1、第七节 电容器的电容一 教学目标1.知道什么是电容器以及常见的电容器。2.知道电场能的概念，知道电容器充电和放电能量的转化。3.理解电容器电容的概念及其定义式 C ，并能用来进行有关的计算。 UQ4.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系。二 教学重点难点电容的概念及电容的引入。三 教学过程新课引入 打开调频收音机，调节调频旋钮调台。设问：我们是通过调节的那些电学元器件来实现收不同的频道的呢？引入：我们调节的是一个叫电容器的电学元器件，电容器的使用很广泛，今天我们就来学习并了解一下电容器。新课讲解一、电容器的构造实物展示：将一个纸制电容器轻轻展开，让学生观察元件结构，识别绝缘层和极板
2、。电容器中将两片锡箔纸作为电容器的两个极板，两个极板非常靠近，中间的绝缘层用薄绝缘纸充当，分别用两根导线连接两极这就是纸制电容器的结构。学生讨论：两片锡纸是导体，但是是彼此绝缘的。老师总结：两个彼此靠近又相互绝缘的导体便构成了电容器。实物展示：平行板电容器老师总结：平行板电容器是最简单的电容器，我们今天就通过平行板电容器来了解电容器这样一种电学元器件。二、电容器的功能电路图（如图 1）提出问题： 如果将单刀双掷开关拨向 1，电流表会有示数么？学生回答： 不会，两块金属板是绝缘的。实验演示： 当我们单刀双掷开关拨向 1，我们发现，电流表指针偏转了，但是很快又恢复到 0。老师分析： 电流表有示数，
3、说明电路当中发生了电荷的定向移动，移动的电荷无法通过电容器，聚集在电容器的极板上，这样电容器的两极板就带上了等量异种的电荷，我们把这一过程，叫电容器的充电。提出问题： 那么为什么电流很快就减小为零了呢？PPT 演示： 如图 2提出问题： 如果两块极板上，带上了等量的异种电荷，它们之间会形成什么呢？ 学生回答： 两块极板之间形成了电场。老师分析： 因为电场的存在，使得两块极板之间形成了电势差，当极板间的电势差和电源两端的相等的时候，电路中电荷的定向移动便停止了，充电过程也相应停止。提出问题：电容器充电结束，此时我们把开关拨向 2，电流表会观察的到示数么？图 1图 2 学生回答：会的，当开关拨向
4、2 后，电容器两极板的异种电荷相互中和，形成电荷的定向移动，形成电流。老师总结：我们把这一过程叫做电容器的放电，老师总结：充电和放电过程中能的变化：充电后，电源断开，两个极板上都保存有电荷，两板间有电场存在，电源的电能就储存在电场当中，我们称之为电场能a充电过程，电源的电能转化为电容器的电场能放电后，两极板不再有电荷，所以不存在电场，也就没有了电场能b放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能三、 电容器的电容提出问题：如果在电容器充电结束后，增大加在电容器两端的电压，电容器两极板的电荷量会发生怎样的变化？学生讨论：如果电容器两端所加的电压增加的话，电路中电荷将发生定向移动，使得电容器两块极板
5、上的电荷量增加。提出问题：电压 U 增加，电荷量 Q 也增加，Q 和 U 到底是什么关系呢？怎么证明？我们以前遇到过类似的情况么？ 学生讨论：Q 可能正比于 U，也可能正比于 U2可以利用图像来证明，在功和速度的关系里面，我们遇到过类似的问题，利用 Excel 分别划出 Q-U，Q-U 2 等图线，得出关系。提出问题：要划出图像，必须先得到一组相应的数据，电压 U 比较容易测量，电荷量 Q 怎么办呢？老师分析：我们现有的工具只能利用电流传感器，得出 I 随时间变化的图线，怎么得出 Q？能不能再次借鉴一下我们学过的方法。学生讨论：因为 Q=I t ，而我们又可以得到 I-t 图线，我们可以借鉴以
6、前利用 V-t 图线求位移的方法，利用 I-t 图线来求得 Q。实验探究：电路图如图 31、 按电路图连接电路；2、 打开 DISLab 中的“电容器的电容”专用软件，开始采集数据，将开关拨向 1，当电流减小为零后，再将开关拨向 2 ，完成数据采集。然后选定充电（或放电）部分的图像，积分求出面积，填入表格；3、 改变电源电压，重复 2 过程；4、 完成表格，利用 Excel 绘制图线，得出规律。U 1V 2V 3V 4V 5VQ得出结论：Q U Q =C U 提出问题：不同的电容器，比例系数 C 一般不相同，能说明什么问题么？学生讨论：说明比例系数 C 反映了电容器的某种能力，储存电荷的能力。
