人教版(2019)高一物理必修三10.4.电容器的电容学案

第4节电容器的电容核心素养物理观念科学思维科学探究1.知道什么是电容器及平行板电容器的主要构造。

2.理解电容的概念及其定义式。

3.了解电容器充电和放电现象及能量转换。

1.会正确连接电路，认真观察电容器的充放电过程。

2.通过探究得出影响平行板电容器电容的因素。

1.通过类比建立电容的概念；通过电容的定义进一步体会比值定义法。

2.结合具体问题构建电容器动态分析模型第1课时电容器的电容知识点一电容器『观图助学』(1)(2)照相机的电子闪光灯能发出强烈的闪光，这时通过闪光灯的电流相当大，有时可达几千安。

照相机的电源能够提供的电流却非常小，为何电子闪光灯能发出强烈的闪光？1.构造：两个彼此绝缘又相互靠近的导体就可以组成一个电容器。

如两块平行金属板正对、靠近且两板间充满绝缘物质(电介质)，这两板就组成了平行板电容器。

2.电容器的带电荷量：是指其中一个极板所带电荷量的绝对值。

3.电容器的充电和放电(如图所示)(1)充电：使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程叫作充电。

(2)放电：使充电后的电容器两极板的异种电荷中和的过程叫作放电。

『思考判断』(1)放电后的电容器电荷量为零，电容也为零。

(×)(2)电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和。

(×)知识点二电容『观图助学』如图甲所示，是一个水杯，众所周知，我们用水杯的容积表征水杯容纳水的本领。

如图乙所示，是照相机的电子闪光灯的重要部件电容器，电容器是容纳电荷的一种装置，思考，我们如何表征电容器容纳电荷的本领呢？1.定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间的电势差的比值。

2.公式：C＝Q U。

3.单位：在国际单位制中的单位是法拉，符号：F，1 F＝1 C/V。

常用的单位还有微法和皮法。

换算关系：1 F＝106 μF＝1012 pF。

4.物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

『思考判断』(1)电容表示电容器容纳电荷的多少。

(×)(2)电容器的电容与电容器所带电荷量成反比。

第十章第4节电容器的电容学习目标1.知道电容器的概念2.理解电容的定义及定义方法3.知道改变平行板电容器电容大小的方法。

重点难点1.认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象。

(重点)2.掌握电容的定义、公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。

(难点)3.了解影响平行板电容器大小的因素，了解平行板电容器的电容公式。

(重点)自主探究一、电容器和电容1．电容器的组成两个彼此绝缘的导体，当靠得很近且之间存有电介质时，就组成一电容器。

2．电容器的充放电过程充电过程放电过程定义使电容器带电的过程中和掉电容器所带电荷的过程方法将电容器的两极板与电源两极相连用导线将电容器的两极板接通场强变化极板间的场强增强极板间的场强减小能量转化其他能转化为电能电能转化为其他能3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，公式为C＝Q U。

(2)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

(3)单位：1 F＝106μF＝1012 pF。

二、平行板电容器及常见电容器1．平行板电容器(1)构成：由两个彼此绝缘的平行金属板。

(2)电容的决定因素：两板间距离d，两板的正对面积S，两板间电介质的相对介电常数εr。

(3)关系式：C＝εr S4πkd。

2．常见电容器分类⎩⎪⎨⎪⎧按电介质分：聚苯乙烯电容器、陶瓷电容器、 电解电容器等按电容是否可变分：固定电容器、可变电容器 3．电容器的额定电压和击穿电压(1)额定电压：电容器能够长期正常工作时的电压。

(2)击穿电压：电介质被击穿时在电容器两极板上的极限电压，若电压超过这一限度，则电容器就会损坏。

课堂小测(1)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板正对面积的增大而增大。

(√)(2)其他条件不变时，平行板电容器的电容随极板间距离的增大而增大。

(×) (3)任何电介质的相对介电常数都大于1。

(√) (4)某电容器上标有“1.5 μF 9 V”的字样，则该电容器的击穿电压为9 V 。

课 时 教 案 第 10 单元 第 6 案 总第 11 案课题： §10. 4.1 电容器的电容【教学目标与核心素养】1．了解电容器的基本结构，知道充放电及能量转化2．理解电容器的概念及公式C=Q/U ，并能进行有关计算3．知道平行板电容器，知道C=εs/4πkd 及各量含义【教学重点】1．电容器及充放电2．C=Q/U 和C=εs/4πkd 的理解【教学难点】1．C=Q/U 和C=εs/4πkd 的理解【教学过程】引入：两个带异号电荷的金属板：相当于能储存电荷和电能的容器（装置） 一、电容器：1．电容器： 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器⑴两极板：正极板、负极板⑵电介质： ⑶电容器的带电量：一个极板上电量的绝对值2．演示实验：观察电容器的充、放电现象。

⑴充电：（带上电荷）使电容器两个极板带上电荷的过程，叫电容器的充电。

过程中：有短暂的充电电流充电后：电容器两极板间电压与充电电压相等。

有电荷电荷不走（存） 使……具有能量 有电场（匀强） 水桶水容器 油桶 三有： 有电荷： 有电场： 有电压：储存电能：由电源获得的电能储存在电容器中。

⑵放电：（失去电荷）用导线将充电后的电容器两极接通，两极失去电荷的过程，叫电容器的放电。

过程中：有短暂的放电电流放电后：电容器把储存的能量通过电流做功转化为其他形式的能量。

3．电容器的作用：容纳电荷、储存电能二、电容：1．实验：探究电容器两极板间电势差跟所带电荷量的关系如图 10.4 -4 所示。

取一个电容器 A 和数字 电压表相连，把开关S 1接1，用几节干电池串联后给A 充电， 可以看到 A 充电后两极板具有一定的电压。

把开关S 1 接 2，使另一个相同的但不带电的电容器B 跟A 并联（注意不要让手或其他导体跟电容器的两极板接触， 以免所带电荷漏失），可以看到电压表示数变为原来的一半； 断开开关S 1，闭合开关S 2，让B 的两极板完全放电，随后 再断开开关S 2，把 B 和A 并联，电压表示数再次减少一半。

10.4 电容器的电容结对交流指导、倾听部分学生的交流，初步得出学生预习的效果情况就学案中教材诠释交流的内容与结对学习的同学交流。

第二层级(小组讨论小组展示补充质疑教师点评)主题1：认识电容器问题比较简单，学生能直接回答可以不讨论，注意让更多的学生参与展示。

(1)电容器的主要作用是什么?(2)电容器两极板上的电荷分布在哪里? 什么是电容器的电荷量?板间电场强度有哪些特征?(3)电容器是如何充放电的?口头表述主题2：电容器的电容教材中的水容器与电容器的类比很形象，但理解上还是有一定难度，通过小组讨论可以增进认识。

(1)为什么不用电荷量Q来表示电容器容纳电荷的本领?(2)图示是一个容器,容器内水的体积V与盛水的深度H之间有什么关系?能不能说横截面积S越大,容器盛水量V就越多?如果把电容器容纳电荷与此容器容纳水作类比,那么电容器的电容C与容器的哪一个量类似?口头表述主题3：探究影响平行板电容器电容的因素探究影响平行板电容器电容的因素是一个重点内容，有条件(1)在研究“影响平行板电容器电容的因素”实验中是否直接测量了两板间的电势差U?本实验通过观察什么来比较电势差的变化?(2)本实验并没有直接定量计算电容器的电容C,实验中又是如何知道电容C的变化的?口头表述主题4：电容概念的建立电容的定义与很多物理量一样是比值定义。

