10.4电容器的电容（导学案）（原卷版）高二物理（人教版2019）

第4节电容器的电容导学案【学习目标】1、观察常见电容器的构造，建构电容器模型。通过实验，观察电容器在充、放电过程中电流与电压的变化，分析电荷量变化及能量转化情况。2、经历实验探究电容器两极板间电势差与所带电荷量关系和用物理量之比定义电容的过程，理解电容概念。知道电容的单位。3、了解电容器的类型、特性及作用。4、了解影响平行板电容器电容大小的因素。【学习重难点】学习重点：通过实验建构电容的概念。学习难点：通过实验建构电容的概念。理解电容器的充、放电过程。【知识回顾】1、在匀强电场中，电场强度与电势差之间的关系为：__________。2、在vt图中，图像与坐标轴所围的面积等于______________________________；在at图中，图像与坐标轴所围的面积等于______________________________；在Fx图中，图像与坐标轴所围的面积等于____________________。3、用比值定义法定义的物理量，与求比的两个物理量__________，__________它们的比值。4、静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的__________，从指针的__________就可以知道两个导体间的__________的大小。【自主预习】1、任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成__________，其电路图符号为：__________，其作用为__________。2、电容（符号：__________）：电容器__________与__________的比值。定义式为：__________3、电容的决定式：__________【课堂探究】第一部分：电容器在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——__________（空气也是一种__________），就构成了一个最简单的电容器，叫做____________________。任何两个__________又__________的__________都能构成电容器。电容器的作用：__________。电容器的电路图符号：__________【视频】电容器的充、放电演示。使电容器的两个极板分别带上__________的__________电荷，这个过程叫充电。已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。思考1：充电完成后，与充电前相比，电容器有哪些变化？思考2：充电完成后，与充电前相比，电容器有哪些变化？【实验】用传感器观察电容器的充放电过程。思考3：在It图像中，图像与坐标轴所围面积的含义是什么？【视频】用传感器观察电容器的放电过程。关于电容器，需要注意以下几点：1、充放电时间极短，充放电完成时，灵敏电流计的指针__________，说明此时电路中__________电流。2、把__________极板带电量的__________叫做电容器的带电量，用Q表示。3、若保持与电源连接，则板间电压U__________。4、若断开电源，则极板所带电量Q__________。思考4：既然电容器能储存电荷，那么如何反映电容器容纳电荷的本领大小呢？（类比法：类比圆柱型水杯容器的储水。）用____________________与____________________的比值来表示电容器储存电荷的能力。第二部分：电容电容（符号：__________）：电容器____________________与____________________的比值。→定义式：__________思考1：电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？思考2：怎样理解C＝ΔQ/ΔU？电容的单位：__________（符号：__________），1F＝1__________，1F＝__________μF＝__________pF电容的物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷__________。加在电容器两极板上的电压不能超过某一个限度，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__________。电容器外壳上标的电压是工作电压，或称__________，额定电压比击穿电压__________。第三部分：探究影响平行板电容器电容的因素【实验】探究影响平行板电容器电容大小的因素。实验方法：__________。平行板电容器电容的决定式：其中，k表示__________；S表示__________；d表示__________；εr表示__________。【视频】探究影响平行板电容器电容大小的因素。几种常用电介质的相对介电常数：电介质空气煤油石蜡陶瓷玻璃云母水εr1.000522.0～2.164～116～881空气的相对介电常数与1十分接近，研究中，空气对电容的影响一般可以忽略。第四部分：常用电容器1、固定电容器：有“+”、“”极之分，__________接反，__________接交流电。2、可变电容器：两极由两组铝片组成，固定的一组铝片叫做__________；可以转动的一组铝片叫做__________。转动动片，使两组铝片的__________发生变化，电容相应变化。第五部分：平行板电容器的动态分析如果电容器始终与电源连接，则__________保持不变。电容器始终与电源断开，则__________保持不变。【自我测评】1．（2021·广东广雅中学高二期中）计算机键盘每个键下面都连有一块小金属片，与该金属片隔有一定空气间隙的是另一块固定的小金属片，这组金属片组成一个可变电容器，当连接电源不断电，按下某个键时，与之相连的电子线路就给出该键相关的信号，当按下键时，电容器的（）A．电容变小 B．极板的电量变大C．极板间的电压变大 D．极板间的场强变小2．（2023春·湖南岳阳·高三湖南省岳阳县第一中学校考开学考试）据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是15μF，充电至9kV电压，如果电容器在2ms时间内完成放电，则下列说法正确的是（

）A．电容器放电过程的平均电流强度为B．电容器的击穿电压为9kVC．电容器充电后的电量为135CD．电容器充满电的电容是15μF，当放电完成后，电容为03．（2021春·广东·高一期末）如图所示，某同学在用传感器观察电容器放电过程中发现，开始放电前电容器两极板间的电势差为，当电容器带的电荷量减少4.0×10-8CA．5×10-3μFC．2×10-24．（2023·全国·高二假期作业）为厉行低碳环保，很多城市用超级电容车替换城市公交。某款公交车在车底部安装超级电容器（如图），其标称为“2.7V3000F”。车辆进站后，车顶充电设备迅速搭到充电桩上完成快充。若该款质量为2000kg、额定功率为60A．超级电容车以最大速度行驶时牵引力大小为2.4×B．超级电容器充电时电源的正极应接超级电容器的负极C．超级电容器在2.7VD．超级电容器的电容随电压的增大而增大5．（2022·全国·高二专题练习）如图，由两块相互靠近的平行金属板组成的平行板电容器，极板N与静电计相接，极板M和静电计的外壳都接地。用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U。在整个实验过程中，保持电容器所带电量Q不变，下面哪些操作将使静电计指针张角变小（）A．将N板向下平移B．将M板沿水平向左方向远离N板C．在M、N之间插入介质D．将M板向上移动的同时远离N板6．（2023·全国·高二课堂例题）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．7．（2022·高三课时练习）在生产纺织品、纸张等绝缘材料过程中，为了实时监控材料的厚度，生产流水线上设置如图所示的传感器，其中甲、乙为平行板电容器的上、下两个固定极板，分别接在恒压直流电源的两极上。当通过极板间的材料厚度减小时，下列说法正确的是（）A．有负电荷从a向b流过灵敏电流计GB．甲、乙两板间材料内的电场强度为零C．乙板上的电荷量变小D．甲、乙平行板构成的电容器的电容增大8．（2023·全国·高二假期作业）如图，在干燥的冬天，手接触房间的金属门锁时，会有一种被电击的感觉，带负电的手在缓慢靠近门锁还未被电击的过程中，门锁（）A．近手端感应出正电荷 B．电势比手的电势低C．与手之间场强逐渐增大 D．与手之间场强保持不变【学后反思】_____________________________________________________________________________________