高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 第8節(jié) 電容器的電容課件 新人教版選修3-1.ppt

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第8節(jié)電容器的電容 教師參考 一 教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1 知道什么是電容器及常見的電容器2 知道電場(chǎng)能的概念 知道電容器充電和放電時(shí)的能量轉(zhuǎn)換3 理解電容器電容的概念及定義式 并能用來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算4 知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān) 以及有怎樣的關(guān)系 掌握平行板電容器的決定式并能運(yùn)用其討論有關(guān)問題過程與方法通過類比 理解電容的意義 通過實(shí)驗(yàn)探究 知道影響平行板電容器電容的因素情感態(tài)度與價(jià)值觀通過本節(jié)的學(xué)習(xí) 提高學(xué)生探究新事物的興趣 逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神 二 教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)理解電容的概念 定義式及平行板電容器的電容教學(xué)難點(diǎn)電容器的電容的計(jì)算與應(yīng)用三 重難點(diǎn)突破方略探究影響平行板電容器電容因素的突破方略 實(shí)驗(yàn)演示 將平行板電容器的一板A固定于鐵架臺(tái)上且與一外殼接地的靜電計(jì)的金屬球連接 手持有絕緣柄的板B 將B板接地 用電池組給電容器充電后斷開電源 電容器所帶電荷量不會(huì)變化 靜電計(jì)的金屬球接板A 金屬外殼接地 指針偏角反映A B兩板間電勢(shì)差 教師演示1與設(shè)問 如圖 甲 所示 保持極板上的電荷量Q和兩極板間的距離d不變 減小兩板正對(duì)面積S 并提問 1 指針偏角如何變化 A B兩板間電勢(shì)差U變大還是變小 答案 指針偏角變大 A B兩板間電勢(shì)差變大 答案 S越小 U越大 電容C越小 教師講授 精密實(shí)驗(yàn)表明 平行板電容器的電容C與兩板正對(duì)面積S成正比 教師演示2與設(shè)問 如圖 乙 所示 保持Q和S不變 將B靠近 或遠(yuǎn)離 A 并提問 1 指針偏角如何變化 A B兩板間電勢(shì)差U變大還是變小 答案 將B靠近A 指針偏角變小 電勢(shì)差U變小 將B遠(yuǎn)離A 指針偏角變大 電勢(shì)差變大 答案 保持Q和S不變 d增大 電容C減小 d減小 電容C增大 教師講授 精密實(shí)驗(yàn)表明 平行板電容器的電容C與兩板間距離d成反比 教師演示3與設(shè)問 如圖 丙 所示 保持Q S d不變 插入電介質(zhì) 并提問 1 指針偏角如何變化 A B兩板間電勢(shì)差U變大還是變小 答案 指針偏角變小 電勢(shì)差U變小 答案 插入電介質(zhì) 電容C增大 教師講授 板間充滿某種介質(zhì)時(shí) C會(huì)變?yōu)榘彘g為真空時(shí)的若干倍 這一倍數(shù)叫這種介質(zhì)的介電常數(shù) 用 r表示 精確實(shí)驗(yàn)表明C與 r成正比 自主學(xué)習(xí) 課堂探究 達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng) 自主學(xué)習(xí)課前預(yù)習(xí) 感悟新知 教師參考 情境鏈接一手機(jī)電容屏是一塊四層復(fù)合玻璃屏 最外層是起保護(hù)作用的玻璃屏 接著是透明導(dǎo)電層 第三層是不導(dǎo)電的透明隔離層 最內(nèi)的第四層也是透明導(dǎo)電層 電容屏主要有自電容屏與互電容屏兩種 以互電容屏為例 當(dāng)手指接觸到電容屏?xí)r 手指與電容屏就形成了等效電容器 手機(jī)接受電容的變化就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行操作 那么 等效電容器的電容的變化與哪些因素有關(guān)呢 電容屏工作時(shí) 是否要用較大的力才能操作電容屏手機(jī)呢 信息 1 電容屏在原理上把人體當(dāng)作一個(gè)電容器元件的一個(gè)電極使用 接觸面積 電介質(zhì)的介電常數(shù)是影響電容變化的因素 2 電容變化會(huì)引起電源對(duì)電容器的充放電 