可以让学生列举以前相似的物理量的定义。

(1)说说你对电容器电容的理解,总结电容器电容的物理意义,(2)电容的定义式为C=,怎样板书理解这三个量之间的关系?为什么电容的定义式又可写作C=?第三层级基本检测根据具体情况与部分同学交流,掌握学生的能力情况. 全体学生独立思考，独立完成，小组同学都完成后可交流讨论。

PPT课件技能拓展视学生基础和课堂时间、教学进度决定是否作要求教师未提出要求的情况下学有余力的学生可自主完成PPT课件记录要点教师可在学生完成后作点评学生在相应的位置做笔记。

PPT课件第四层级知识总结教师可根据实际情况决定有没有必要总结或部分点评一下。

4 电容器的电容『学习目标』1．知道什么是电容器及电容器的主要构造.2.理解电容的概念及其定义式.3.了解电容器充电和放电现象及能量转换.4.通过探究得出影响平行板电容器电容的因素，会应用平行板电容器的电容公式分析有关问题．第1课时 电容器的电容一、电容器1．电容器：储存电荷和电能的装置．任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器．2．电容器的充放电(1)充电：把电容器的两极板分别与电池组的两极相连，两个极板分别带上等量的异种电荷的过程，充电过程中，由电源获得的能量储存在电容器中．(2)放电：用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷中和的过程，放电过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量．二、电容1．定义：电容器所带电荷量Q 与电容器两极板间的电势差U 的比值．2．定义式：C ＝Q U. 3．单位：电容的国际单位是法拉，符号为F ，常用的单位还有微法和皮法，1 F ＝106 μF ＝1012 pF.4．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间的电势差为1 V 时电容器需要带的电荷量．5．击穿电压与额定电压(1)击穿电压：电介质不被击穿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1．结构：由两个平行且彼此绝缘的金属板构成．2．电容的决定因素：电容C与两极板间电介质的相对介电常数εr成正比，跟极板的正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比．3．电容的决定式：C＝εr S4πkd，εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量．当两极板间是真空时，C＝S4πkd.四、常用电容器1．分类：分为固定电容器和可变电容器两类．2．固定电容器有：聚苯乙烯电容器、电解电容器等．3．可变电容器由两组铝片组成，固定的一组叫定片，可动的一组叫动片．转动动片，两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着变化．1．判断下列说法的正误．(1)电容器的电容跟它的带电荷量成正比．(×)(2)对于确定的电容器，它所充的电荷量跟它两极板间电压的比值保持不变．(√)(3)将平行板电容器两极板的间距加大，电容将增大．(×)(4)将平行板电容器两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小．(√)(5)在平行板电容器极板间插入电介质，电容将增大．(√)2．某平行板电容器充电后所带电荷量为Q＝2×10－6 C，两极板间的电压U＝4 V，则该电容器的电容为F，若只将该电容器的板间距离增大，电容器的电容将，若只将两极板错开，使极板正对面积减小，电容器的电容将．『答案』5×10－7减小减小一、电容器电容导学探究(1)把电容器的两个极板分别与电源两极相连，对电容器进行充电，该过程中能量是如何转化的？当把电容器两极相接，使电容器放电，该过程中能量是如何转化的？(2)当电容器的带电荷量增加时，电容器两极板间的电势差如何变化？带电荷量Q和板间电势差U的比值是否发生变化？『答案』(1)充电过程中电源内的化学能转化为电容器内的电场能；放电过程中电容器的电场能转化为电路的内能．(2)增大 不变 知识深化1．电容器的充电过程，电源提供的能量转化为电容器的电场能；电容器的放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能．2．电容器的充、放电过程中，电路中有充电、放电电流，电路稳定时，电路中没有电流．3．C ＝Q U 是电容的定义式，由此也可得出：C ＝ΔQ ΔU. 4．电容器的电容决定于电容器本身，与电容器的电荷量Q 以及电势差U 均无关．(2018·湖南师大附中高二期末)对于某一电容器，下列说法正确的是( )A ．电容器所带的电荷量越多，电容越大B ．电容器两极板间的电势差越大，电容越大C ．电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍D ．电容器两极板间的电势差减小到原来的12，它的电容也减小到原来的12『答案』 C『解析』 电容器的电容由电容器本身决定，与所带电荷量和两极板间的电压无关，A 、B 、D 错；根据C ＝Q U，对于某一电容器，它所带的电荷量与两极板间的电势差成正比，所以电容器所带的电荷量增加一倍，两极板间的电势差也增加一倍，C 对．有一充电的电容器，两板间的电压为3 V ，所带电荷量为4.5×10－4 C ，此电容器的电容是多少？将电容器的电压降为2 V ，电容器的电容是多少？所带电荷量是多少？ 『答案』 1.5×10－4 F 1.5×10－4 F 3×10－4 C『解析』 C ＝Q U ＝4.5×10－43F ＝1.5×10－4 F ．电容器电压降为2 V 时，电容不变，仍为1.5×10－4 F ．此时所带电荷量为Q ′＝CU ′＝1.5×10－4×2 C ＝3×10－4 C.二、平行板电容器导学探究平行板电容器由两块平行放置的金属板组成．利用平行板电容器进行如下实验：图1(1)如图1所示，保持Q 和d 不变，减小两极板的正对面积S ，观察电势差U (静电计指针偏角)的变化，依据C ＝Q U，分析电容C 的变化． (2)如图2所示，保持Q 和S 不变，增大两极板间的距离d ，观察电势差U (静电计指针偏角)的变化，依据C ＝Q U，分析电容C 的变化．图2(3)如图3所示，保持Q 、S 、d 不变，插入电介质，观察电势差U (静电计指针偏角)的变化，依据C ＝Q U，分析电容C 的变化．图3『答案』 (1)实验结论：S 减小，电势差U 增大，电容C 减小．(2)实验结论：d 增大，电势差U 增大，电容C 减小．(3)实验结论：插入电介质，电势差U 减小，电容C 增大．知识深化1．C ＝Q U 与C ＝εr S 4πkd的比较 (1)C ＝Q U 是电容的定义式，对某一电容器来说，Q ∝U 但C ＝Q U不变，反映电容器容纳电荷本领的大小；(2)C ＝εr S 4πkd 是平行板电容器电容的决定式，C ∝εr ，C ∝S ，C ∝1d，反映了影响电容大小的因素． 2．平行板电容器动态问题的分析方法抓住不变量，分析变化量，紧抓三个公式：C ＝Q U 、E ＝U d 和C ＝εr S 4πkd3．平行板电容器的两类典型问题(1)开关S 保持闭合，两极板间的电势差U 恒定，Q ＝CU ＝εr SU 4πkd ∝εr S d， E ＝U d ∝1d. (2)充电后断开S ，电荷量Q 恒定，U ＝Q C ＝4πkdQ εr S ∝d εr S， E ＝U d ＝4πkQ εr S ∝1εr S. (2019·邵阳市高二检测)工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图4所示传感器，其中A 、B 为平行板电容器的上、下两个极板，上、下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极，当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是( )图4A ．A 、B 平行板电容器的电容减小B ．A 、B 两极板间的电场强度增大C ．A 、B 两极板上的电荷量变小D ．有电流从b 向a 流过灵敏电流计『答案』 D『解析』 产品厚度增大时，根据C ＝εr S 4πkd 可知，电容器的电容增大，故A 错误；两极板间电压不变，电场强度E ＝U d保持不变，故B 错误；根据Q ＝CU 可知，电容器将充电，则有电流从b 向a 流过灵敏电流计，故C 错误，D 正确．(2018·彭州中学高二月考)如图5所示，两块相互靠近彼此绝缘的平行金属板组成平行板电容器，极板N 与静电计金属球相连，极板M 和静电计的外壳均接地，用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差U.