7、图 3V老师总结：电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极板间电势差 U 的比值，叫做电容器的电容。用 C 表示电容。单位：法拉（F） UC pFF12601*类比理解电容：用不同的容器装水，要使容器中的水深为 1cm，需要的水多，容器的横截面积就大使不同的电容器两板间的电势差为 1V，需要的电荷量越多，表示电容器的电容大。四、平行板电容器的电容提出问题：电容器的电容和哪些因素有关呢？学生讨论：可能和两块极板之间的距离，面积等因素有关。提出问题：电容器电容的变化只能通过 获得，我们希望其中一个量不变，通过另外一个量的变UQC化，来反映 C 的变化，选择 Q 不变，还是 U 不变？ 学生分析：如果选
8、择 U 不变， Q 的测量相对比较麻烦 ，所以选择 Q 不变来测量 U。老师分析：我们会选择 Q 不变来测量 U，我们将电容器从电路当中独立出来，这样电荷无法流走， Q保持一定，但是在这里我们不用电压表或者电压传感器来测量，我们会用一种叫静电计的机器来测量（如图 4） 。张角张大，说明 U 增大，张角减小，说明 U 减小实验验证：a.改变两极板的正对面积 S 现象：S 越大，偏角越小，说明静电计指出的电势差 U 越小，电容越大b.改变两极板间的距离 d现象：d 越小，偏角越小 说明静电计指出的电势差 U 越小，电容越大c.保持 Q、S、d 都不变，插入电介质现象：偏角越大，说明静电计指出的电势
9、差 U 越小，电容越大说明电介质的插入，平行板电容器的电容会增大U C 结论d 变大 d 变小 C 与距离成反比S 变大 S 变小 C 与正对面积成正比 插入介质 插入介质，C 增大得出结论：影响平行板电容器的电容大小的因素：正对面积 S,板间距离 d,电介质公式 kdSC4五、常见电容器的介绍（1）介绍固定电容器：纸质电容器 电解电容器（2）介绍可变电容器：图 4+ -作业：学案1.8 电容器的电容班级 姓名 【学习目标】了解电容器的构造和常用电容器。知道电容器充电和放电过程是能量转化过程。认识电容器电容的概念及其定义，运用定义式进行有关的计算。经历影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，知
10、道决定平行板电容器电容大小的因素。通过具体事例了解电容器在技术中的应用。【要点导学】一、电容器的构成和功能二、电容器的充放电1、将开关拨向“1”电流表会有示数么？2、为什么电路中的电流很快就减小为零？三、电容器的电容1、如果在电容器充电结束后，增大加在电容器两端的电压，电容器两极板的电荷量会发生怎样的变化？2、Q 和 U 有什么样的关系呢？我们能用什么方法验证呢？我们以前有没有遇到过类似的情况3、Q 如何测量，如果我们能得到电流随时间变化的关系既 I-t 图像，能否测得 Q？U（v）Q四、平行板电容器的电容1、平行板电容器的电容可能和什么因素有关？2、实验验证 电容器电容的变化只能通过 获得，
11、我们希望其中一个量不变，通过另外一个量的变化，来反映UQCC 的变化，选择 Q 不变，还是 U 不变！如何使得 Q 不变？如何测量 U 的变化，能用普通的电压表进行测量？U C 结论d 变大d 变小S 变大S 变小插入介质【典型例题】例 1 两平行金属板正对放置，充电后两板间的电势差为 2V，两极板带电量分别为+610 -6C 和-610 -6C，求（）电容 C；（）若电势差升高 1V，电容 C 和电容器所带电量 Q分别为多少？拓展 电容的大小等于电容器所带的电量跟电容器两极间电势差的比值。可以证明：电容的大小也等于电容器带电量的改变量 Q 跟对应的两极间电势差的改变量 U 的比值。即 。UC
12、例 2 连接在电池两极上的平行板电容器在两板间的距离减小时（ ）A电容器的电容 C 变大B电容器的带电量 Q 变大C 电容器两板间的电势差 U 变大D电容器两板间的电场强度 E 变大拓展 求解平行板电容器动态变化问题时，首先要分清什么量在变、什么量不在变。这里有两点必须注意：（）保持电容器和电源连接时，U 不变；（）电容器充电后跟电源脱开时，Q 不变。请思考：连接在电池两极上的平行板电容器充电后跟电源脱开，在两板间的距离减小时，电容器的电容 C、电容器的带电量 Q、电容器两板间的电势差 U、电容器两板间的电场强度 E 将怎样改变？例 3 (1996 年全国高考题)如图平行板电容器的极板 A 与
13、一灵敏静 电计相接，静电计指针如图。极板 B 和静电计外壳接地若极板 B 稍向 上移动一点，观察到静电计指针张角变大，作出平行极电容器电容变小 的结论的依据是（ ）A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极板的电量几乎不变，两极板间的电压变小D极板的电量几乎不变，两极板间的电压变大拓展 此实验要求电容器的电荷量远大于静电计所带的电荷量，所以 A、B 两板的正对面积应该较大，两板间的距离应该小一些。例 4 相距为 d 的两块平行金属板 M、N，分别与电源的正、负 极相连电键闭合后 M、N 间产生匀强电场，一电子垂直于电场方 向，从M 边的边缘射入电场，经电场
