第10章 10.4 课时2 实验 观察电容器的充放电现象（正文）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步学案（人教版）

该高中物理导学案围绕“观察电容器的充放电现象”展开，引导学生掌握充放电实验原理、电路及定量计算，通过问题导入（充电放电电流变化、设计探究电路）和思考与讨论（分析I-t图像问题），构建从现象观察到原理探究的学习脉络，提供实验设计、图像分析、典例及对标训练等学习支架。 以核心素养为导向，通过设计电路到数据采集再到拟合曲线的完整科学探究流程培养科学探究能力，结合典例与对标训练，运用科学思维（推理论证、模型建构）理解指数变化模型，帮助学生建立物理观念（储能本质），提升信息获取和误差分析能力，习题贴近考情且难度适中，适合课堂教学与自主学习。

实验：观察电容器的充放电现象 【定标—核心素养】 关键能力与核心素养 考情揭秘 直击能力 定标素养 基本考查点 知道电容器充、放电的实验原理和实验电路； 电容器充、放电现象的定量计算。 1.信息获取能力：能从实验器材清单（电容器、电阻、电压表、电源等）中提取关键元件，理解其功能关联； 2.推理论证能力：结合欧姆定律和电容公式，理解时间的影响因素； 3.思维建模能力：将充放电过程抽象为指数变化模型，理解U-t、Q-t曲线的数学表达； 4.批判创新思维：分析实验误差（如内阻影响），提出改进方案（如使用传感器替代电压表）； 5.语言表达能力：准确描述“充电时电压渐近电源电动势，放电时电压趋近于零”等现象的特征。 1.建立观念：通过实验验证电容器的动态特性，理解其储能本质； 2.辩证理解：认识到充放电速度由R和C共同决定，而非单一因素； 3.探究过程：经历设计电路→数据采集→拟合曲线的完整科学探究流程； 4.科学态度：体会实验在物理学中的验证作用，培养严谨的误差分析习惯。 重点及难点 电容器充、放电的实验原理和实验电路； 电容器充、放电现象的定量计算。 题型及难度 实验题为主， 难度中等 【本课时主要内容】 观察电容 器的充、 放电现象 【答案】大　减小　中和　大　减小　电荷量　电压　电阻　电压　电阻 探究　观察电容器的充、放电现象 【问题导入】 电容器充电过程中，充电电流如何变化？ 电容器放电过程中，放电电流又如何变化？ 请设计探究电路。 【思考与讨论】 观察教材10.4-3放电的I-t图像，思考与讨论一下问题 1.为何充电及放电的过程中，电流变化越来越慢呢？ 2.充放电的初始电流与那些因素有关？ 3.充放电的时间与那些因素有关？ 典例 (教材改编题)某同学用电流传感器观察电容器的放电过程.图甲为该实验电路图,其中电源电压恒为6 V.该同学先将开关接1为电容器充电,待电容器充满电再将开关接2,利用传感器记录电容器放电过程,得到该电容器放电过程的I-t图像如图乙所示. 典例 (1) 下列说法正确的是　　　　.  A. 电容器充电的过程中,负电荷由电源的正极移动到电容器的正极板 B. 电容器充电的过程中,电路中的电流不断增大 C. 电容器放电的过程中,电容器两极板间的电场强度不断变小 D. 电容器放电的过程中,电路中电流不断增大 (2) 根据以上数据估算,电容器在整个放电过程中释放的电荷量为　　　　C(结果保留三位有效数字).  (3) 该同学用相同实验装置测得另一电容器放电过程中释放的电荷量Q=6.6×10-3 C,该电容器的电容为　　　　F(结果保留两位有效数字).  (4) 如果不改变电路其他参数,只增大电阻R,充电时I-t图像与横轴所围成的面积将　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”);放电时间将　　　　(选填“变长”“不变”或“变短”).  必备知识 电容的定义式及电容充、放电电流变化的影响因素. 关键能力　 【答案】(1) C 　(2) 1.72×10-3　(3) 1.1×10-3　(4) 不变　变长 【解题思路】 如图所示,研究电容器充、放电的过程: 1. 电容器充电结束时,电容器两端的电压等于电源电压(与R1阻值无关). 2. 充电的电荷量与放电的电荷量相等,若与电容器串联的电阻阻值增大,充(放)电时间延长. 对标训练 如图甲所示是利用电流传感器系统研究电容器的充、放电过程.电路中的电流传感器可以捕捉瞬时的电流变化.图甲中直流电源电压为8 V,充电前电容器带电荷量为0.先使S与“1”端相连,电源向电容器充电.充电结束后,使S与“2”端相连,直至放电完毕.计算机记录的电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示. 对标训练 (1) 在电容器充电与放电过程中,通过电阻R0的电流方向　　　　(选填“相同”或“相反”).   (2) 图像阴影为I-t图像与对应时间轴所围成的面积,图乙中阴影部分的面积S1　　　(选填“>”“<”或“=”)S2.  (3) 已知S1=3.2 mA·s,则该电容器的电容为　　　　F(保留两位有效数字).   (4) 由甲、乙两图可判断阻值R1　　　　(选填“>”“<”或“=”)R2.  【答案】(1) 相反　(2) = 　(3) 4.0×10-4　(4) <　 【解题思路】 易错提醒 电容器C=中,Q与U须有对应关系. 学科网（北京）股份有限公司 $