高中物理人教版 (2019)必修第三冊(cè)第十章靜電場(chǎng)中的能量4 電容器的電容獲獎(jiǎng)ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

10.4電容器的電容〖教材分析〗電容器是前面學(xué)習(xí)電場(chǎng)知識(shí)的綜合體現(xiàn)，也是本章知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)生活的技術(shù)應(yīng)用的集中體現(xiàn)。電容的定義式是理解電容器特性的基礎(chǔ)和前提，在本節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容中占核心地位，平行板電容器可以看成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，改變電壓（電勢(shì)差）和電量后電場(chǎng)會(huì)改變等。本課的重點(diǎn)在于電容器的定義式的定性定量探究過(guò)程，體會(huì)類(lèi)比的方法，理解電容的屬性。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念：理解電容的概念，理解電容是物體本身的特性，知道電容大小的定義式并能用來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單判斷。科學(xué)思維：通過(guò)對(duì)電容器充電放電過(guò)程的理解，知道電容器的電容是物體本身的特性，不會(huì)因?yàn)殡妷?、電量的改變而變?/span>科學(xué)探究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電容器的充電放電過(guò)程，讓學(xué)生理解其概念的內(nèi)涵。知道電容器就是一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：常見(jiàn)的電容器緊密聯(lián)系生活，拉近科學(xué)與學(xué)生的距離，使學(xué)生感到科學(xué)就在身邊，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。〖教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)〗重點(diǎn)：掌握電容器的概念、定義式。難點(diǎn)：電容器的電容的計(jì)算與應(yīng)用。〖教學(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件，電容電路演示板，，一碗水，兩個(gè)水杯等。〖教學(xué)過(guò)程〗一、新課引入（展示一碗水，做倒水和裝水的實(shí)驗(yàn)）水可以用容器儲(chǔ)存起來(lái)，電荷也可以用一個(gè)"容器"儲(chǔ)存起來(lái)。圖中的元件就是這樣的"容器"——電容器。那么，它內(nèi)部的構(gòu)造是怎樣的?它是怎樣"裝進(jìn)"和"倒出"電荷的呢?二、新課教學(xué)（一）電容器對(duì)導(dǎo)入的問(wèn)題進(jìn)行歸納：電容器是一種重要的電學(xué)元件。（展示各種電容器的圖片和電腦主板的圖片）電容器從外形上來(lái)看有很多種，有方的，扁的，圓柱型的。我們臺(tái)式電腦的主板，也可以看到里面有大量的各式各樣的電容器。定義：在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫作平行板電容器。我們主要研究的就是平行板電容器。展示圖片。這兩個(gè)金屬板叫作電容器的極板。根據(jù)它的定義，極板一定是金屬板，必須是導(dǎo)體才行。介質(zhì)是絕緣的。實(shí)際上，任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器。問(wèn)題1：知道了電容器，那這個(gè)容器是如何存儲(chǔ)好釋放電荷的呢？實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充、放電現(xiàn)象（閱讀）展示電路圖，在電路中找找看那個(gè)是電容器？電路中通常用一對(duì)平行的短線段表示電容器，用大寫(xiě)字母C表示。和電源有些像，要注意區(qū)分，電源的是一長(zhǎng)一短，長(zhǎng)的是電源的正極。電容器接電源正極的叫正極板，解負(fù)極的叫負(fù)極板，開(kāi)始時(shí)電容器上沒(méi)有電荷。1.電容器充電（播放電容器充電過(guò)程的動(dòng)圖）觀察動(dòng)圖發(fā)現(xiàn)：接通電路于是和電源正極連接的帶上了正電荷，與電源負(fù)極連接的帶上了負(fù)電荷，上下極板所帶的電量大小都是Q，這就是電容器充電的過(guò)程中。即使兩極板分別帶等量異種電荷的過(guò)程叫電容器的充電。電容器充電的過(guò)程中，兩極板的電荷量增加，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電源的能量不斷儲(chǔ)存在電容器中。若斷開(kāi)電源，極板所帶電量Q不變。電容器的電荷量 Q ：每個(gè)極板所帶電量的絕對(duì)值。2.電容器放電（播放電容器放電過(guò)程的動(dòng)圖）觀察動(dòng)圖發(fā)現(xiàn)：放電的過(guò)程中，原先在兩個(gè)極板的正負(fù)電荷就會(huì)逐漸中和，電流方向正好和之前的相反。電容器把儲(chǔ)存的能量通過(guò)電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。即兩極板的電荷逐漸中和的過(guò)程叫做電容器的放電。【注意】當(dāng)電容器帶電量發(fā)生改變時(shí)，電路中有電流;穩(wěn)定后電路中無(wú)電流，因?yàn)閮蓸O板絕緣，電流通不過(guò)。我們也可以借助科技來(lái)觀察電容器充放電的過(guò)程。拓展學(xué)習(xí)：了解用傳感器觀察電容器的放電過(guò)程。微元法：?Q=I?t。