高中物理《电容器》导学案 新人教版选修3-1

1、广东省佛山市顺德区均安中学高二物理人教版选修3-117电容器导学案我们本节主要研究和学习电容器是： 电容器，它是最简单的一种电容器，由两块正对而又相距很近的 组成的。（注：两极板间可以是真空，也可以填充电介质，在电路图中用“ ”表示。）平行板电容器【第一部分】电容器的主要用途：充放电功能BA1充电过程：把电容器的两个极板分别与电源的两极相连，使两极板分别带上等量异种电荷的过程。如右图，将开关接到a端，电容器 ，负电荷向 极板（填“A”或“B”）移动。即：等效于正电荷向 极板（填“A”或“B”）移动，两极板间存在电场，从电源获得的电能储存在该 中，称为 。（注：真实情况下，正电荷是不移动的，只是

2、负电子在移动）2放电过程：把电容器的两个极板相连，使电容器两极板上的电荷发生 的过程。如右上图，将开关由a接到b端，原来充了电的电容器 ，负电荷由 极板向 极板（填“A”或“B”）移动。即：等效于正电荷由 极板向 极板（填“A”或“B”）移动。两极板间电场 ， 转化为其他形式的能。（注：电容器的电荷量Q：为每一块极板所带电荷量的 。）【第二部分】电容器的电容C：描述电容器容纳电荷能力1电容的定义：电容器所带的 与两极板间的 的比值，用字母 表示。 定义式：C= 在国际单位制中，电容C的单位是 ，实际中常用的单位还有 、 ，它们之间的换算关系是：1F= F= PF。乙甲2对电容C的理解：（对比法

3、-与水杯类比）如右图，同样深度的两只水杯，我们说哪只水杯装水的本领大？ 杯。（填：“底面积S大的”或“底面积S小的”）h水的体积V如果水杯中装了一部分水，我们可以怎样求出水杯的底面积？底面积：S= 其中V是 水的体积 ；h是 ；随着加入的水越来越多，杯中水的高度h也会 越来越大 ，但水杯的底面积S 。（填：“不变”或“变化”）对于电容器的电容：C=Q/U 与 水杯的底面积：S=V/h电容C类似底面积S 电量Q类似水的体积V 电压U类似水的高度h当电容器极板上的电量Q越来越多时，电压U ，电容器的电容C ；这就好象水杯中水的体积V越来越多时，水的高度h增大，而水杯的底面积S不变；当电容器极板上的

4、电量Q为零时，电压U= ，但电容器的电容C 仍 ；这就好象水杯中没有水，水的高度h=0，而水杯的底面积S不变；对于不同的电容器，其电容C ；这就好象不同的水杯，其底面积S也不同；由于电容器的电容C是不变的，当极板上的电量Q越来越多时，电压U也会升高 ，但电容器所能承受的电压有个最大值，超过这个值，电容器就会损坏；这就好象水杯中的水如果倒入太多，水的高度h不能无限增高，超过一定程度（虽然不是水杯损坏）水会流出来；例1（双）下列关于电容器和电容的说法中，正确的是（ ） A根据可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比；B无论电容器的电压如何变化（小于击穿电压且不为零），它的电荷量

5、与电压的比值恒定不变；C用电源对平板电容器充电后，两极板不一定带有等量异种电荷；D电容器的电容是C表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压U无关。例2：一平行板电容器的带电量Q=310-8C，两极板间的电压U=2V，则它的电容为_F；如果将两板的带电量各减少一半，则两板电势差为_V，电容器电容为_F；若将两板的带电量减为零，则它的电容将为_F。【第三部分】决定电容C的因素引入：电容器的电容C既然与极板上的电量Q和极板间的电压U都无关，那电容C到底由什么决定呢？学生猜想： ；1 分析电容器的构造：（以平行板电容器为例）两极板间有个距离d；两极板的正对面积S；两极板间除了是真空，有

6、时可能插入不导电的介质（称为电介质）；2如果改变以上构造，其电容是否改变？（模拟实验探究）说明:静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量（金属球与静电计的金属外壳之间）电压U。当电压U大，指针偏角也 ；当电压U小，指针偏角也 ；实验装置使用时，把它的金属球与一块极板相连，而它的金属外壳与另一块极板相连，则静电计上测出的电压实际上就是电容器两极板间的电压U。 （U大即指针大，反之一样）控制变量法探究步骤：保持电量Q和两极板正对面积S不变，改变两极板间的距离d。当增大极板间的距离d时，指针偏转角度越 ，说明电势差U越 ，电容C越 。（反之同理）步骤：保持电量Q和两极板间的距离d不变，改变两极板的正

7、对面积S。当增大两极板的正对面积S时，指针偏转角度越 ，说明电势差U越 ，电容C越 。（反之同理）步骤：保持电量Q、两极正对面积S和间距d不变，在平行板电容器插入电介质。当在两极间插入电介质时，指针偏转角度越 ，说明电势差U越 ，电容越 。（反之同理）3结论：平行板电容器的电容与两极板的正对面积S成 ，与两极板间的距离成 ，并与极板间插入的电介质有关。4平行板电容器的电容构造式：C= 式中，字母r表示 ，k表示 ，S表示 ，d表示 。注：真空中介电常数r=1，所有介质的介电常数均大于1。例3：（双）两极板间为真空的平行板电容器，两极板间相距d、正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为

8、使电容器的电容加倍，可采用的办法是（ ）A 将电压变为U/2 B.将带电量变为2QC.将极板间的距离变为d/2 D.两极板间充满介电常数为2的电介质【作业】定义式：C=Q/U 和 构造式：C=结合应用-（提高部分）第一种情形 ：开关K一直处于接通状态下，改变电容器的构造d、S 、r时，电容器上的 不变， 会改变。（填“电量Q”或“电压U”）CKU由C=知，当电容器的构造S 、r不变，增大d时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电压U不变，又由C=Q/U知，两极板间电量Q （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”或“变小”）；由C

9、=知，当电容器的构造d、r不变，增大S时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电压U不变，又由C=Q/U知，两极板间电量Q （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”、“不变”或“变小”）；由C=知，当电容器的构造d、S不变，抽去电介质，即r 时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）； 此时电压U不变，又由C=Q/U知，两极板间电量Q （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”、“不变”或“变小”）；第二种情形 ：开关K接通后待电容器充电完毕，再将开关K断开，改变电容器的构造d、S 、r时，电容器上的 不变， 会改变。（填“电量Q”或“电压U”）CKU由C=知，当电容器的构造S 、r不变，增大d时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电量Q不变，又由C=Q/U知，两极板间电压U （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度度E=U/d）知，场强E （填“变大”、“不变”或“变小”）；由C=知，当电容器的构造d、r不变，增大S时，电容器的电容C （填“变大”或“变小”）；此时电量Q不变，又由C=Q/U知，两极板间电压U （填“变大”或“变小”）；再第5节中学过的公式（电场强度