在两极板相距为d时，给电容器充电，静电计指针张开一定角度．在整个实验过程中，保持电容器所带的电荷量Q不变，下面的操作中将使静电计指针张角变大的是()图5A．仅将M板向下平移B．仅将M板向右平移C．仅在M、N之间插入云母板(相对介电常数大于1)D．仅在M、N之间插入金属板，且不和M、N接触『答案』 A『解析』仅将M板向下平移，两极板正对面积减小，由C＝εr S4πkd可知电容减小，而电容器所带电荷量不变，由C＝QU可知，板间电压增大，静电计指针张角变大，A正确；仅将M板向右平移，板间距离减小，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，B错误；仅在M、N之间插入云母板，相对介电常数增大，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，C错误；仅在M、N之间插入金属板，相当于板间距离减小，电容增大，而电容器所带电荷量不变，板间电压减小，静电计指针张角变小，D错误．静电计的使用静电计是在验电器的基础上改造而成的，静电计由相互绝缘的两部分组成，静电计与电容器的两极板分别连接在一起，则电容器两极板间的电势差就等于静电计上所指示的电势差U，U的大小可从静电计的刻度读出，可见，静电计指针偏角的变化表征了电容器两极板间电势差的变化．针对训练(多选)(2018·郴州市高二期末)如图6所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电源E相连，在与两板等距离的M点有一个带电液滴恰处于静止状态．若将b板向上平移一小段距离，但仍在M点下方，下列说法中正确的是()图6A ．液滴仍将处于静止状态B ．M 点电势升高C ．带电液滴在M 点的电势能增大D ．在b 板移动前后两种情况下，若将液滴从a 板移到b 板，电场力做功相同『答案』 CD『解析』 电容器与电源保持相连，电容器的板间电压不变，将b 板向上平移一小段距离，根据E 电场＝U d分析得知板间电场强度增大，液滴所受的电场力增大，液滴将加速向上运动，故A 错误；由U ＝Ed aM 知，M 与a 间的电势差增大，a 点的电势为零，M 点的电势小于零，则知M 点的电势降低，故B 错误；由于液滴带负电，则带电液滴在M 点的电势能增大，故C 正确；在b 板移动前后两种情况下，若将液滴从a 板移到b 板，两极板间的电势差不变，根据电场力做功公式W ＝qU 知，电场力做功相同，故D 正确．1．(电容的理解)(多选)(2019·北京市西城区高二期中)关于电容器的电容，下列说法中正确的是( )A ．根据C ＝Q U可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两极板间的电压成反比 B ．对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比C ．无论电容器电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压的比值都恒定不变D ．电容器所带电荷量增加2倍，则电容增大2倍『答案』 BC『解析』 电容是电容器本身的性质，对于一个确定的电容器的电容是不变的，与所带的电荷量无关，故A 、D 错误；根据Q ＝CU ，对于确定的电容器，其所带电荷量与两板间的电压成正比，B 正确；根据电容的定义式可知，电容器所带的电荷量与电压的比值是电容，C 正确．2．(电容的计算)一个已充电的电容器，若使它的电荷量减少3×10－4 C ，则其电压减小为原来的13，则( ) A ．电容器原来的带电荷量为9×10－4 CB ．电容器原来的带电荷量为4.5×10－4 CC ．电容器原来的电压为1 VD ．电容器的电容变为原来的13 『答案』 B『解析』 由题意知C ＝Q U ＝Q －3×10－4 C 13U ，解得Q ＝4.5×10－4 C ，故B 正确，A 错误．因电容器的电容未知，所以无法求出电容器原来的电压，C 错误．电容是由电容器本身决定，跟电压和电荷量的变化无关，所以电容器的电容不变，D 错误．3．(电容器的动态分析)(多选)两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图7所示，闭合开关S ，电源即给电容器充电．则( )图7A ．保持S 闭合，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小B ．保持S 闭合，在两极板间插入一块介质，则极板上的电荷量增大C ．断开S ，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小D ．断开S ，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大『答案』 BC『解析』 保持S 闭合，则两极板间电势差U 不变，减小两极板间的距离d 时，根据电场强度公式E ＝U d，两极板间电场的电场强度变大，A 错误；根据平行板电容器电容的定义式和决定式，可得C ＝Q U ＝εr S 4πkd，当在两极板间插入一块介质时，介电常数εr 变大，导致电容C 变大，而U 不变，所以极板上的电荷量增大，B 正确；断开S 时极板上的电荷量Q 不变，减小两极板间的距离d 时电容C 变大，则电势差U 减小，C 正确；断开S ，如果在两极板间插入一块介质，则C 变大，Q 不变，则电势差U 减小，D 错误．4．(电容器的动态分析)(多选)(2018·启东中学高一下期末)如图8所示，一平行板电容器充电后与电源断开，正极板与静电计连接，负极板接地，两极板间有一个正试探电荷固定在P 点，正极板保持不动，将负极板缓慢向右平移一小段距离，下列说法正确的是( )图8A ．静电计指针张角变小B ．静电计指针张角不变C ．正电荷在P 点的电势能减小D ．正电荷在P 点的电势能不变『答案』 AC『解析』 将负极板缓慢向右平移一小段距离，两极板间的距离减小，根据电容的决定式C ＝εr S 4πkd 可知，电容C 增大，而电容器的电荷量Q 不变，则由C ＝Q U得，板间电压U 减小，因此静电计的指针张角变小，故A 正确，B 错误；根据板间场强E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQ εr S，可知E 不变，P 点到负极板距离减小，由公式U ＝Ed 得，P 点的电势降低，正电荷在P 点的电势能变小，故C 正确，D 错误．考点一 电容器 电容1．下列关于电容器及其电容的叙述正确的是( )A ．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关B ．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和C ．电容器的电容与电容器所带电荷量成反比D ．一个固定电容器的电荷量增加ΔQ ＝1.0×10－6 C 时，两板间电压升高10 V ，则电容器的电容无法确定 『答案』 A『解析』 电容器既然是储存电荷的容量，它里面有无电荷不影响其储存电荷的能力，A 正确；电容器所带电荷量指任一极板电荷量的绝对值，B 错误；电容器的电容由电容器本身决定，不随所带电荷量的变化而变化，C 错误；由C ＝Q U ＝ΔQ ΔU可求电容器的电容，D 错误． 2．(多选)一个电容器的规格是“100 μF 25 V ”，对这两个数据的理解正确的是( )A ．这个电容器只有加上25 V 电压时，电容才是100 μFB ．这个电容器储存的电荷量一定为2.5×10－3 CC ．这个电容器所加电压不能高于25 VD ．这个电容器所加电压可以低于25 V ，但电容不变，总是100 μF (电容器本身不发生变化) 『答案』 CD3．(多选)(2018·宿迁市期中)如图1所示，平行板电容器和恒定直流电源相连，箭头表示电流方向．下列说法正确的有( )图1A ．电容器正在充电B ．电容器正在放电C ．电容器两板间距离一定正在变大D ．电容器两板间距离可能正在变小『答案』 AD『解析』 平行板电容器和恒定直流电源相连，电容器两端电压不变，箭头表示电流方向，则电容器正在充电，故A 正确，B 错误；电容器正在充电，电容器两板所带电荷量增大，电容器的电容增大，所以电容器两极板间距离可能正在变小，故D 正确，C 错误． 考点二 电容的计算4．如图2所示，为某一电容器中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 40 V 降低到36 V ，对电容器来说正确的是( )图2A ．是充电过程B ．是放电过程C．该电容器的电容为5×10－2 F D．