3 電容屏只需要觸摸 而不需要較大壓力來產(chǎn)生信號(hào) 情境鏈接二照相機(jī)上的閃光燈 一般用的是氙氣燈 功率有上千瓦 可在瞬間產(chǎn)生刺眼的強(qiáng)光 靠電容器的瞬時(shí)放電來點(diǎn)亮 要點(diǎn)亮大功率的氙氣燈前 電容器內(nèi)儲(chǔ)存了什么形式的能量 信息電容器容納了電荷 儲(chǔ)存了電場(chǎng)能 教材梳理 一 電容器閱讀教材第29頁 電容器 部分 知道電容器的概念 知道充電與放電的不同 1 構(gòu)造 任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的 組成一個(gè)電容器 2 電容器的充電和放電 1 充電 把電容器的兩個(gè)極板與電源的正負(fù)極相連 使兩個(gè)極板上帶上電荷的過程 2 放電 用導(dǎo)線把充電后的電容器的兩個(gè)極板接通 兩個(gè)極板上的電荷 電容器失去電荷的過程 3 帶電荷量 充電后所帶電荷量的絕對(duì)值 導(dǎo)體 等量異號(hào) 中和 一個(gè)極板 二 電容閱讀教材第29頁 電容 部分 知道電容的概念 單位 體會(huì)容納電荷本領(lǐng)的意義 1 定義 電容器所帶的與電容器兩極板間的的比值 電荷量Q 電勢(shì)差U 3 單位 在國(guó)際單位制中的單位是 符號(hào) F 1F 1C V 常用的單位還有和 換算關(guān)系 1F F pF 4 物理意義 表示電容器電荷本領(lǐng)的物理量 法拉 微法 皮法 106 1012 容納 想一想儲(chǔ)存電荷多的電容器 是不是容納電荷的本領(lǐng)就一定強(qiáng)呢 三 平行板電容器閱讀教材第30頁 平行板電容器的電容 部分 說出影響平行板電容器電容大小的因素 1 定義 在兩個(gè)相距很近的中間夾上一層絕緣物質(zhì) 空氣也是一種電介質(zhì) 就組成平行板電容器 平行金屬板 電介質(zhì) 議一議教材圖1 8 4中為什么通過靜電計(jì)指針偏角的變化 就能得知兩極板間電勢(shì)差的變化 答案 靜電計(jì)金屬球與電容器正極板相連接 它們的電勢(shì)相同 靜電計(jì)的外殼與電容器負(fù)極板相連接 它們的電勢(shì)也相同 靜電計(jì)指針的偏角反映了金屬球與外殼之間的電勢(shì)差 也就表示了電容器正 負(fù)極板間的電勢(shì)差 四 常用電容器閱讀教材第31頁 常用電容器 部分 識(shí)別常見電容器及符號(hào) 知道擊穿電壓 1 分類 1 按電容是否可變分 電容器 電容器 2 按電介質(zhì)分 空氣電容器 電容器 陶瓷電容器 電解電容器等 2 額定電壓和擊穿電壓 1 額定電壓 電容器能夠時(shí)的電壓 2 擊穿電壓 電介質(zhì)被時(shí)加在電容器兩極板上的極限電壓 若電壓超過這一限度 則電容器就會(huì)被損壞 議一議結(jié)合教材第31頁圖1 8 7 圖中電容器的電容是多少 使用時(shí)兩極板間的電壓不能超過多少伏 答案 圖中電容器的電容為1 0F 使用時(shí)不能超過5 5V 可變 固定 聚苯乙烯 正常工作 擊穿 自主檢測(cè) 答案 1 2 3 4 1 思考判斷 1 電容器所帶的電荷量Q是指電容器的一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值 2 電容器放電的過程就是兩極板電荷中和的過程 3 將電介質(zhì)插入平行板電容器時(shí) 電容器的電容將變小 4 平行板電容器所帶電荷量為零時(shí) 電容為零 BCD 解析 由于電容器的電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量 是電容器的一種特性 一個(gè)電容器對(duì)應(yīng)唯一的電容值 不能說電容器的電容與其所帶電荷量成正比 與兩極板間的電壓成反比 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 C D正確 由于電容是定值 由Q CU知 其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比 故選項(xiàng)B正確 2 多選 下列關(guān)于電容器和電容的說法中 正確的是 A 根據(jù)C Q U可知 電容器的電容與其所帶電荷量成正比 跟兩板間的電壓成反比B 對(duì)于確定的電容器 其所帶電荷量與兩板間的電壓成正比C 無論電容器的電壓如何變化 小于擊穿電壓且不為零 它所帶的電荷量與電壓的比值都恒定不變D 電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量 其大小與加在兩板間的電壓無關(guān) BCD 3 多選 