将电流信号传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I－t曲线，如图乙所示。定值电阻R已知，且从图中可读出最大放电电流I0以及图线与坐标轴围成的面积为S，流过R的电荷量可用Q=It计算，下列说法中正确的是（　　） A．根据题目所给的信息能求出电源提供的电压 B．电容器放电过程中电阻R两端的电压变大 C．根据题目所给的信息能求出电容器的电容 D．由计算机采集的电流可知流过电阻R的电流方向规定向右为正 2.把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与“1”端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向“2”端，电容器通过电阻R放电。与电流传感器相连接的计算机（图中未画出）可记录电流随时间变化的I－t图像，规定逆时针的电流流向为正方向。 图乙是某次实验中与电流传感器相连接的计算机所记录的I－t图像，可判断出该图像记录的是电容器的　　　　过程（选填“充电”或“放电”）。请你用语言描述在此过程中电流随时间如何变化：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 要点二　对电容的理解 　（1）把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？ （2）当把电容器两极相接，使电容器放电，该过程中能量是如何转化的？ （3）当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？ 1．对公式C=的理解 （1）C=是电容的定义式，不能理解为电容C与Q成正比，与U成反比。电容器的电容由电容器本身的属性决定，跟电容器是否带电、带电荷量多少以及两极板间电势差的大小无关。 （2）通过Q － U图像理解，如图所示，Q － U图像是一条过原点的直线，其中Q为一个极板上所带电荷量的绝对值，U为两板间的电势差，直线的斜率表示电容大小。因而电容器的电容也可以表示为C=，即电容的大小在数值上还等于电容器所带电荷量的变化量ΔQ与电容器两极板间电势差变化量ΔU的比值。 2．电容器和电容的不同 电容器和电容是两个不同的概念，电容器是一个电子元件，电容是反映电容器容纳电荷本领的物理量。 一个平行板电容器，使它每个极板的电荷量从Q1=30×10－6 C增加到Q2=36×10－6 C时，两板间的电势差从U1=10 V增加到U2，问： （1）这个电容器的电容多大？ （2）U2为多少？ （3）如要使两极板电势差从10 V降为U2′=6 V，则每板需减少多少电荷量？ 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.某平行板电容器标有“10 V，2.5μF”，下列说法正确的是（　　） A．该电容器的击穿电压是10 V B．要使两板间电压降低1 V，它所带的电荷量必减少2.5×10－6 C C．电容器只有在带电时电容才为2.5×10－6 F D．如在板间插入电介质，电容将减小 2.已知某款心脏除颤器通过接触皮肤的电极板使电容器放电，实施电击治疗，在一分钟内使电容器充电到4 000 V，存储电荷量为0.16 C。抢救病人时，电极板放电，使一部分电荷在4 ms的脉冲时间内经过身体。下列说法正确的是（　　） A．电容器充电至4 000 V时电容为20 μF B．电容器放电过程中电容减小 C．电容器充电至2 000 V时所带电荷量为0.08 C D．电容器放电过程中电流恒定 要点三　平行板电容器的动态变化 　平行板电容器由两块平行放置的金属板组成。利用平行板电容器进行如下实验： （1）如图甲所示，保持Q和d不变，减小两极板的正对面积S，观察电势差U（静电计指针偏角）的变化，依据C=，分析电容C的变化。 （2）如图乙所示，保持Q和S不变，增大两极板间的距离d，观察电势差U（静电计指针偏角）的变化，依据C=，分析电容C的变化。 （3）如图丙所示，保持Q、S、d不变，插入电介质，观察电势差U（静电计指针偏角）的变化，依据C=，分析电容C的变化。从实验中能得出什么结论？ 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。 2.两类动态问题中各物理量的关系 所用公式（1）C=；（2）E=；（3）C=∝ 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 3.针对两极板所带的电荷量保持不变的情况，还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线。