2.1.1 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的结构、充放电过程及电容的概念与定义式，通过水桶水杯类比引出电荷储存问题，结合实物拆解展示构造，系统讲解平行板电容器结构，搭建从生活实例到抽象概念的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，用传感器实验观察充放电电压电流变化，设计Q与U关系实验得出结论，培养科学探究能力。通过水容器与电容器的类比模型，帮助理解电容物理观念，体现科学思维中的模型建构。练习和课后思考促进知识应用，学生能深化理解，教师可提升教学效率。

第二章 静电场的应用 粤教版 必修三 第一节 电容器与电容 1 新课导入 水 水桶，容量大 水杯，容量小 ——电容器 电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？ 电视机主板 空调主板 键盘 —— 拆! 两个金属片间夹了一张纸就构成了一个电容器。 电容器的内部构造是怎样的? 一、识别电容器 电容器的结构： 由两个互相靠近、彼此绝缘的导体组成 导体间可以填充绝缘物质(电介质) 平行板电容器 金属板 绝缘物质（电介质） 极板 金属板 电路符号 极板 5 【问题】 相邻两同学是否构成电容器？ 若脚放地面上则不构成； 若站凳子上则构成： 两个人——互相靠近、彼此绝缘的两个导体 两人中间空气——绝缘物质(电介质) 思考与讨论 6 1 2 S + - C G R 电容器是如何“装进”和“倒出”电荷的呢？ 7 二、电容器的充放电 充电： 把电容器的两极板分别与电源两极相连，使两个极板带上等量异种电荷的过程。 放电： 用导线把充电后的电容器的两极板接通，使两个极板上的电荷中和的过程。 G G 电容器所带的电量 负极板 正极板 8 电容器能储存电荷，那用什么物理量来描述它储存电荷的能力呢？ —— 进行定量研究 1 2 S + - C G R 传感器 A 传感器 V 9 按照实验设计的电路图，用笔画线代替导线将实物图补充完整 10 问题2：充放电电流变化有什么特征？ 都是由大变小到零，但方向相反。 问题1：充放电电压变化有什么特征？ 充电电压先增大后稳定某个值； 放电电压逐渐减小到零。 充电过程 放电过程 充电过程 放电过程 观察与思考： 11 问题3：为什么刚充电和放电时电压变化的更快？ 问题4：I － t 图像中，I 轴与 t 轴所围的面积表示了什么? 观察与思考： 电流大，电荷量变化得更快，板间电场和电压变化得快 电容器极板电量Q 12 问题5：若电阻两端电压为, 则 － t 图像有什么特点? V 思考： 选择不同的充电电压进行实验，极板的电荷量是否会发生变化呢？ —— 实验：探究电容器极板电量Q与所加电压U的关系 实验设计 探究电容器极板电量 Q 与所加电压 U 的关系 根据I – t 图像求出所围面积即电容器极板电荷量 Q； 电源干电池分别使用1、2、3、4、5节进行实验，获得放电过程I – t 图像和U – t 图像； 根据U – t 图像记录所加电压U 误差允许的范围内，图象是一条过原点的倾斜直线 实验结论： 探究电容器极板电量 Q 与所加电压 U 的关系 人们通过实验研究发现： 于是人们这样定义： 对于同一电容器，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，即比值 Q/U 是一个常量； 对于不同的电容器，这个比值一般不同。 这个比值就表征了电容器储存电荷的特性。 三、电容器的电容 1.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。 2.定义： 3.定义式： 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，用C表示; 电容C是描述“容纳电荷能力”的物理量，其大小由电容器自身结构决定 电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？ 三、电容器的电容 3.定义式： 4.单位： 常用单位：微法（μF); 皮法（pF) 1 F = 106 μF = 1012 pF 电容 额定电压 法拉（F） 1F=1C/V （1）电容器的击穿电压 加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，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。 （2）电容器的额定电压 电容器长期正常工作时所能承受的电压。 电容器外壳上标的就是额定电压和电容， 它比击穿电压要低。 击穿电压和额定电压 类比： h 圆柱型水杯容器的储水本领——电容器容纳电荷的本领大小 容纳储存电荷 电荷量 Q 电势差 U 容纳储存水 水量 V 水位差 h 横截面 S 电容器 水容器 电容 C S h h相同时，S越大的杯子储水本领越大 U相同时，C越大的电容器储电本领越大 21 【练习1】有人用如下图示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。请判断正误，并说明理由。 √ √ √ 【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 23 【练习3】电容器是一种重要的电学元件，它能够储存电荷。电容器储存电荷的特性用电容表征。如图所示，在研究电容器充、放电的实验中，使开关S掷向1端，电源E对电容器C充电。下列图像中，能正确反映电容器充电过程中电流与时间、电荷量与电压关系的是（　　） A． B． C． D． A 24 课堂小结 1.认识了电容器及其结构 2.观察了电容器充放电现象 3.理解了电容的概念 电容器的电容C跟其自身哪些因素有关？如何进行研究？ 【课后思考】 电容器的电容C跟其自身哪些因素有关？ 平行板电容器 金属板 绝缘物质（电介质） 极板 极板 金属板 【大胆猜想】 极板面积、 极板间距离、 电介质种类…… 26 $