下列關(guān)于電容器的敘述中正確的是 A 電容器是儲(chǔ)存電荷和電能的容器 只有帶電的容器才稱為電容器B 任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體都能組成電容器 而且跟這兩個(gè)導(dǎo)體是否帶電無關(guān)C 電容器所帶的電荷量是指其中一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值D 電容器充電過程是將其他形式的能轉(zhuǎn)化成電容器的電能并儲(chǔ)存起來 電容器放電過程是將電容器儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 解析 任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體 都可以看成電容器 與是否帶電無關(guān) 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 電容器的帶電荷量指一個(gè)極板的電荷量的絕對(duì)值 電容器充 放電過程中 前者儲(chǔ)存電能 后者釋放電能 選項(xiàng)C D正確 C 課堂探究核心導(dǎo)學(xué) 要點(diǎn)探究 要點(diǎn)一 對(duì)電容的理解 2 Q U圖像是一條過原點(diǎn)的直線 其中Q為一個(gè)極板上所帶電荷量的絕對(duì)值 U為兩板間的電勢(shì)差 直線的斜率表示電容大小 思路探究 電容器的電荷量的變化量 Q 電壓的變化量 U與電容C之間有何關(guān)系 例1 一個(gè)電容器所帶的電荷量為4 10 8C 兩極板間的電壓是2V 那么這個(gè)電容器的電容是多少 如果電容器的電荷量減少了1 10 8C 則板間電壓變?yōu)槎嗌?答案 2 10 8F1 5V 誤區(qū)警示電容的大小與所帶電荷量無關(guān) 與電容器的電壓也無關(guān) 完全取決于電容器本身的結(jié)構(gòu) 答案 150 F4 5 10 4C150 F 例1 2 一平行板電容器 當(dāng)板上帶電荷量增加2 0 10 4C時(shí) 極板間的電壓增加40V 則當(dāng)電容器兩端所加電壓為200V時(shí) 電容器所帶的電荷量為多少 答案 1 0 10 3C 針對(duì)訓(xùn)練1 一個(gè)電容器的規(guī)格是 10 F50V 則 A 這個(gè)電容器加上50V電壓時(shí) 電容才是10 FB 這個(gè)電容器的最大電容是10 F 帶電量較少時(shí) 電容小于10 FC 這個(gè)電容器上加的電壓不能低于50VD 這個(gè)電容器的電容總等于10 F 解析 電容器的電容與電容器板間電壓無關(guān) 加電壓或不加電壓 電荷量多或少時(shí) 電容都是10 F 故選項(xiàng)A B錯(cuò)誤 D正確 50V是電容器的耐壓值 這個(gè)電容器上加的電壓不能高于50V 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D 要點(diǎn)二 平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析 問題導(dǎo)引 平行板電容器的動(dòng)態(tài)變化指的是它涉及的物理量中某一量發(fā)生變化而導(dǎo)致其他量也發(fā)生相應(yīng)變化 其類型有哪些 答案 1 充電后與電源斷開 改變正對(duì)面積S 或改變距離d 插入電介質(zhì) 引起的各量的變化 2 電容器兩極板接在電源上 改變正對(duì)面積S 或改變距離d 插入電介質(zhì) 引起的各量的變化 C 規(guī)律方法電容器動(dòng)態(tài)分析的方法 1 確定不變量 是電壓U不變 還是電荷量Q不變 教師備用 例2 1 多選 如圖所示 C為中間插有電介質(zhì)的電容器 a和b為其兩極板 a板接地 P和Q為兩豎直放置的平行金屬板 在兩板間用絕緣線懸掛一帶電小球 P板與b板用導(dǎo)線相連 Q板接地 開始時(shí)懸線靜止在豎直方向 在b板帶電后 懸線偏轉(zhuǎn)了 角度 在以下方法中 能使懸線的偏角 變大的是 A 縮小a b間的距離B 加大a b間的距離C 取出a b兩極板間的電介質(zhì)D 換一塊形狀大小相同 介電常數(shù)更大的電介質(zhì) BC D 要點(diǎn)三 電容器中的力學(xué)問題 問題導(dǎo)引 平行板電容器始終連接在電源兩端 兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度由哪些因素決定 例3 如圖所示 一平行板電容器跟一電源相接 當(dāng)S閉合時(shí) 平行板電容器極板A B間的一帶電液滴恰好靜止 