2020春高中物理第10章电容器的电容第2课时实验：观察电容器的充、放电现象教案新人教版.docx

第2课时实验：观察电容器的充、放电现象1.实验原理(1)电容器的充电过程如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电。正、负极板带等量的正、负电荷。电荷在移动的过程中形成电流。在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I0。(2)电容器的放电过程如图所示，当开关S接2时，将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和。在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零。2.实验器材6 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡。3.实验步骤(1)按图连接好电路。(2)把单刀双掷开关S打在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中。(3)将单刀双掷开关S打在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中。(4)记录好实验结果，关闭电源。实验记录和分析：实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表1电流表1的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由小(选填“大”或“小”)到大(选填“大”或“小”)最后为6_V电容器放电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”)电流表2电流表2的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”)电压表电压表的读数由大(选填“大”或“小”)到小(选填“大”或“小”)最后为0_V4.注意事项(1)电流表要选用小量程的灵敏电流计。(2)要选择大容量的电容器。(3)实验要在干燥的环境中进行。(4)在做放电实验时，在电路中串联一个电阻，以免烧坏电流表。核心要点 电容器充、放电现象的定性分析观察探究按如图所示电路连接好器材，使开关S先后接触a、b，观察电流表指针的偏转情况。请思考以下几个问题：(1)当S先后接a和接b时，会观察到电流表指针的偏转情况是怎样的呢？(2)电容器的工作过程是怎样的？工作过程中能量是如何转化的？(3)电容器的带电量Q与两极板间的电压U有什么关系？反映了电容器怎样的特性？怎样描述？答案(1)当S接a时，电流表指针发生偏转；当S接b时，电流表指针反向偏转。(2)充电过程和放电过程。充电过程中其他形式的能转化为电能，放电过程中电能转化为其他形式的能。(3)电容器两极板间的电势差随电荷量的增加而增加，电荷量和电势差成正比，它们的比值是一个恒量，每一个电容器都有一个属于自己的常数，与所带电荷量的多少无关。这个比值反映了电容器容纳电荷的能力大小，因此可用描述电容器容纳电荷本领的大小即电容器的电容C。探究归纳电容器的工作基础(1)充电：使电容器的极板上带上电荷的过程称为充电，充电后两极板带等量异种电荷，充电过程，带电荷量Q逐渐增大，板间电压U增大，板间电场强度E增大。(2)放电：使充电后的电容器不带电荷的过程叫作放电，放电过程，带电荷量Q减小，板间电压U减小，板间电场强度E减小。试题案例例1 如图所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是()A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电解析开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A正确，B错误；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错误。答案A方法归纳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，使两个极板上带上等量异号电荷的过程。充电后，跟电源正极相连的极板带正电，跟电源负极相连的极板带负电。充电过程如图甲所示。(2)放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷中和，电容器失去电荷的过程。放电后，电容器任一极板带电荷量均为零。放电过程如图乙所示。甲 乙核心要点 电容器充、放电现象的定量计算试题案例例2 电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流与时间的变化图像。图甲是用电流传感器观察充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6 V。先使开关S与1接通，待充电完成后，把开关S再与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的It图像如图乙所示。根据图像估算出电容器全部放电过程中释放的电荷量为_C，该电容器电容为_F。(均保留3位有效数字)解析根据题图乙的含义，因QIt，可知图形与时间轴围成的面积表示电荷量；根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8105 C，由大于半格算一个，小于半格舍去，因此图像所包含的格子个数为38，所以释放的电荷量为q8105 C383.04103 C。根据电容器的电容C可知，C F5.07104 F507 F。答案3.041035071.(多选)关于电容器的充、放电，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少解析电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，电路产生变化的瞬间电流，电容器充、放电结束，电流消失，A正确，B错误；充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，C错误；放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能，D正确。答案AD2.据国外某媒体报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电。某同学假日登山途中，用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是()A.该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大B.该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少C.该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变D.充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零解析电容是描述电容器容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电荷量无关，故A、D错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B正确，C错误。答案B3.(多选)如图所示是一个由电源、电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中，下列说法正确的是()A.电容器充电B.电容器放电C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流解析解题关键是电容器与电源相连，其电压不变。由C可知，当d增大时，C减小，而电容器始终与电源相连，故U不变，由C可知，Q变小，即电容器将放电，电流从a流向b。故正确答案为B、C。答案BC4.如图所示，将平行板电容器接在电池组两极间，两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两板缓慢地错开一些，其他条件不变，则()A.电容器带电荷量不变B.电源中将有电流从正极流出C.尘埃仍静止D.电流计中将有电流，电流方向为ba解析电容器与电池组连接，其电压不变，带电尘埃静止，静电力与重力平衡，qEmg，两极板错开时电场强度不变，故C正确；因电容减小，由QCU，知电荷量Q减小，电容器放电，电流方向为ab，A、B、D错误。答案C5.电流传感器可以把电容器放电电流随时间变化规律描绘出来。一个电容器先把它接到8 V的电源上充电，然后通过电流传