問(wèn)題2：電容器用來(lái)儲(chǔ)存電荷的，怎樣描述其儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)呢？（二）電容在電容器充電的實(shí)驗(yàn)中，我們看到，電容器兩極板之間的電勢(shì)差增大時(shí)，電流表的示數(shù)不為0，這表明電容器所帶的電荷量也在增加。問(wèn)題1：那么，電容器所帶的電荷量跟兩極板間的電勢(shì)差是否存在某種定量關(guān)系?演示：探究電容器兩極板間電勢(shì)差跟所帶電荷量的關(guān)系連接好實(shí)驗(yàn)電路如圖所示。實(shí)驗(yàn)步驟①給A充電，觀察電壓表。②與B并聯(lián)，給A放電，觀察電壓表。③閉合S2，給B放電。之后重復(fù)②③。組別與B并聯(lián)前電壓表示數(shù)與B并聯(lián)后電壓表示數(shù)1 2 3 .... 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列表處理。以上實(shí)驗(yàn)表明，電容器的電荷量變?yōu)樵瓉?lái)的一半時(shí)，其兩極板間的電勢(shì)差也變?yōu)樵瓉?lái)的一半。精確的實(shí)驗(yàn)表明，同一個(gè)電容器所帶的電荷量Q與兩極板之間的電勢(shì)差U之比是不變的。不同的電容器，這個(gè)比一般是不同的，可見(jiàn)電荷量Q與電勢(shì)差U之比表征了電容器儲(chǔ)存電荷的特性。定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢(shì)差U之比，叫作電容器的電容。用C表示，則有①Q指每一個(gè)極板帶電量絕對(duì)值,U表示電容器兩板的電勢(shì)差—電壓。上式表示，電容器的電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量，電荷量越多，表示電容器的電容越大。這類(lèi)似于用不同的容器裝水，要使容器中的水深都為1cm，橫截面積大的容器需要的水多。②單位：法拉F。在國(guó)際單位制中，電容的單位是從關(guān)系式上看是庫(kù)倫每伏。為了紀(jì)念物理學(xué)家法拉第，這個(gè)單位被命名為法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)是F。如果一個(gè)電容器帶1 C的電荷量時(shí)，兩極板之間的電勢(shì)差是1V，這個(gè)電容器的電容就是 1F。法拉是一個(gè)很大的單位，實(shí)際中常用的單位還有微法（μF）和皮法（pF），它們與法拉的關(guān)系是1μF = 10-6F ，l pF = 10-12F注意：式子叫做電容的定義式，C描述的是物體本身的特性。電量Q或者電壓U的改變，并不會(huì)改變電容C的大小，也就說(shuō)它是不成比例關(guān)系的。即使電容器不帶電，電容仍然存在，且是一個(gè)確定的量。例如，如圖所示，電容器沒(méi)有接入電路中，它的電容C=1.0F。當(dāng)然接入電路時(shí)，也要注意，加在電容上的電壓不能超過(guò)某一限度。加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞。這個(gè)極限電壓叫作擊穿電壓。不過(guò)為了讓電容器安全穩(wěn)定的工作，電容器外殼上標(biāo)的是工作電壓，或稱額定電壓，這個(gè)數(shù)值比擊穿電壓低。即額定電壓U<擊穿電壓Um課堂練習(xí)例1：有人用如圖描述某電容器充電時(shí)，其電荷量Q、電壓U、電容C之間的相互關(guān)系，請(qǐng)判斷它們的正誤，并說(shuō)明理由。解題提示：C描述的是物體本身的特性。電量Q或者電壓U的改變，并不會(huì)改變電容C的大小。例2：有一個(gè)已充電的電容器，兩極板之間的電壓為3V，所帶電荷量為4.5×10-4C，此電容器的電容是多少?將電容器的電壓降為2V，電容器的電容是多少?所帶電荷量是多少?解題提示：C描述的是物體本身的特性。電量Q或者電壓U的改變，并不會(huì)改變電容C的大小。Q1=CU1=1.5×10-4×2C=3.0×10-4C問(wèn)題2：C描述的是物體本身的特性。那電容C受那些因素影響呢？拓展學(xué)習(xí)：平行板電容器的電容知道了它和極板的正對(duì)面積，兩板間的距離，以及插入的介質(zhì)有關(guān)。（三）常見(jiàn)電容器①固定電容器：電容固定不變。常用的電容器，從構(gòu)造上看，可以分為固定電容器和可變電容器兩類(lèi)。固定電容器的電容是固定不變的。常用的有聚苯乙烯電容器和電解電容器。展示圖片介紹聚苯乙烯電容器和電解電容器。②可變電容器：通過(guò)改變兩極間的正對(duì)面積或距離來(lái)改變電容。展示圖片介紹可變電容器。前沿科技：超級(jí)電容的應(yīng)用。〖板書(shū)設(shè)計(jì)〗10.4電容器的電容一、電容器定義：①構(gòu)造：導(dǎo)體極板和絕緣介質(zhì)。②充電：使兩極板分別帶等量異種電荷。若斷開(kāi)電源，極板所帶電量Q不變。③放電：兩極板的電荷中和二、電容定義：①Q指每一個(gè)極板帶電量絕對(duì)值,U表示電容器兩板的電勢(shì)差—電壓。②單位：法拉F③C描述的是物體本身的特性。三、常用電容器〖教學(xué)反思〗電容器其實(shí)可以看成一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，應(yīng)該要和前面的學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)。聯(lián)系的切入點(diǎn)就是充放電的過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化，但是在這里切入的話，電容的定義還沒(méi)有出來(lái)，所以不太好，甚至?xí)r間也不夠用。到底在哪里切入，還有待研究。電容的物理意義的理解在上課前就意識(shí)到是個(gè)難點(diǎn)，所以采用了類(lèi)比法，幾次使用類(lèi)比法的效果都是比較理想的。

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