高中物理选修《了解电容器》教学设计

【学习目标】1.知道电容器是储存电荷的一种装置，知道电容器的基本构造；2.认识常见电容器，了解电容器的充放电过程；3.理解电容器的电容概念；4.知道平行板电容器电容的决定因素。【重点】理解电容的概念。【难点】了解平行板电容器电容的决定因素。【知识复习】1.带电粒子的加速：（1）运动状态分析：带电粒子沿与电场线平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在同一直在线，做运动。（答案：匀加（减）速直线）（2）用功能观点分析：粒子动能的变化量等于静电力对它所做的功（电场可以是______电场或_______电场）。若粒子的初速度为零，则：，v=；若粒子的初速度不为零，则：，v=。2．带电粒子的偏转（匀强电场）：（1）运动状态分析：带电粒子以速度v0垂直于电场线方向飞入匀强电场时，受到恒定的与初速度方向_____的电场力作用而做运动。（2）粒子偏转问题的分析处理方法类似于的分析处理。沿初速度方向做______________运动，分速度vx=分位移x=______________。沿电场力方向做______________运动，分速度vy=分位移y=______________。离开电场时的偏移量y=__________。合速度v=离开电场时的偏转角tan=____________。【课前预习】1.电容器由两个___________、___________的导体构成。2.电容器的电荷量是指上带电荷量的________。使电容器带电的过程叫__________。使电容器两极板上电荷中和的过程叫_________。两板间存在__________，从电源获得的能量储存在电场之中，称为___________，电场具有能量是电场___________的重要表现。3.电容：①定义：电容器所带的__________跟它的两极板间的___________的比值，叫做电容器的电容。②定义式：___________③单位：法拉,符号________,1F=________F=_________pF④决定平行板电容器电容的因素：平行板电容器的电容与两极板间的___________成正比，与___________________成反比，并跟______________________有关，即。【重难点知识】1.电容器、电容：(1)电容器的充放电过程分析：(课本24页观察与思考)(2)电容器的电容：①定义：②定义式：③单位：④物理意义：2.决定电容的因素：控制变量法(1)保持两极板正对面积不变，改变极板间的距离：增大电容器平行极板间的距离，观察静电计的偏角的变化，思考电容变大还是变小。(2)保持极板的间距不变,改变平行极板的正对面积：减小电容器平行极板的正对面积，观察静电计的偏角的变化，思考电容变大还是变小。(3)保持两极板正对面积和间距不变，在平行板电容器内插入电介质，观察静电计的偏角的变化，思考电容变大还是变小。(4)综合以上实验，你能得出怎样的结论？【重难点突破】例题1.电容器动态分析：(1)平行板电容器在充电后，继续保持电容器的两极板与电池的两极相连，电容器的d、S、变化将引起电容器的C、Q、U、E怎样的变化。分析：(2)平行板电容器在充电后，切断与电池的相连，电容器的d、S、变化将引起电容器的C、Q、U、E怎样的变化？分析：例题2.如图所示，平行板电容器两极板间电压恒定，带电的油滴在极板间静止，断开开关后，再将极板间距离增大些，则油滴运动将A．向上运动B．仍然静止C．向下运动D．向左或向右运动【解析】油滴静止在极板间，说明他受到的重力和电场力平衡，电场力向上。断开电源时，电容器的极板间的电荷量Q不变。由平行板电容器内部场强知；可见，平行板电容器内部电场强度与d无关。与电荷Q和平行板电容器的正对面积S有关。Q/S为电荷密度，E与电荷密度相同。故虽上下移动极板，但Q、S不变，E就不变。油滴受到的电场力就不变。故仍然静止。【答案】B题型变换（1）将题变为将电容器与电源断开后，又将两板间距减小，带电液滴将如何运动？答案为仍静止。分析与上题相同。题型变换（2）闭合开关K使电容器充电后，带电的油滴恰好静止在极板间，下列说法正确的是[]A.不断电源，当两极板错开使正对面积减小时，油滴向下运动。B.不断电源，当两极板间的距离增大时，油滴向下运动。C.断开电源，当两极板错开使正对面积减小时，油滴向下运动。D.断开电源，当两极板间的距离减小时，油滴向下运动。【解析】油滴静止在极板间，说明他受到的重力和电场力平衡，电场力向上。不断电源，电容器极板间的电势差不变，因极板间的距离不变，故E不变，则油滴在其间受的电场力不变，油滴仍静止不变。当距离增大，由E=U/d知，E减小，油滴受到的电场力减小，故油滴向下运动。B正确。当充电后断开电源时，电容器的极板间的电荷量Q不变，当正对面积减小时，E增大，油滴受到的电场力增大，油滴将向上运动。C错；断开电源时，极板间的电荷量Q不变，面积S不变，故E不变，油滴仍静止。D项错误。【答案】BABP题型变换（3）如图所示．平行板电容器中悬浮一带电微粒ABP今把A、B两半方形金属盒相对插入，当A、B合拢时，对微粒运动情况的结论是（）A．向上运动 B．向下运动C．仍保持静止D．条件不足，无法判断【解析】金属盒合拢时，就形成了静电屏蔽，故在金属盒内的合场强为零，带电微粒只受重力，故向下运动。【答案】B题型变换（4）如图，平行板电容器充电后与电源分离，上板带负电，下板带正电且与大地相接，在两板间固定一个负电荷(电量很小)，现将电容器两板水平错开一段距离(两板间距保持不变)，则（）A．电容器两板间电压变大B．电容器两板间的场强变大C．负电荷所在处的电势升高D．负电荷的电势能变大【解析】先组织讨论，然后归纳，根据上述思路，本题中电容器所带的电量Q不变，当电容器两板水平错开时，两极板的正对面积S减小；由电容决定式判知，电容器的电容C变小，再由电容定义式判知，电容器两板间电压U变大，又由E=U/d判知，两极板间的场强E变大。由“沿电场线方向电势降低”判知，负电荷所在处的电势低于零电势，故负电荷所在处的电势Uq=-Ed＇，式中d＇为负电荷所在处到电容器下板(即电势零点)的距离。由此式可判知，随着两板间场强E的变大，负电荷所在处的电势降低，再由“负电荷放于电势低处比放于电势高处电势能大”判知，该负电荷的电势能变大．综上可知选项A、B、D正确。【答案】A、B、D【能力训练】（1.BCD；2.CD；3.3.0×10-7F,1.2×10-6C；4.C；5.C；6.D；7.AC8.D；9.1.对于水平放置的平行板电容器,下列说法正确的是（）A.将两极板的间距加大,电容将增大B.将两极板平行错开,使正对面积减小,电容将减小C.在下板的内表面上放置一面积和极板相等,厚度小于极板间距的陶瓷板,电容将增大D.在下板的内表面上放置一面积和极板相等,厚度小于极板间距的铝板,电容将增大CυQυCυQυ0υAυCυUυ0υBυCυQυ0υCυQυUυ0υDυ3.一平行板电容器,使它每板电量从Q1=3.0×10-6C增加到Q1=3.6×10-6C时，两极板间电势差从U1=10V增加到U2=12V，这个电容器的电容多大？如要使两板电势差从10V降为U4．要使平行板电容器两极板间的电势差加倍，同时极板间的场强减半，可采用：（）A．两板电量加倍，距离为原来的4倍B．两板电量加倍，距离为原来的2倍C．两板电量减半，距离为原来的4倍D．两板电量减半，距离为原来的2倍5．如图：先接通开关S使电容器充电，然后断开S.当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两极板间电势差U、电容器两极板间场强E的变化情况是：()A.Q变小,C不变,U不变,E变小B.Q变小,C变小,U不变,E不变C.Q不变,C变小,U变大,E不变D.Q不变,C变小,U变大,E变小BA6．如图所示的实验中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板B接地，若极板BBAA．两极板间的电压不变，极板上的电量变小B．两极板间的电压不变，极板上的电量变大C．极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变小D．极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变大7．一平行板电容器，两板之间的距离d和两板面积S都可以调节，电容器两板与电池相连接，以Q表示电容器的电荷量，E表示两极板间的电场强度，则A.当d增大，S不变时，Q减小，E减小B.当S增大，d不