《电容器和电容》教学设计本文是《电容器和电容》教学设计的完整教案。
教学目标：1. 理解电容器的基本原理和作用；2. 掌握电容器的常见类型、特性和使用方法；3. 理解电容的概念及其与电容器的关系；4. 运用所学知识解决相关问题。
教学资源：1. 电容器示意图、图片或实物；2. 相关电路图示；3. 实验仪器和元件。
教学内容：一、电容器的概念和作用（理论授课，约20分钟）1. 引入电容器的概念，简要介绍电容器在电路中的作用。
2. 分类介绍电容器的常见类型，如电解电容器、陶瓷电容器等，并讲解各种类型的特点与应用领域。
3. 引导学生思考电容器的结构和工作原理。
二、电容器的特性和参数（理论授课，约20分钟）1. 解释电容量的概念和单位，介绍电容器的电容量与其尺寸、介质等因素的关系。
2. 介绍电容器的极间电压（额定电压）和耐压特性，以及其在电路中的保护作用。
3. 引导学生理解电容器的极性特性，区分极性电容器和非极性电容器的使用条件和注意事项。
三、电容器的连接方式和功能实现（理论授课，约15分钟）1. 介绍电容器的串联和并联连接方式，并讲解不同连接方式下电容值的计算方法。
2. 利用示意图或实物演示不同电容器连接方式对电路的影响，引导学生理解电容器在电路中的功能实现。
四、电容器的实验验证与应用（实验操作，约60分钟）1. 设计并组织实验，验证电容器的充放电过程和电荷存储能力。
2. 布置实验任务，要求学生选择不同类型的电容器，测量其电容量和极间电压，并比较它们的特性差异。
3. 引导学生运用所学知识，设计一个简单的电路实现特定功能，并通过实验验证电容器的作用。
4. 鼓励学生提出自己的观察和思考，并结合实验结果进行讨论。
五、电容的概念和计算（理论授课，约15分钟）1. 引入电容的概念，与电容器的区别进行说明。
2. 探讨电容与电荷量、电压和介质的关系，并介绍电容的计算公式及其单位。
3. 引导学生运用电容的计算公式解决相关问题。
物理选修3-1 7 电容器和电容一、教学目标（一）知识与技能1、知道什么是电容器及常见的电容器；2、知道电场能的概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；3、理解电容器电容的概念及定义式，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；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。
（二）过程与方法结合实物观察与演示，在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。
（三）情感态度与价值观体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。
二、教学重点、难点重点：掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。
难点：电容器的电容的计算与应用三、主要讨论的问题：1 电容器构造：电容器的充电、放电2电容定义：公式：单位：电容的物理意义3、平行板电容器的电容4、常用电容器5 例题分析:【例题1】下列关于电容的说法正确的是（）A.电容器的电容越大，带的电量越多B.电容器的电容是表示电容器升高单位电势差所能容纳电量的多少C.根据可知，电容器的电容跟电容器的电量成正比，跟它两极间的电压成反比D.在击穿电压以下，无论电容器的电量如何，它所带的电量与电压的比值是不变的【例题2】.连接着电池组的电容器的两极板靠近时，则（）A.电容器的电容C变大；B.电容器极板的带电量Q变小；C.电容器极板的电势差变小；D.电容器两极板间电场强度E不变.四、实例探究：1.在如图所示的平行板电容器电路中，第一种情况是电键S始终闭合，缓慢拉开两板；第二种情况是闭合电键S后又断开，再缓慢拉开两板。
设两种情况下拉开极板后，板间场强大小分别为E1和E2，则：（）A．E1＞E2 B. E1＜E2C. E1＝E2D. E1和E2均小于未拉开前的场强2.一平行板电容器，两极板之间的距离d和两极板面积S都可以调节，电容器两板与电池相连。
以Q表示电容器的电量，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不变时，Q增大，E增大C．当d减小，S增大时，Q增大，E增大D．当S减小，d减小时，Q不变，E不变3.一平行板电容器通过开关和电源连接,如图所示,电源的电动势保持9V不变.先闭合开关,把一个厚0.5mm的金属板平行插入间距为1mm的两板之间( 金属板的面积和电容器极板的相等).等稳定后再打开开关, 拔出金属板设整个过程中金属板未和电容器极板相碰.则此时电容器极板间的电压是( )A.9VB.18VC.4.5VD.0V4.如图所示，在平行板电容器两板M、N间有一带电油滴A，闭合K恰能使A保持静止.下面叙述正确的是( )A.将M板向右水平移动，A滴将向上加速；B.在M、N之间插入一个电介质(在A的右方)，A仍静止；C.断开K，将N板竖直向下移动，A仍静止；D.断开K，将N板向右水平移动，A向下加速.5.一个电容器当它两极板间电压由10V增加到30V,需要给它补充电量6.0×10-3C,那么这个电容器的电容是多大?当电容器两板间电压为10V时,每个极板上带电量为多少?。
7.4 电容与电容器概念梳理：1．电容器(1)组成：两个彼此绝缘且又相距很近的导体．(2)带电量：一个极板所带电荷量的绝对值．(3)电容器的充、放电①充电：把电容器接在电源上后，电容器两个极板分别带上等量的异号电荷的过程．充电后，两极板上的电荷由于互相吸引而保存下来；两极板间有电场存在．充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中．②放电：用导线将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．放电后的两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量．2．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．(2)意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量．(3)定义式：C ＝Q U．此式利用了比值定义法，看起来好像C 由Q 和U 来决定，其实C 与Q 、U 无关，C 的大小是由电容器本身的结构决定的，只是比值Q U可以用来量度电容器的电容．即使电容器不带电，电容器容纳电荷的本领也不变，其电容仍然为C ．(4)单位：1法拉(F)＝106微法(μF)＝1012皮法(pF)．思考：电容器的电容、电容器带电量的变化量以及对应两极板电压的变化量，三者之间有什么关系？答案 设电容开始带电量Q 1，电压U 1，改变后电压为U 2，带电量为Q 2，则ΔQ ＝Q 1－Q 2，ΔU ＝U 1－U 2，因为C ＝Q 1U 1＝Q 2U 2，则C ＝Q 1－Q 2U 1－U 2＝ΔQ ΔU. 3．平行板电容器的电容(1)决定因素：平行板电容器的电容C 跟板间电介质的相对介电常数εr 成正比，跟正对面积S 成正比，跟极板间的距离d 成反比．(2)决定式：C ＝εr S 4πkd． 4．平行板电容器的动态分析(1)运用电容器定义式和决定式分析电容器相关量变化的思路：①确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变；②用决定式C ＝εr S 4πkd分析平行板电容器电容的变化； ③用定义式C ＝Q U分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化；④用E ＝U d分析平行板电容器极板间匀强电场场强的变化． (2)电容器两类动态变化的分析比较：①第一类动态变化：两极板间电压U 恒定不变；②第二类动态变化：电容器所带电荷量Q 恒定不变．考点精析：考点一 基本概念理解问题【例1】根据电容器电容的定义式C ＝Q U，可知( ) A ．电容器所带的电荷量Q 越多，它的电容就越大，C 与Q 成正比B ．电容器不带电时，其电容为零C ．电容器两极板之间的电压U 越高，它的电容就越小，C 与U 成反比D ．以上答案均不对【练习】对于给定的电容器，描述其电容C 、电荷量Q 、电压U 之间的相应关系的图象正确的是( )【练习】下列关于电容器的说法中正确的是( )A ．电容器是储存电荷和电能的器件B ．互相绝缘、相互靠近的两个导体构成电容器的电极，电容跟这两个导体是否带电无关C ．电容器所带电荷量是指两个极板所带电荷量绝对值之和D ．电容器的充电过程是将其他形式的能转化为电场能的过程，电容器的放电过程是将电场能转化为其他形式的能考点二 电容器两类动态问题的分析方法【例1】静电计是在验电器的基础上制成的，用其指针张角的大小来定性显示其金属球与外壳之间的电势差大小.用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素，如图所示.设两极板正对面积为S ，极板间的距离为d ，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若：(1)保持S 不变，增大d ，则θ________；(2)保持d 不变，减小S ，则θ________.【练习】板间距为d 的平行板电容器所带电荷量为Q 时，两极板间电势差为U 1，板间场强为E 1.现将电容器所带电荷量变为2Q ，板间距变为12d ，其他条件不变，这时两极板间电势差为U 2，板间场强为E 2，下列说法正确的是( )A ．U 2＝U 1，E 2＝E 1B ．U 2＝2U 1，E 2＝4E 1C ．U 2＝U 1，E 2＝2E 1D ．U 2＝2U 1，E 2＝2E 1【练习】如图所示，两板间距为d 的平行板电容器与一电源连接，开关S 闭合，电容器两板间的一质量为m ，带电荷量为q 的微粒静止不动，下列各叙述中正确的是( )A ．微粒带的是正电B ．电源电动势的大小等于q mgdC ．断开开关S ，微粒将向下做加速运动D ．保持开关S 闭合，把电容器两极板距离增大，将向下做加速运动考点三 电容器中的电势变化问题【例1】如图所示，平行板电容器与电源相连，电源负极接地，P 为电容器中的一点，P 点固定一电荷－q ，当N 极板固定时，讨论当M 板向下移动时P 点电势与电荷－q 电势能的变化．