该电容器的电荷量变化量为0.2 C 『答案』 B『解析』由Q＝CU知，U降低，则Q减小，故为放电过程，A错，B对；C＝QU＝0.240F＝5×10－3 F，C错；ΔQ＝CΔU＝5×10－3×4 C＝0.02 C，D错．5．如图3所示，电源A两端的电压恒为6 V，电源B两端的电压恒为8 V，当开关S从A扳到B时，通过电流计的电荷量为1.2×10－5 C，则电容器的电容为()图3A．2×10－5 F B．1.5×10－6 FC．6×10－6 F D．8.6×10－7 F『答案』 D『解析』当开关S接A时，电容器上极板带正电，所带电荷量Q＝CU A，当开关S扳到B 时，电容器上极板带负电，所带电荷量Q′＝CU B，该过程中通过电流计的电荷量ΔQ＝Q＋Q′＝C(U A＋U B)＝1.2×10－5 C，解得电容C≈8.6×10－7 F，选项D正确．考点三电容器的动态分析6.(多选)(2019·三明市高二期中)如图4所示，用电池对电容器充电，电路a、b之间接有一灵敏电流表，两极板之间有一个电荷q处于静止状态，现将两极板的间距变小，则()图4A．电荷带正电B．电荷带负电C．电流表中将有从a到b的电流D．电流表中将有从b到a的电流『答案』BC『解析』电荷q处于静止状态，受到重力与电场力而平衡，电容器上极板带正电，电场方向向下，而电场力方向向上，故电荷带负电，故A错误，B正确；将两极板的间距变小，而电容器的电压不变，根据电容的决定式C ＝εr S4πkd 可知，电容增大，电容器的电压U 不变，由电容的定义式C ＝QU 分析得知，电容器的电荷量增大，电容器充电，而电容器上极板带正电，则电流表中将有从a 到b 的电流，故C 正确，D 错误．7．(多选)如图5所示为“研究影响平行板电容器电容的因素”的实验装置，以下说法正确的是( )图5A ．A 板与静电计的指针带的是异种电荷B ．甲图中将B 板上移，静电计的指针偏角增大C ．乙图中将B 板左移，静电计的指针偏角不变D ．丙图中将电介质插入两板之间，静电计的指针偏角减小『答案』 BD『解析』 静电计指针与A 板连为一个导体，带电性质相同，选项A 错误；根据C ＝εr S4πkd ，C ＝QU ，B 板上移，S 减小，C 减小，Q 不变，U 增大，选项B 正确；B 板左移，d 增大，C减小，U 增大，选项C 错误；插入电介质，εr 增大，电容C 增大，U 减小，选项D 正确． 8．(2018·宝鸡中学期中)电容器充电后与电源断开，质量为m 、电荷量为q 的带电粒子静止于该电容器两平行板中间，若在两板间贴近下板插入一个厚度为极板间距离14的金属板，如图6所示，则关于两板间电势差、带电粒子的运动情况的说法中正确的是( )图6A ．两板间电势差U 增大，带电粒子向上加速B ．两板间电势差U 不变，带电粒子仍静止C ．两板间电势差U 减小，带电粒子仍静止D ．两板间电势差U 减小，带电粒子向下加速『答案』 C『解析』 由于电容器充电后与电源断开，故插入金属板后，相当于电容器极板间的距离减为d ′＝34d ，它的电容C 增大，因为电容器的带电荷量不变，由C ＝QU 可知，U 减小．又E＝U d ＝Q Cd ＝4πkQεr S，则E 与d 无关，所以E 不变，带电粒子仍静止，选项C 正确．9．(多选)传感器是把非电学量(如速度、温度、压力等)的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．如图7所示是测定液面高度h 的电容式传感器，在金属芯柱的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，金属芯柱和导电液体构成电容器的两个极板，金属芯柱外面的绝缘物质就是电介质．测出电容器电容C 的变化，就可以知道h 的变化情况，两者的关系是( )图7A ．C 增大表示h 增大B ．C 增大表示h 减小 C ．C 减小表示h 减小D ．C 减小表示h 增大『答案』 AC『解析』 根据h 的变化可以判断两极板正对面积的变化，从而判断电容C 的变化．由C ∝εr S d 知，εr 、d 一定时，电容器的电容C 增大，表明电容器两极板的正对面积增大了，即液面高度h 增大，所以A 正确；同理，C 减小时，表示电容器两极板的正对面积减小了，即液面高度h 减小，所以C 正确．10．(多选)(2018·宿迁市高一下期末)如图8所示，竖直放置的平行板电容器与定值电阻R 、电源E 相连，用绝缘细线将带电小球q 悬挂在极板间，闭合开关 S 后细线与竖直方向夹角为θ.则有( )图8A ．保持开关S 闭合，将A 板向右平移，θ不变B ．保持开关S 闭合，将A 板向左平移，θ变小C ．断开开关S ，将A 板向右平移，θ不变D ．断开开关S ，将A 板向右平移，θ变小『答案』 BC『解析』 保持开关S 闭合，电容器两端的电势差不变，将A 板向右平移，d 减小，则电场强度增大，带电小球所受电场力增大，根据共点力平衡条件知，θ角变大，反之向左平移A 板，θ角变小，A 错误，B 正确；断开开关S ，电荷量不变，根据C ＝εr S 4πkd ，E ＝U d ，C ＝QU ，联立解得E ＝U d ＝Q Cd ＝4πkQεr S ，故电场强度大小与两极板间的距离无关，故电场强度不变，所以移动A 板，θ角不变，C 正确，D 错误．11.(多选)(2018·烟台市期末)如图9所示，两块水平放置的平行正对的金属板a 、b 分别与电池两极相连，开始时开关S 闭合，发现在距两板距离相等的P 点有一个带电液滴处于静止状态，然后断开开关，并将b 板向下平移一小段距离，稳定后，下列说法中正确的是( )图9A ．液滴将加速向下运动B ．液滴将保持不动C ．P 点电势升高，液滴在P 点时电势能减小D ．P 点电势升高，液滴在P 点时电势能增大『答案』 BC『解析』 断开S 后，电容器带电荷量Q 不变，由E ＝Q Cd ＝4πkQεrS 知E 不变，B 正确，A 错误；由φP ＝U Pb ＝Ed Pb 知，因d Pb 增大，所以φP 升高，液滴带负电，故液滴在P 点的电势能减小，C 正确，D 错误．12.如图10所示，一平行板电容器接在U ＝12 V 的直流电源上，电容C ＝3.0×10－10F ，两极板间距离d ＝1.20×10－3 m ，g 取10 m/s 2，求：图10(1)该电容器所带电荷量．(2)若板间有一带电微粒，其质量m ＝2.0×10－3 kg ，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电荷量为多少？带何种电荷？『答案』 (1)3.6×10－9 C (2)2.0×10－6 C 负电荷『解析』 (1)由公式C ＝QU 得Q ＝CU ＝3.0×10－10×12 C ＝3.6×10－9 C. (2)带电微粒恰在极板间静止，则带电微粒带负电，并且有qE ＝mg ，而E ＝Ud，解得q ＝mgd U ＝2.0×10－3×10×1.20×10－312C＝2.0×10－6 C.13.如图11所示，平行板电容器的两个极板A 、B 水平放置且接在电压为60 V 的恒压电源正、负极上，两极板间距离为3 cm ，电容器带电荷量为6×10－8 C ，A 极板接地．求：图11(1)平行板电容器的电容；(2)平行板电容器两板之间的电场强度； (3)距B 板2 cm 的M 点处的电势．『答案』 (1)1×10－9 F (2)2×103 V/m ，方向竖直向下 (3)－20 V『解析』 (1)平行板电容器的电容C ＝Q U ＝6×10－860 F ＝1×10－9 F.(2)两板之间为匀强电场，则E ＝U d ＝603×10－2V /m ＝2×103 V/m ，方向竖直向下． (3)M 点与A 板间距离为d AM ＝d －d BM ＝1 cmA 与M 间电势差U AM ＝Ed AM ＝20 V 又U AM ＝φA －φM ，φA ＝0，可得φM ＝－20 V .14.如图12所示，平行板电容器板间距离为2 cm ，有一个质量m ＝10－7 kg 、电荷量q ＝－10－8 C 的液滴，在两板正中央处于静止状态．问：(取g ＝10 m/s 2)图12(1)哪块板带正电？板间电场强度多大？ (2)若电容器电容为5×10－10F ，则电容器带电荷量Q 为多少？(3)若板间电场强度突然增大为原来的2倍，液滴将做什么运动？触及板面时速度多大？ 『答案』 (1)上板 100 N/C (2)1×10－9 C (3)向上做匀加速直线运动 55 m/s『解析』 (1)液滴处于静止状态，可知受到的电场力方向向上，则电场强度的方向竖直向下，上板带正电．根据|q |E ＝mg 得：E ＝mg |q |＝10－7×1010－8 N /C ＝100 N/C.(2)由U ＝Ed ，Q ＝CU ，得Q ＝1×10－9 C.(3)当电场强度变为原来的2倍，则电场力变为原来的2倍，即为2mg ，液滴将向上做匀加速直线运动，加速度为：a ＝F －mg m ＝2mg －mgm ＝g ＝10 m/s 2末速度为：v ＝2gh ＝2×10×0.01 m/s ＝55m/s.。