两极板间的距离变化时，场强不变（如图乙所示）；两极板的正对面积变小时，电场线变密，场强增大（如图丙所示）。 〔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 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.（2026•成都外国语10月月考）某同学设计了一个电容式风力传感器，如图所示。将电容器与静电计组成回路，P点为极板间的一点。可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大（可动电极不会到达P点）。若极板上电荷量保持不变，则下列说法正确的是（　　） A．风力越大，电容器的电容越小 B．风力越大，极板间电场强度越小 C．风力越大，P点的电势越低 D．风力越大，静电计的指针张角越大 2.（2026•锦江嘉祥外国语10月月考）为了方便在医院输液的病人及时监控药液是否即将滴完，有人发明了一种利用电容器原理实现的输液报警装置，电容器C的两极板夹在输液管两侧，实物图和电路原理图如图所示。闭合开关，当药液液面降低时，两极板之间介质由液体改变为气体，蜂鸣器B就会因通过特定方向的电流而发出声音，电路中电表均为理想电表。根据以上说明，下列选项分析正确的是（　　） A．液面下降后，电容器两端电压变小 B．液面下降后，电容器所带电量增大 C．液面下降时蜂鸣器电流由b流向a D．输液管较粗时，电容器容值会变大 要点回眸 1.根据电容器的电容的定义式C=，可知（　　） A．电容器带电的电荷量Q越多，它的电容C就越大，C与Q成正比 B．电容器不带电时，其电容为零 C．电容器两极之间的电压U越高，它的电容C就越小，C与U成反比 D．电容器的电容大小与电容器的带电情况无关 2.若使一已充电的电容器所带的电荷量减少q，其两极板间电压减少为原来的，则（　　） A．电容器原来所带电荷量为q B．电容器的电容变为原来的 C．电容器原来的电压为1 V D．电容器完全放电后，电容变为零 3.飞机油箱内的油量是估计其续航时间和确保飞行安全的重要参数。一种电容式测量飞机油箱内油量的装置如图所示，油箱内置圆筒形电容器，电容的变化反映了油面高度的变化。下列说法正确的是（　　） A．给飞机加油时油量增加，相当于改变了电容器中的电介质，电容会增大 B．给飞机加油时油量增加，相当于改变了电容器中的电介质，电容会减小 C．飞行过程中油量减少，相当于改变了两极板间的正对面积，电容会减小 D．飞行过程中油量减少，相当于改变了两极板间的正对面积，电容会增加 4.〔多选〕如图所示，两极板水平放置的平行板电容器与直流电源连接，下极板接地，静电计外壳接地。闭合开关S时，一带电的油滴恰好静止于电容器中的P点。下列说法正确的是（　　） A．若将A极板向下平移一小段距离，则带电油滴向下运动 B．若将A极板向下平移一小段距离，P点电势将升高 C．若断开开关S，再将B极板向下平移一小段距离，静电计指针张角变大 D．若断开开关S，再将B极板向下平移一小段距离，P点电势将降低 完成课后作业　第一章　8. 答案 8.电容器　电容 【基础知识落实】 知识点一 1.导体　2.平行放置　3.绝对值　4.（1）等量异种　（2）中和 知识点二 1.（2）　（3）法拉　μF　pF　10－6 F　10－12 F 2.正比　反比　电介质　3.电解 4.（1）最大电压　（2）某一限度　绝缘介质 情境思辨 （1）×　（2）×　（3）×　（4）× 【核心要点突破】 要点一　 【典例 1】　（1）1　相反　（2）3.28×10－3 解析：（1）电容器与电源相连时充电，所以当开关S接1时，平行板电容器充电，由于极板上无电荷，刚开始在充电时电路中的电流比较大。电容器充电时电源正极接电容器上极板，放电时正电荷从上极板流出，所以电容器放电时，流经G表的电流方向与充电时相反。 （2）根据Q=It 可知，放电电流随时间变化曲线与横轴所围区域的面积即为通过的电荷量，已知图线与横轴所围成的面积约为41个小方块，所以电容器释放的电荷量Q=41×0.4×0.2×10－3 C=3.28×10－3 C。 素养训练 1.AC　电容器放电过程中电流减小，则电阻R两端的电压变小，B错误；根据Q=It可知，I－t图像与两坐标轴围成的面积表示电容器放出的总电荷量，即Q=S，电容器的最大电压等于R的最大电压，即Umax=I0R，根据C=可知电容器的电容为C==，C正确；电源提供的电压等于电容器充满电两板间的电压，也就是刚开始放电时的电压，A正确；电容器放电时，流过电阻R的电流向左，则由计算机采集的电流可知流过电阻R的电流方向规定向左为正，D错误。 2.充电　电流随时间的增加而逐渐减小到零 解析：由图乙所示I－t图像可知，电流为正值，则电流流向沿逆时针方向，与电源提供的电流方向一致，该图像记录的是电容器的充电过程，电容器所带电荷量逐渐增加。