如果正极接地呢？【练习】上题中，若充电后，电容器与电源断开呢？【练习】如图所示，平行板电容器与电动势为E 的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地.一带电油滴位于电容器中的P 点且恰好处于平衡状态.现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则( )A ．带电油滴将沿竖直方向向上运动B ．P 点的电势将降低C ．带电油滴的电势能将减小D ．若电容器的电容减小，则极板带电荷量将增大课后练习一．单项选择题1．如图所示，D 是一只二极管，它的作用是只允许电流从a 流向b ，不允许电流从b 流向a ，平行板电容器AB 内部原有电荷P 处于静止状态，当两极板A 和B 的间距稍增大一些的瞬间(两极板仍平行)，P 的运动情况将是( )A ．仍静止不动B ．向下运动C ．向上运动D ．无法判断2．如图所示，一个平行板电容器，板间距离为d ，当对其加上电压后，A 、B 两板的电势分别为＋φ和－φ，下述结论不正确的是( )A ．电容器两极板间可形成匀强电场，电场强度大小为E ＝φdB ．电容器两极板间各点的电势，有的相同，有的不同；有正的，有负的，有的为零C ．若只减小两极板间的距离d ，该电容器的电容C 要增大，极板上带的电荷量Q 也会增加D ．若有一个电子水平射入两极板之间的电场，则电子的电势能一定会减小3．竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按如图所示的电路图连接，稳定时绝缘线与左极板的夹角为θ.当滑动变阻器R 的滑片在a 位置时，电流表的读数为I 1，夹角为θ1；当滑片在b 位置时，电流表的读数为I 2，夹角为θ2，则( )A ．θ1<θ2，I 1<I 2B ．θ1>θ2，I 1>I 2C ．θ1＝θ2，I 1＝I 2D ．θ1<θ2，I 1＝I 24．给平行板电容器充电，断开电源后A 极板带正电，B 极板带负电．板间一带电小球C 用绝缘细线悬挂，如图所示．小球静止时与竖直方向的夹角为θ，则下列说法不正确的是( )A ．若将B 极板向右平移稍许，电容器的电容将减小B ．若将B 极板向下平移稍许，A 、B 两板间电势差将增大C ．若将B 极板向上平移稍许，夹角θ将变大D ．轻轻将细线剪断，小球将做斜抛运动5．如图所示，水平放置的平行金属板a 、b 分别与电源的两极相连，带电液滴P 在金属板a 、b 间保持静止，现设法使P 固定，再使两金属板a 、b 分别绕中心点O 、O ′垂直于纸面的轴顺时针转相同的小角度α，然后释放P ，则P 在电场内将做( )A ．匀速直线运动B ．水平向右的匀加速直线运动C ．斜向右下方的匀加速直线运动D ．曲线运动6.如图所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N在同一竖直线上)，空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回，若保持两极板间的电压不变，则下列说法不正确的是( )A．把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回B．把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落C．把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回D．把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落二．双项选择题1．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A板向左平移拉开一些D．断开S后，使A、B正对面积错开一些2．如图所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间恰好有一质量为m、带电量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是()A．若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流B．若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有b→a的电流C．若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有b→a的电流D．若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有b→a的电流三．计算题1．如图所示，一平行板电容器水平放置，板间距离为d，上极板开有一小孔，质量均为m，带电荷量均为＋q的两个带电小球(视为质点)，其间用长为L的绝缘轻杆相连，处于竖直状态，已知d＝2L，今使下端小球恰好位于小孔中，由静止释放，让两球竖直下落．当下端的小球到达下极板时，速度刚好为零．试求：(1)两极板间匀强电场的电场强度；(2)两球运动过程中的最大速度．。