4.电容器的电容教案教学目标1、体验电容器充放电过程中电流变化情况，进而理解到电容器带电的原因。

2、学会使用传感器与计算机测量和记录电流变化情况。

3、理解电容器充、放电过程电流的瞬时性，深刻理解电容器的作用和微观工作原理。

4、在实验探究过程中体验科技对传统物理实验的改进作用，增加学习兴趣，培养实验操作的科学精神。

5、在探究电容器电势差与电荷量关系的实验中，提升设计定量实验能力。

发展实验探究能力，强化对电荷性质的理解。

提升电路分析和改进能力。

6、发展学生从现象探究本质，从感性到理性，从宏观到微观分析的能力。

教学重难点1、电路原理理解，接受全新的“电容概念”有一定难度。

2、软件调试和参数设置。

3、分析现象。

需要定性和定量的物理实验的综合，应该运用推理论证，分析解释，质疑创新等科学方法，找出元素或参数之间的关系，建构足以正确描述，解释研究对象的科学的物理概念模型。

最后利用概念模型解释生产和生活中的问题，补充和完善物理概念模型，并将概念模型内化为学生自己的物理观念，形成对科学本质的认识，培养学生的科学态度和责任，落实立德树人的根本任务。

本知识点的学习对以后振荡电路的学习也有帮助。

教学过程一、电容器概念复习、新课引入电容器：由两个导体中间夹一层绝缘物质构成。

平行板电容器：两个金属板，绝缘物质为空气。

师：将电容器与电源连接，可以对电容器进行充电，充电后电容器两极板带电荷。

请同学们观察电容器充电过程电压和电流有何规律。

（1）观察课本上的实验电路图，思考开关先后接1和2时会考到什么现象？（2）为了更精准捕捉变化过程，电流表可使用电流传感器代替。

（展示实验器材，介绍传感器和操作界面），我们闭合开关，请同学们观看软件界面变化情况。

（3）学生总结：在电容器的充电过程中，在极短时间内出现了充电电流，同时，电容器两板间的电压变大且稳定。

（4）教师提问引入探究实验教师：出现充电电流，说明极板上积累了电荷，两板间也存在电势差。

课堂教学设计案例关于“电容器的电容”的教学【教材分析】 电容器虽不属本章教学的重点，但近年高考中平行板电容器的命题频率较高，且本章在高考考查中最频繁的带电粒子在匀强电场中的运动，其中的匀强电场一般就采用平行板电容器带电后产生.所以电容器这一节的教学也很关键.【学生分析】 学生刚学完静电场的基本知识，但对这节内容实际没有多大联系，平时对电容器也不了解，对学生来说是一个完全陌生的东西． 【教学目标】一、知识与技能 1.2.知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时能量的变化.3.理解电容器电容的概念及其定义UQC =,并能用来进行有关的计算.4.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系.5.知道公式kds C πε4=二、过程与方法通过学生对实验的观察来研究电容器，运用类比法、比值法、控制变量法讲解电容的含义三、态度情感与价值观1．渗透了事物的本质是自身的因素，即内因决定，不由外因决定的观点. 2．培养学生对科学的探究精神 【重点难点】 电容器的结构和电容的概念【设计思想】 通过明显的简单的实验，让学生认识电容器，了解电容器 【教学过程】一、新课引入出示电路板图片和实物，让学生观察上面的电子元件，其中有学生认识的电子元件电阻器，,还有学生不知道的电容器。

拿出一个电容器，设问这是什么？是不是干电池，电源？演示1：把电容器与小灯泡相连让学生观察。

现象：小灯泡没亮。

演示2：先把电容器与电源相连，再与小灯泡相连。

现象：小灯泡闪亮了一下。

说明：这外电子元件不是电源，但是它能储存电荷，这就是今天我们要学习的一种很重要的电子元件——电容器。

下面我们具体了解一下电容器的结构． 二、新课教学 （一）、电容器演示3：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． 教师讲解：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．这就是电容器的结构．1、定义：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成电容器，具有储存电荷的功能2、平行板电容器：两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质-----电介质，就组成最简单的电容器。

第十章静电场中的能量第4节电容器的电容一、教学内容分析《电容器的电容》是《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》必修课程必修3模块中“静电场”主题下的内容，课程标准要求为：观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充、放电现象。

能举例说明电容器的应用。

查阅资料，了解电容器在照相机闪光灯电路中的作用。

《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》对课程的标准的解读为：本条目要求学生通过观察和解剖常见的电容器，了解电容器的构造。

通过电容器的充放电实验，了解电容器的作用，了解电容器电容的物理含义。

知道用比值定义法来定义电容器的电容，体会比值定义法在定义物理量中的重要作用。

通过平行班电容器的电容与哪些因素有关的实验，了解电容器电容与电容器结构及绝缘介质有关。

教材首先用类比水容器方法引出电容器的构造和功能，然后通过实验观察与探究认识充、放电过程和建立电容概念，接下来介绍常见电容器及应用举例。

电容是描述电容器性质的重要物理量，为后续学习传感器和电磁振荡等内容奠定基础。

电容器概念的形成过程再次体现用物理量之比定义物理量的科学研究方法。

二、学情分析学生在初中没有学习过电容器基础，缺乏生活中的感性认识。

降低学生认识的难度，可先介绍电容器在生活中应用的情境，例如照相机闪光拍摄时闪光灯能量的释放利用电容器等实例，让学生形成感性认识。

电流由电荷定向移动形成，实际上是电子定向移动形成电流。

在学生学习的电荷基础上，了解电容器充、放电过程，描述充、放电过程电子移动方向和能量转化情况。

三、教学目标1.学生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.学生经历实验探究电容器两极板间电势差与所带电荷量的关系和用物理量之比定义电容的过程，理解电容的概念。