14、偏转恰好打在 N 板的中央，如图 所示。设电子总是从 M 板的边缘射入电场，并且两板的正对面积不变， 问：(1)为使电子能飞出电场，M 板在图示平面内应如何移动?(2)若先把电键断开，为使电子能飞出电场，M 板在图示平面内又应如何移动?拓展 虽然两种情况下都是把 M 板向上移动，但是移动 M 板的效果是不同的。如果只要求电子恰好离开电场，后者移动 M 的距离应该是前者移动距离的两倍。【分层练习】1.下列关于电容器的说法中，正确的是( )A.电容越大的电容器，带电荷量也一定越多B.电容器不带电时，其电容为零C.两个电容器的带电荷量相等时，两板间电势差较大的电容器的电容较大D.电容器的电容与电容器
15、是否带电无关2.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3.对于一给定的电容器，在如图所示中，描述电容 C、带电荷量 Q、电压 U 之间的相互关系的图线中正确的是( ) 4.某电解电容器上标有“25v、470F”的字样，对此，下述说法中正确的是( )A.此电容器只能在直流 25v 以下电压才能正常工作B.此电容器必须在直流 25v 的电压时才能正常工作
16、C.当工作电压是直流 25v 时，电容才是 470FD.这种电容器使用时，必须考虑电容器的两根引线的极性5.平行板电容器保持与直流电源两极连接，充电平衡后，两极板间的电压是 U，充电荷量为 Q，两极板间场强为 E，电容为 C，现将两极板间距离减小，则引起变化的情况是( )A.Q 变大 B.C 变大 C.E 不变 D.U 变小6.上题中，如果电容器充电平衡后与电源断开.将两板间距离减小，引起变化情况是( )A.Q 变大 B.C 变大 C.E 不变 D.U 变小7.如图所示的电路中，电容器的两极板始终和电源相连，若将两极板间的距离 增大，电路中将出现的情况是( )A.有电流流动，方向从 a 顺时针
17、流向 bB.有电流流动，方向从 b 逆时针流向 aC.无电流流动D.无法判断8.电容器两极板间电压一定，若正极板不动，将负极板远离正极板移动，则极板间某一给定的点与负极板间的电势差将( )A.变大 B.变小 C.不变 D.以上结论均有可能9.在如图所示的实验装置中，平行板电容器的极板 A 与一灵敏的静电计相接，极板 B 与静电计外壳接地.若极板 B 稍向 A 移近一点，则观察到的静电计指针变化和可以做出的结论是( )A.静电计指针张角变大，极板上的电荷量变小B.静电计指针张角变大，极板上的电荷量变大C.静电计指针张角变小，两极板间的电压变小D.静电计指针张角变小，两极板间的电压变大10.如图所
18、示，电源 A 的电压为 6V,电源 B 的电压为 8V，当开关 S 从 A 转到 B 时(电容器的电容为 2F)，通过电流计的电荷量为( )A.410-6C B.1210-6CC.1610-6C D.2810-6C11.有一已充电的平行板电容器，若使它带的电荷量减少 310-4C，其电压降为原来的三分之一，求电容器原来带的电荷量。12.如图所示，有三块大小相同平行导体板 A、B、C，其中 A 与 B 间距是 B 与C 间距的一半，且 A、B 两板所构成的电容器的电容为 10-2F，电池电压为2V，求 A、B 两板上的电荷量分别为多少？*13.如图所示，平行板电容器电容为 C，带电荷量为 Q，极
19、板长为 L，板间距离为d，极板与水平面夹角为 .现有一质量为 m 的带电液滴由两极板的中央 P 点从静止开始沿与极板平行的直线运动到达 Q 点(P 、Q 两点为电容器的边缘，忽略边缘效应).求:(1)液滴的电荷量；(2)液滴到达 Q 点的速度和所用时间【错误归因】“电容器的电容”教学反思“电容器的电容”这一节内容，由于是高中电学阶段新学习的一种电学元器件，所以存在一定难度，由于充放电过程很难用传统的教学工具来表示，对于 C=Q/U 这个公式无法证明，给学生的学习过程带来了不小的困难。本节课我的主体思想是利用 DISLab 的可视性，形象化的展示电容器充电和放电过程中电流随时间变化的情况，并且利
20、用微元的思想借助计算机求出充放电过程中极板上所带的电荷量。在实际操作的过程当中，也确实做到了使充放电过程形象生动，公式推导有根有据。大大降低了学生在理解过程当中的困难。但是在教学过程中也有很多地方做得不到位。首先，新课程的理念要求老师在教学过程中以学生为主，注重学习过程中学生探究的过程，而我在本次教学过程中，给学生创设的探究学习的机会仍不够充分，由于时间的限制，除了主要的地方外，较多的地方选择了老师讲授的方式进行教学；其次，在教学过程中没有设置学生动手实验的过程，未能做到培养学生独立动手、独立思考的能力；最后，在一些细节的处理上，没能做到完善，有些环节的连接尚显生硬。在今后的教学过程中还需要对以上的缺点，加以留心改正。