若將兩板間距離增大為原來的兩倍 那么液滴將做怎樣的運(yùn)動(dòng) 規(guī)律方法電容器中的力學(xué)問題分析方法電容器中的力學(xué)問題與力學(xué)的分析方法基本相同 先分析受力情況 再分析運(yùn)動(dòng)情況和運(yùn)動(dòng)過程 平衡 加速或減速 是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng) 然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律 如牛頓運(yùn)動(dòng)定律 動(dòng)能定理及能量守恒定律 解題 教師備用 變式 例3中S閉合后A B間帶電液滴恰好靜止 然后斷開開關(guān)S 并使兩極板距離增大為原來的兩倍 那么液滴將做怎樣的運(yùn)動(dòng) 答案 液滴保持靜止 例3 1 多選 平行板電容器的兩極板A B接于電池兩極 一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部 閉合開關(guān)S 電容器充電 這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為 如圖所示 則 A 保持開關(guān)S閉合 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角增大B 保持開關(guān)S閉合 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角不變C 開關(guān)S斷開 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角增大D 開關(guān)S斷開 帶正電的A極板向B極板靠近 則 角不變 AD 變式訓(xùn)練3 2014安徽理綜 如圖所示 充電后的平行板電容器水平放置 電容為C 極板間距離為d 上極板正中有一小孔 質(zhì)量為m 電荷量為 q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落 穿過小孔到達(dá)下極板處速度恰為零 空氣阻力忽略不計(jì) 極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng) 重力加速度為g 求 1 小球到達(dá)小孔處的速度 2 極板間電場(chǎng)強(qiáng)度大小和電容器所帶電荷量 3 小球從開始下落運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間 教師參考 教材探究 教材P29圖1 8 3中有橫截面積不同的容器 若水的深度相同 則橫截面積大的容器中的水較多 說明橫截面積大的容器容納水的本領(lǐng)大 該本領(lǐng)的大小由容器本身決定 與是否盛水無關(guān) 與此類比 電容器的電容具有怎樣的物理意義 答案 電容表征的是電容器容納電荷的本領(lǐng) 由電容器本身決定 與電容器是否帶電和帶電荷量的多少無關(guān) 達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)隨堂演練 檢測(cè)效果 A 1 如圖是描述對(duì)給定的電容器充電時(shí)電荷量Q 電壓U 電容C之間相互關(guān)系的圖像 其中錯(cuò)誤的是 解析 因電容的大小與Q U無關(guān) 所以選項(xiàng)B D正確 A錯(cuò)誤 由Q CU 對(duì)給定的電容器 C為定值 Q與U成正比 故選項(xiàng)C正確 B B 3 2016寧德市一級(jí)達(dá)標(biāo)中學(xué)期中聯(lián)考 如圖所示 平行板電容器充電完畢后與電源斷開 設(shè)平行板電容器的電容為C 兩極板正對(duì)面積為S 兩極板間的距離為d 兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E 下列說法正確的是 A 若保持S不變 增大d 則C變小 E變大B 若保持S不變 減小d 則C變大 E不變C 若保持d不變 增大S 則C變大 E不變D 若保持d不變 減小S 則C變小 E變小 BC 4 多選 如圖所示 將平行板電容器與電池組相連 兩板間的帶電塵埃恰好處于靜止?fàn)顟B(tài) 若將兩板緩慢地錯(cuò)開一些 其他條件不變 則 A 電容器帶電荷量不變B 塵埃仍靜止C 電流表中有a b的電流D 電流表中有b a的電流 5 2016吉林一中檢測(cè) 有一電容器 帶電荷量為10 5C時(shí) 兩板間電壓為200V 如果使它帶的電荷量再增加10 6C 這時(shí)它的電容是F 答案 5 10 8 教師參考 課堂小結(jié) 謝謝觀賞