知道电容的单位。

3.学生了解电容器的类型、特性及作用。

4.学生了解影响平行板电容器电容大小的因素。

第十章第4节电容器的电容【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。

【课前预习】一、电容器1．电容器:由两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成。

2．平行板电容器:由两个相互靠近又彼此绝缘的平行金属板组成。

3．电容器的充、放电现象(1)充电:把开关S接1,电容器两极所带电荷量逐渐增大,电流表示数减小,电压表示数增大,(两极板间电场强度增加),当电流表示数为0,电压表示数不变时,电容器充电结束,此时两极板间电压与充电电压相等,两极板带等量异种电荷。

(2)放电:把开关S接2,电容器对电阻R放电,电流表示数减小,电压表示数减小,(两极板间电场强度减弱),当电流表示数为0,电压表示数为0时,放电结束,两极板正负电荷中和。

(3)电容器充、放电过程中能量的变化①充电过程:电源的能量不断储存在电容器中。

②放电过程:电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。

二、电容1．定义:电容器所带的电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比。

2．定义式:C＝QU(Q是指一个极板所带电荷量的绝对值)3．物理意义:表征电容器储存电荷本领的特性。

4．单位:在国际单位制中,电容的单位是法(拉),符号F,另外还有微法(μF)和皮法(pF),1 μF＝10－6 F,1 pF＝10－12 F。

5．电容器的额定电压和击穿电压(1)击穿电压:加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度,超过这个限度,电介质将被击穿,电容器损坏,这个极限电压称为击穿电压。

(2)额定电压:电容器能够长期正常工作时的电压。

电容器外壳上标的电压即额定电压,这个值比击穿电压低。

6．平行板电容器的电容(1)电容的决定因素:电容C与两极板间的相对介电常数εr成正比,跟极板的正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比。

10.4 电容器的电容学习目标1．知道什么是电容器。

2．理解电容器电容的概念及其定义式C＝Q/U，并能用来进行有关计算。

3．知道平行板电容器的电容与哪些因素有关。

4．知道公式C＝εr S4πkd及其含义。

重点：电容的概念。

难点：电容的引入与理解。

研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究。

知识点一、电容器1．构造：彼此绝缘而又相距很近的两个导体，就构成一个电容器。

2．功能（1）充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上等量异种电荷的过程。

特点（如下左图所示）：①充电电流：电流方向为逆时针方向，电流由大到小；①电容器所带电荷量增加；①电容器两极板间电压升高；①电容器中电场强度增加；当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等；①充电后，电容器从电源中获取的能量称为电场能。

（2）放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的异种就会中和，电容器失去电荷的过程。

特点（如上右图所示）：①放电电流：电流方向是从正极板流出，电流是由大变小；①电容器上电荷量减少；①电容器两极板间电压降低；①电容器中电场强度减弱；①电容器的电场能转化成其他形式的能。

注意：放电的过程实际上就是电容器极板正、负电荷中和的过程，当放电结束时，电路中无电流。

3．带电荷量：充电后一个极板上的带电荷量的绝对值。

4．电容器的额定电压和击穿电压加在电容器上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压，电容器工作的电压低于击穿电压。

额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压要低，电容器上一般都标明电容器的电容和额定电压的数值。

【题1】下列关于电容器的叙述中正确的是A．电容器是储存电荷和电能的容器，只有带电的容器才称为电容器B．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都能组成电容器，而且跟这两个导体是否带电无关C．电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值D．电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来；电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能【答案】BCD【解析】并不是只有带电时的电容器才称为电容器，A 错，B 对．每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量，C 对。

《电容器的电容》学历案（第一课时）一、学习主题本课时学习主题为“电容器的电容”，是高中物理电学部分的重要内容。

通过本课时的学习，学生将掌握电容器的概念、工作原理及其在电路中的应用，为后续学习电容器与电路的相互作用打下基础。

二、学习目标1. 理解电容器的定义及物理意义，掌握电容器的基本结构和工作原理。

2. 学会分析电容器的电荷存储与放电过程，掌握电容的计算方法及公式应用。

3. 了解电容器的分类及常见电容器件的使用和性能特点。

4. 能够简单应用电容器知识分析实际问题，如滤波电路、旁路电路等。

三、评价任务1. 通过课堂小测验和小组讨论的方式评价学生对电容器基本概念的掌握情况。

2. 通过学生对电容器电荷存储与放电过程的模拟实验操作及课后作业来评价学生的实验操作能力和对知识的理解运用程度。

3. 通过分析问题和解决问题能力的考查，如课后小课题：电容器在日常生活中的应用。

四、学习过程1. 引入新课（约5分钟）教师简要介绍电容器的定义及在电路中的作用，通过实例引出电容器在电子设备中的重要性。

2. 概念讲解（约15分钟）教师详细讲解电容器的定义、基本结构和工作原理，并通过实物展示让学生对电容器有直观的认识。

3. 课堂小测验（约5分钟）进行电容器概念相关的小测验，帮助学生巩固所学知识。

4. 实验演示（约15分钟）教师演示电容器电荷存储与放电的实验过程，让学生观察并理解电容器的工作过程。

5. 学生实验（约15分钟）学生分组进行实验操作，教师巡回指导，帮助学生掌握实验技巧和操作方法。

6. 小组讨论（约5分钟）学生分组讨论电容器的工作原理及在电路中的应用，分享实验心得和体会。

7. 总结与拓展（约5分钟）教师总结本课时所学内容，并拓展电容器的分类及常见电容器件的使用和性能特点。

五、检测与作业1. 完成课后习题，包括电容的计算及电路分析等题目。

2. 完成小课题：电容器在日常生活中的应用，并撰写报告。

3. 对所学知识进行自我复习与总结，为下一课时的学习做好准备。

第4节电容器的电容教学设计【提问】水可以用容器储存起来，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？【展示】图中的元件就是这样的“容器”——电容器。

电容器是电气设备中的一种很重要的元件，在电子技术和电工技术中有很重要的应用。

【提问】什么是电容器？它的内部构造是怎样的？它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？【讲述】在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。

【提问】相邻的两个同学是否能构成电容器？→任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都能构成电容器。

【讲述】电容器的电路图符号：电容器的作用：储存电荷。

【提问】如何往电容器内“装”电荷呢？【播放视频】电容器的充、放电演示。

【讲述】使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。

【提问】充电完成后，与充电前相比，电容器有哪些变化？1.两极板带等量异种电荷；2.两极板间有与电源相等的电压；3.两极板间有匀强电场；4.两极板间储存有电场能。

【讲述】已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。

【提问】充电完成后，与充电前相比，电容器有哪些变化？1.两极板带电量为0；2.两极板间电压U＝0；3.两极板间场强E＝0；4.两极板间无电场能。

【讲述】也可以用传感器观察电容器的充放电过程。

实验设计：I-t图像：→可以用微元法计算单位时间内的放电量：ΔQ ＝IΔt【提问】在I-t图像中，图像与坐标轴所围面积【提问】①水位每升高h，试比较A、B、C的储水量；②哪个储水本领大？③如何反映其储水本领？【提问】类比容器储水时，用储水的体积与水面上升的高度之比，即容器的底面积，来表示其储水能力，怎样表示电容器储存电荷的能力？【提问】电容C与电荷量Q成正比与电压U成反比吗？【提问】怎样理解C＝ΔQ/ΔU？【讲述】电容的单位：法拉（F）→1F＝1C/V，1F＝106μF＝1012pF电容的物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。

《电容器的电容》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的作业设计旨在使学生：1. 掌握电容器的定义、符号及基本性质。

2. 理解电容器的电容概念，并能计算简单电容器的电容值。

3. 培养学生的物理实验能力，通过实际操作加深对电容概念的理解。

4. 提高学生分析问题和解决问题的能力，能够应用电容知识解决生活中的实际问题。

二、作业内容一、理论知识复习1. 回顾电容器的定义、种类及其在电路中的作用。

2. 复习电容的单位及其换算关系。

3. 理解并掌握电容的计算公式及其实验测定方法。

二、实践操作练习1. 实验操作：学生需亲自进行电容器的充电与放电实验，观察并记录电压与电量的变化，理解电荷量与电压之间的关系。

2. 数据处理：根据实验数据，学生需计算电容器的电容值，并分析实验误差产生的原因。

三、作业要求1. 理论知识部分：学生需完成相关概念、公式的复习与记忆，并能够准确阐述电容器的相关概念及性质。

2. 实践操作部分：学生需按照实验步骤进行操作，确保实验数据的准确性，并认真记录实验过程及结果。

3. 作业提交：学生需将实验报告及计算过程整理成书面形式，按时提交给教师。

报告应包括实验目的、步骤、数据记录、结果分析以及实验结论。

4. 独立思考：在完成作业过程中，学生应独立思考，遇到问题及时查阅资料或向老师请教，培养解决问题的能力。

四、作业评价1. 教师将根据学生提交的实验报告及计算过程，评价学生对电容概念的理解程度和实验操作的准确性。

2. 教师将对学生的实验数据进行检查，评价其数据处理能力和分析问题的能力。

3. 教师将根据学生的作业完成情况，给予相应的成绩评定，并针对学生的不足之处给出改进建议。

五、作业反馈1. 教师将对全体学生的作业进行批改，并将典型问题及解决方案进行讲解。

2. 对于表现优秀的学生，教师将给予表扬和鼓励，激励其继续努力。

3. 对于作业中存在问题的学生，教师将进行个别辅导，帮助其找出问题所在并加以改正。

《电容器的电容》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本节课的作业设计旨在巩固学生对电容器及其电容概念的理解，能够正确理解电容的定义和物理意义，并掌握计算电容器相关参数的基本方法。

通过作业的完成，学生应能够提高自主学习和解决问题的能力，培养对物理现象的观察和分析能力。

二、作业内容本节课的作业内容主要包括以下几个方面：1. 基础概念练习：要求学生回顾电容器的基本概念，包括电容器、电容的定义及其物理意义。

完成相关概念的选择题和填空题，以检验学生对基础知识的掌握情况。

2. 公式理解及运用：学习电容的计算公式C=Q/U，让学生熟悉并能够熟练运用这个公式计算不同类型电容器的电容值。

布置与课本内容相对应的计算题，引导学生利用所学公式解决问题。

3. 实际应用探讨：安排小组讨论任务，讨论电容器在实际生活中的应用场景，如电源滤波、信号耦合等，并要求学生提出自己的见解和思考。

4. 拓展阅读：推荐学生阅读关于电容器及电容的课外资料，如不同类型电容器的工作原理、应用领域等，以拓宽学生的知识面。

三、作业要求1. 按时完成：学生需在规定时间内完成作业，并保证字迹清晰、格式规范。

2. 独立思考：作业应体现学生的独立思考能力，避免抄袭他人答案。

3. 正确率：学生应准确理解题目要求，正确运用所学知识解答问题。

4. 小组讨论：小组讨论任务需全员参与，并记录讨论过程和结果。

四、作业评价1. 教师评价：教师根据学生完成作业的情况，给予合理的评价和反馈。

评价内容包括知识点的掌握程度、解题思路的正确性以及字迹、格式的规范性等方面。

2. 互评：鼓励学生之间进行互评，互相学习、互相进步。

互评时需客观公正，指出对方作业中的优点和不足。

3. 自评：学生需对自己的作业进行自评，总结自己在完成作业过程中的收获和不足。

五、作业反馈1. 教师反馈：教师根据学生的作业情况，给出详细的反馈意见和建议，帮助学生更好地掌握知识。

2. 学生反馈：学生需将自己在完成作业过程中遇到的问题和困惑及时向老师反馈，以便老师及时调整教学策略。

10.4 电容器的电容问题探究在化学实验室里，常用的盛溶液的容器有烧杯等，这些烧杯底面积不同，高度也不同，你是如何理解储存量和储存本领的？若有一个标有50 mL的烧杯，现在盛有20 mL的溶液，那么这个烧杯的容积是多少呢？若没有盛溶液时，这个烧杯的容积又是多少呢？在我们物理学中也有一种“容纳”电荷的电气元件，称为电容，它和我们常用的烧杯有何相似之处？自学导引1．电容器：（1）定义：两个彼此绝缘又相隔很近的_________，都可以看作电容器，电容器能容纳电荷. （2）带电荷量：电容器的带电荷量指的是每个极板所带电荷量的__________.（3）电容器的充电：使电容器的两个极板分别带上___________电荷的过程叫做充电. （4）电容器的放电：使电容器两个极板上的电荷_________的过程叫做放电.（5）电场能：电容器充电过程中由电源获得的_________储存在电场中，称为电场能.电容器充电过程中，_________转化为__________；放电过程中电场能转化为其他形式的能. 2．电容(C)：(1)定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值叫做电容器的电容. （2）公式：___________（或___________）.(3)物理意义：电容是描述电容器_________电荷本领大小的物理量，在数值上等于使电容器两极板间的电势差为_________所需要带的电荷量.电容C由电容器_________的构造因素决定，与Q、U_________.(4)电容的单位：F 1 F=106μF=1012 pF.3．平行板电容器的电容：平行板电容器的电容C跟电介质的相对介电常数ε下标r成_________，跟正对面积S 成_________，跟极板间的距离d成_________.用公式表示为___________，式中k为静电力常量.不难看出，电容器的电容大小是由本身的特性决定的，与电容器带电多少、带不带电荷无关.当平行板电容器两极板间是真空时，ε下标r=1，C=___________.4．常见的电容器：（1）从结构上看，可分为_____________________和___________________________.（2）电容器上的标称值：电容器上一般都标有电容器的电容和额定电压值．①击穿电压：加在电容器上的电压若超过某一限度，电介质将被击穿，这个极限电压称为击穿电压．②额定电压：是指电容器长期工作时所能承受的电压，它比击穿电压要低，电容器上的标称电压是___________，电容器不高于额定电压下工作都是安全、可靠的，不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的．疑难剖析一、电容器是一种储能元件应用直流电源给电容器充电的过程，就是电源通过电流做功克服静电力把电荷从一个极板搬运到另一个极板上的过程，通过这一过程，能量以电场能的形式储存在电容器中，等到放电时再把这部分电场能释放出来.理论和实验表明，在同一电压下，电容C 越大的电容器能够储存的能量就越多，这就从一个方面揭示了电容C 不仅仅表示了同一电压下容纳电荷多少的性能，也表示了同一电压下储存能量的本领的大小.二、电容器电容的决定因素(1)电容器电容的定义式为C=U Q ，但电容与定义它的物理量Q 、U 无关，电容C 由电容器本身的构造因素决定.(2)平行板电容器的电容C ：与平行板的正对面积S 、电介质的相对介电常数εr 成正比，与极板间的距离d 成反比，平行板电容器电容的决定式为：C=kdS r πε4，式中k 为静电力常量.不难看出，电容器的电容大小是由本身的特性决定的.电容是描述电容器的特性的物理量，与电容器带电荷量的多少、带不带电无关.三、静电计静电计也叫指针式验电器(如下图所示)，是测量导体间电势差的.测量时，将两导体分别与静电计的金属棒及盒相连，棒与盒之间便出现电场.指针表面的电荷受到电场力的作用，指针便发生偏转.被测电势差越大时盒内场强越大，指针偏转角就越大.验电器的外壳不一定是金属的，但静电计的外壳必须是金属的，金属外壳对外电场有一定的屏蔽作用，使静电计更好地测量导体间的电势差.电压表是测量电势差的仪器，似乎与静电计有着相同的功能，其实不然.电压表是电流计串联上分压电阻后改装而成的，当有电流流过电流计时，表内线圈在磁场中受到安培力的作用使指针发生偏转.可见，要使电压表上有读数，必然是电路中有电流通过电压表，这与静电计有着本质的差异.四、平行板电容器的两类典型问题(1)平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连接，电容器的d 、S 、εr 变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎样变化?由于电容器始终连接在电源上，因此两板间的电压U 保持不变，可根据下列几式讨论C 、Q 、E 的变化情况：C=kd S r πε4∝d S r ε Q=CU=kd SUr πε4∝d S r ε E=d U ∝d1 (2)平行板电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的d 、S 、ε下标r 变化，将引起电容器的C 、Q 、U 、E 怎样变化?这类问题由于电容器充电后切断与电源的连接，使电容器的带电荷量Q 保持不变，可根据下列几式讨论C 、U 、E 的变化情况：C=kd S r πε4∝d S r ε，U=C Q =SkdQ kdS Q r r εππε44=∝S d r ε， E=d U =Cd Q =S kQ kd Sd Q r rεππε44=∝S r ε1. 『例1』有一充电的平行板电容器，两板间电压为3 V ，现使它的电荷量减少3×10-4 C ，于是电容器两板间电压降为原来的31，此电容器的电容是多大，电容器原来的带电荷量是多少库仑？若电容器极板上的电荷量全部放掉，电容器的电容是多大？『例2』如图所示，先接通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 、两板间电势差U 、电容器两极板间场强的变化情况是（ ）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变小，E变小『例3』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『例4』如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度．下述哪些做法可使指针张角增大（）A．使A、B两板靠近一些B．使A、B两板正对面积错开一些C．断开S后，使B板向右平移拉开一些D．断开S后，使A、B正对面积错开一些拓展迁移在本章的学习中，我们学习的物理量电场强度E、电势差U、电容C都是用两个物理量的比值定义的，这种方法是物理学中经常采用的定义物理量的方法，称为比值定义法，其一般思路为用物理量A和B的比值定义物理量C，即C=A/B．那么，这些用比值定义的物理量有什么共同的特点呢？——★ 参 考 答 案 ★——自学导引1．电容器：『答案』（1）导体 （2）绝对值(3)等量的异种 (4)中和(5)电能 电能 电场能2．电容(C)：『答案』（2）C=U Q C=UQ ∆∆ （3）容纳 1 V 本身 无关3．『答案』正比 正比 反比 C=kd S r πε4 kdS π4 4．常见的电容器： 『答案』（1）固定电容器 可变电容器 （2）额定电压『例1』思路分析：(1)电容器两极间电势差的变化量为ΔU=(1-31)U=32×3 V=2 V.由C=UQ ∆∆，有C=21034-⨯F=1.5×10-4 F=150 μF. (2)电容器原来的电荷量为Q ，则Q=CU=1.5×10-4×3=4.5×10-4 C ．(3)电容器的电容是由本身决定，与是否带电无关，所以电容器放掉全部电荷后，电容仍然是150 μF ．思维陷阱：电容的定义式C=UQ 中的Q 是电容器的带电荷量，是其中一个板板上带电荷量的绝对值，不是两个极板上的电荷量的绝对值之和.另外电容的计算还可以用其定义式的推广式C=UQ ∆∆来计算，其中ΔQ 表示带电荷量的变化，ΔU 表示电压的变化. 『例2』思路分析：电容器充电后再断开S ，其所带电荷量Q 不变，由C ∝dSr ε可知，d 增大时，C 变小.又因U=C Q ，所以U 变大.对于场强E ，由于E=d U =SkQ kd Sd Q Cd Q r r εππε44==∝S r ε1，所以E 与间距d 无关，即间距d 增大，E 不变化. 『答案』C温馨提示：求解此类问题时一定要经过认真的计算，不能盲目下结论.在分析场强E 时，从E=dU 来看，d 增加，U 也增大，不能直接分析出E 的变化情况，因此，还要将U 进行再分析.一般的分析步骤是先用平行板电容器电容的决定式判断出电容的变化，再应用定义式判断电压或电荷量的变化.『例3』思路分析：由C=kdS r πε4可知各因素对平行板电容器电容大小的影响是：①电容随正对面积的增大而增大；②电容随两极间距离的增大而减小；③在两极板间放入相对介电常数大于1的电介质，电容增大.据上面叙述可直接看出B 、C 选项正确.对D 选项，实际上是将铝板和下极板作为一个整体的金属极板，减小了平行板的间距，导致电容增大.所以本题正确选项应为BCD.『答案』BCD温馨提示：电容器的电容由电容器本身决定，在判断电容变化时一定要注意这种电容器本身决定电容大小的各个因素对电容器大小的影响.对平行板电容器来讲，教材上给出了其电容大小的计算公式，我们一定要紧扣公式来解决问题.『例4』思路分析：图中静电计的金属杆接A 极，外壳和B 板均接地．静电计显示的是A 、B 两极板间的电压，指针张角越大，表示两板间的电压越高．当S 合上后，A 、B 两板与电源两极相连，板间电压等于电源电压不变，静电计指针张角不变．当S 断开后，板间距离增大，正对面积减小，都将使A 、B 两板间的电容变小，而电容器电荷量不变，由C=Q/U 可知，板间电压U 增大，从而静电计指针张角增大.『答案』CD温馨提示：①在判断电容器相关物理量的变化时，首先要弄清哪些量是不变的，然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变化情况．②若电容器充电后与电源断开，则带电荷量Q 不变；若电容器始终与电源相连，则电压U 不变．③分析电容器物理量变化常用的公式有：C=kd S πε4，C=U Q 和E=dU ．④静电计是测量电势差的仪器，不能用于测直流电路中两点的电压．静电计张角大，说明极板间电势差大．拓展迁移 『答案』提示：这样用比值定义的物理量C 并不由A 、B 决定，比值A/B 仅提供了一种量度物理量C 的方法.例如：电容器的电容C 可以用比值Q/U 来量度，但电容的大小是由电容器本身的结构决定，与带电荷量Q 和两板间的电势差U 无关，即使电容器不带电，电容器容纳电荷的本领也不变，其电容仍为 C.由此可知，对于同一电容器而言，C=U Q =11U Q ，由数学知识可得C=U Q ∆∆.也就是说我们可以利用C=UQ ∆∆来计算电容器的电容.用比值定义法定义的物理量都具有这种特点.。