由图像可知，在此过程中，电流随时间的增加而逐渐减小到零，且电流减小得越来越慢。 要点二　 知识精研 【探究】　提示：（1）充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能。 （2）放电过程中电容器的电场能转化为电路中其他形式的能量。 （3）增大；不变。 【典例 2】　（1）3 μF　（2）12 V　（3）1.2×10－5 C 解析：（1）电容器的电容 C== F=3×10－6 F=3 μF。 （2）因为电容器的电容不变，所以 U2== V=12 V。 （3）根据电容的定义，它等于每增加（或减少）1 V电势差所需增加（或减少）的电荷量，即C=，要求两极板间电势差降为6 V，则每板应减少的电荷量为 ΔQ′=CΔU′=3×10－6×（10－6）C=1.2×10－5 C。 素养训练 1.B　铭牌上标的是额定电压和电容，不是击穿电压，A错误；根据C==，两板间电压降低1 V，它所带的电荷量必减少2.5×10－6 C，B正确；不管电容器是否带电，其电容均为2.5×10－6 F，C错误；根据C=，插入电介质，电容将增大，D错误。 2.C　电容器充电至4 000 V时，电容为C==4×10－5 F=40 μF，故A错误；C=是电容的定义式，电容器放电过程中，电荷量减少，电容不随电压、电荷量的变化而变化，即电容保持不变，故B错误；电容器充电至2 000 V时所带电荷量为Q′=CU′=0.08 C，故C正确；电容器放电过程中电荷量减小，电流逐渐减小，故D错误。 要点三　 知识精研 【探究】　提示：（1）实验结论：S减小，电势差U增大，电容C减小。 （2）实验结论：d增大，电势差U增大，电容C减小。 （3）实验结论：插入电介质，电势差U减小，电容C增大。 【典例 3】　BC　S接通时，电容器上电压U不变，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，板间电势差U减小，D错误。 素养训练 1.C　可动电极在风力作用下向右移动，风力越大，移动距离越大，则板间距离越小，根据C=，可知电容越大，极板上电荷量保持不变，根据C=，可知板间电压越小，则静电计指针张角越小，故A、D错误；根据E====，可知极板间电场强度保持不变，由于风力越大，P点与接地负极板的距离越小，根据U′=φP－0=Ed′，可知P点与接地负极板的电势差越小，则P点的电势越小，故B错误，C正确。 2.C　开关闭合稳定时，电容器两端电压等于电源电动势，即液面下降稳定后，电容器两端电压不变，A错误；根据电容C=，液面下降，极板之间的介电常数εr减小，则电容减小，极板之间电压不变，结合C=，则电容器所带电量减少，B错误；根据图示可知，电容器右侧极板带负电，结合上述可知，液面下降时，极板所带电荷量减少，即右侧极板失去电子，电子从a向b运动，则蜂鸣器电流由b流向a，C正确；结合上述可知，输液管较粗时，极板之间间距增大，则电容器的电容变小，D错误。 【教学效果检测】 1.D　电容表征电容器容纳电荷的本领大小，电容大小与电容器的带电情况及两极板间的电势差U无关，故A、B、C错误，D正确。 2.A　电容器的电容由电容器本身决定，与其两极板间电压和所带电荷量无关。电容器两极板间电压减少为原来的时，电容不变，由C=知电荷量减少为原来的，减少了，则Q=q，可知电容器原来所带电荷量为Q=q，A正确，B错误；由于题中无电压和电容的具体数据，因此无法求出原来的电压，C错误；电容反映电容器本身的特性，电容器放电，电容器的电容不变，D错误。 3.A　给飞机加油时油量增加，相当于改变了电容器中的电介质，根据C=可知，电容会增大；飞行过程中油量减少，相当于改变了两极板间的电介质，电容会减小。故A正确。 4.BC　闭合开关S时，平行板电容器极板之间电压一定，上极板A与电源正极连接，极板间电场方向向下，极板间电场强度E0=，将A极板向下平移一小段距离，极板间距减小，电场强度增大，则带电油滴向上运动，故A错误；电场强度方向向下，将A极板向下平移一小段距离，极板间距减小，电场强度增大，根据UPB=φP－0=E0dPB，解得φP=E0dPB，可知将A极板向下平移一小段距离，P点电势将升高，故B正确；若断开开关S，极板所带电荷量一定，根据C=，C=，将B极板向下平移一小段距离，极板间距增大，电容减小，极板之间的电压增大，即静电计指针张角变大，故C正确；将B极板向下平移一小段距离，根据E0==可知，极板之间的电场强度不变，结合上述有φP=E0dPB，由于dPB增大，则将B极板向下平移一小段距离，P点电势将增大，故D错误。 9 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $