电容器的电容导学案-高二上学期物理人教版

第十章电能能量守恒定律第4节电容器的电容预习部分1.阅读绘本：莱顿瓶：人类史上首个能“装电”的发明大家好！今天要带大家认识一个改变人类对电学认知的关键发明——它是人类历史上最早能储存电荷的装置，没错，就是“莱顿瓶”。它的诞生，藏着一段充满意外与探索的科学故事，咱们从头说起。大家好！今天要带大家认识一个改变人类对电学认知的关键发明——它是人类历史上最早能储存电荷的装置，没错，就是“莱顿瓶”。它的诞生，藏着一段充满意外与探索的科学故事，咱们从头说起。时间回到18世纪中期，那时候科学家们已经能通过摩擦玻璃棒之类的方法产生电荷了，但有个大难题一直卡着大家——电荷这东西太“调皮”，一产生就容易流失，根本没法长时间保存。这可把不少学者急坏了，包括咱们熟悉的美国科学家富兰克林，大家都在拼命找能“留住”电荷的办法。时间回到18世纪中期，那时候科学家们已经能通过摩擦玻璃棒之类的方法产生电荷了，但有个大难题一直卡着大家——电荷这东西太“调皮”，一产生就容易流失，根本没法长时间保存。这可把不少学者急坏了，包括咱们熟悉的美国科学家富兰克林，大家都在拼命找能“留住”电荷的办法。转机出现在1745年，荷兰莱顿大学的物理学教授马森布罗克，做了一个改变历史的实验。他用一根金属丝连接起能产生电荷的起电机，金属丝另一头插进一个装着水的玻璃瓶里，自己则用手拿着这个玻璃瓶。结果实验中，他不小心让另一只手碰到了金属丝——瞬间，一股强烈的电击感传来，这是他从来没体验过的“电荷冲击”！马森布罗克一下子意识到：玻璃瓶和里面的水，居然能“存住”电荷！这就是莱顿瓶最早的雏形。转机出现在1745年，荷兰莱顿大学的物理学教授马森布罗克，做了一个改变历史的实验。他用一根金属丝连接起能产生电荷的起电机，金属丝另一头插进一个装着水的玻璃瓶里，自己则用手拿着这个玻璃瓶。结果实验中，他不小心让另一只手碰到了金属丝——瞬间，一股强烈的电击感传来，这是他从来没体验过的“电荷冲击”！马森布罗克一下子意识到：玻璃瓶和里面的水，居然能“存住”电荷！这就是莱顿瓶最早的雏形。后来，马森布罗克又对这个装置做了改进：他在玻璃瓶的内壁和外壁都贴上了金属箔，代替原来的水和手的金属接触；瓶内的金属箔还连了一根金属棒，棒的顶端做成球形，这样接收电荷就更方便了。因为这个能有效储存电荷的装置，最早是在莱顿大学被系统研究的，所以人们给它起名叫“莱顿瓶”。后来，马森布罗克又对这个装置做了改进：他在玻璃瓶的内壁和外壁都贴上了金属箔，代替原来的水和手的金属接触；瓶内的金属箔还连了一根金属棒，棒的顶端做成球形，这样接收电荷就更方便了。因为这个能有效储存电荷的装置，最早是在莱顿大学被系统研究的，所以人们给它起名叫“莱顿瓶”。2.阅读课本3842页预习任务一：阅读资料后根据老师提供的材料，小组讨论制作一个能够储存电荷的容器。塑料瓶若干、金属罐若干、纸杯若干、玻璃杯若干、不锈钢碗若干、食盐若干袋、铝箔纸、铝箔胶带、铜箔胶带、透明胶带、双面胶、硬卡纸预习任务二：自研教材梳理必备知识一、电容器1．基本构造：任何两个彼此又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。2．平行板电容器：由两个相距很近的平行中间夹上一层绝缘物质组成。3．电介质：两极板间夹的物质。4．充电、放电：使电容器两个极板分别带上，这个过程叫充电。使电容器两极板上的电荷，电容器不再带电，这个过程叫放电。5．从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的转化为其他形式的能量。二、电容定义：电容器所带的与电容器两极板之间的之比。2．电容器的电荷量：其中极板所带电荷量的绝对值。3．定义式：。4．单位：在国际单位制中，电容的单位是，简称法，符号为，常用的单位还有和，1F＝μF＝pF。5．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，在数值上等于使两极板之间的电势差为时，电容器所带的电荷量。6．击穿电压与额定电压(1)击穿电压：电介质不被时加在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，电容器就会损坏。(2)额定电压：电容器外壳上标的工作电压，也是电容器正常工作所能承受的最大电压，额定电压比击穿电压低。三、平行板电容器的电容1.公式：C＝，其中是电介质的相对介电常数，是两极板的正对面积，是静电力常量，是两极板间的距离。2．决定因素：平行板电容器的电容与两极板的成正比，与成反比，与两极板间电介质的成正比。四、常用电容器1.类别：从构造上看，电容器可分为两类，即电容器和电容器。2．固定电容器：电容不变的电容器，如聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、电解电容器等。3．可变电容器：可变电容器由定片和动片组成。转动动片，使两极板的发生变化，电容就随着改变。五、辨易错(1)电容器充电后，电容器两个极板所带的电荷为同种电荷。()(2)电容器就是容纳电荷的一种装置。()(3)电容器的电容越大，所带电荷量就越多。()(4)电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，由电容器本身决定。()(5)平行板电容器间插入电介质时电容变大。()课堂学案第一部分：预习检测一、电容器认识电容器电容器结构什么样的？电解质可以是什么物质？平行板电容器的结构是什么样的？拆解电容器——观察电解电容器结构自制电容器你的电容器能储存电荷吗？第二部分：探究电容器的电容探究实验一：电容器Q与U的关系U/vQ/C1.53.04.56.0电容1.定义：2.公式：3.单位：4.物理意义：思考：电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？二、平行板电容器的决定因素探究实验二：探究电容与S、d的关系油纸S25501005025100100100100d111112481C1.平行板电容器的电容C=其中：k为；S为；d为；εr为。作业第一项：实践作业：用老师所提供的材料改进或重新制作电容器，给电容器充电并用电容器点亮LED灯。9V电池、电池盒、导线、硬纸板、铜箔胶带、铝箔胶带、透明胶带。双面胶、锡箔纸、硬纸板。第二项：高效课时作业一、基础专练1．下列关于电容器和电容的说法中，错误的是()A．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领大小的物理量，其大小与加在两板上的电压无关B．对于确定的电容器，其带的电荷量与两板间的电压(小于击穿电压且不为零)成正比C．对于确定的电容器，eq\f(ΔQ,ΔU)恒定D．公式C＝eq\f(Q,U)和C＝eq\f(εrS,4πkd)适用于任何形状的电容器2．如图所示为某一电容器所带电荷量和两端电压之间的关系图线，若将该电容器两端的电压从40V降低到36V，对电容器来说，下列说法正确的是()A．是充电过程B．是放电过程C．该电容器的电容为5×102FD．该电容器的电荷量变化量为0.2C3．下列有关电容器相关知识的描述正确的是()A．图甲为电容器充电示意图，充电完成后电容器上极板带正电，两极板间的电势差等于电源电压B．图乙为电容器放电示意图，放电过程中电流大小保持不变C．图丙为电解电容器的实物图及其符号，图丁为可变电容器及其符号，两种电容器使用时都要严格区分正负极D．图戊中的电容器上有“5.5V1.0F”字样，说明该电容器只有两端加上5.5V的电压时电容才为1.0F4.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67.5AB．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05.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．二、综合提能6．如图所示，平行板电容器两极板与电压为U的电源两极连接，极板的间距为d；现有一质量为m的带电油滴静止在极板间，重力加速度为g，则()A．油滴带正电B．油滴带电荷量为eq\f(mgd,U)C．将下极板向下缓慢移动一小段距离，油滴将立即向上运动D．增大极板间电压，油滴将加速下落7．如图所示，在平行板电容器间悬挂一质量为m、带电荷量为Q的小球，当给电容器充上nQ的电荷量后，小球在图示位置保持平衡，小球与竖直方向的夹角为θ，已知电容器两极板间的距离为d，重力加速度为g。试求电容器的电容及电容器两极板间的电压(n≫1)。三、高阶突破8．如图所示，充电后的平行板电容器水平放置，电容为C，极板间的距离为d，上极板正中间有一小孔。质量为m、带电荷量为＋q的小球从小孔正上方高h处由静止开始下落，穿过小孔到达下极板时速度恰好为零(空气阻力忽略不计，极板间电场可视为匀强电场，重力加速度为g)，求：(1)小球到达小孔处的速度大小；(2)极板间电场强度的大小和电容器所带的电荷量；(3)小球从开始下落至运动到下极板处的时间。第三项：预习部分1.阅读课本41页“拓展学习”2.微思考如图所示，指纹传感器在一块半导体基板上有大量相同的小极板，外表面绝缘。当手指的指纹一面与绝缘表面接触时，由于指纹凸凹不平，凸点处与凹点