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2019-2020年高中物理 2.4《電容器 電容》導學案 滬科版選修3-1 　學習目標 1．知識目標 ?、僦朗裁词请娙萜饕约俺Ｓ玫碾娙萜?。 　 ②理解電容器的電容概念及其定義，并能用來進行有關(guān)的計算。 　 ③知道公式及其含義，知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)。 　　 ④會對平行板電容器問題的動態(tài)分析。 　 2．能力目標 　　 ①知道利用比值法定義物理量。 　 ②學會在實驗中用控制變量法的實驗方法，提高學生綜合運用知識的能力。 　3．情感目標 　　結(jié)合實際，激發(fā)學生學習物理的興趣。 學習重點 　　電容的概念。 學習難點 　　電容的定義和引入。 　 對平行板電容器的動態(tài)分析。 自主學習 1．兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)，就組成一個最簡單的電容器，叫做___________．實際上，任何兩個__________________ 又_______________ 的導體，都可以看成一個電容器． 2．電容器________________與電容器________________的比值，叫做電容器的電容．表達式C＝______，國際單位制中單位__________，簡稱____________ ，符號________________． 常用較小單位 lμF＝________F，l pF＝________F．電容是表示電容器____ ____ 的物理量． 3．平行板電容器極板正對面積為S，極板間距為d，當兩極板間是真空時，電容C _________，當兩極板間充滿相對介電常數(shù)為εr，的電介質(zhì)時，電容C ________________． 4．常用電容器從構(gòu)造上看，可分為________________和________________ 兩類．常用的固定電容器有______________和_________________ ． 同步導學 例1：有一充電的平行板電容器，兩板間電壓為3 V，使它的電荷量減少3l0-4C，于是電容器兩極板間的電壓降低1/3，此電容器的電容量 μF，電容器原來的帶電荷量是 C，若把電容器極板上的電荷量全部放掉，電容器的電容量是 μF． 解析：①電容器兩極板間電勢差的變化量為 ，由有 ②設(shè)電容器原來帶電荷量為Q，則Q＝CU＝1.510-43＝4.510-4C. ③電容器的電容是由電容器本身因素決定的，與是否帶電、帶多少電荷量無關(guān)，所以電容器放掉全部電荷后，電容仍然是150μF． 例2：當一個電容器所帶電荷量為Q時，兩極板間的電勢差為U，如果所帶電荷量增大為2Q，則 ( ) A．電容器的電容增大為原來的2倍，兩極板間電勢差保持不變 B．電容器的電容減小為原來的1／2倍，兩極板間電勢差保持不變 C．電容器的電容保持不變，兩極板間電勢差增大為原來的2倍 D．電容器的電容保持不變，兩極板間電勢差減少為原來的1／2倍 解析：本題考查對電容器電容定義式的理解，應明確：對某一電容器而言，其電容的大小，決定于它的結(jié)構(gòu)，與其所帶的電荷量及兩極板間的電勢差無關(guān)． 由于電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變，故其電容也不變．由電容的定義式C＝Q/U可知，當所帶的電荷量增大為2Q時，兩極板間的電壓也相應增大為2U，故本題應選C． 點評：電容器的電容是用比值法定義的，本章中學過的用比值法定義的物理量還有：電場強度、電勢差，以前學過的用比值法定義的物理量有：壓強、密度等．從中了解在物理學中是怎樣來表征事物的某一特性或?qū)傩缘模? 例3 (xx年全國高考試題) 對于水平放置的平行板電容器，下列說法正確的是( ) A．將兩極板的間距加大，電容將增大 B．將兩極扳平行錯開，使正對面積減小，電容將減小 C．在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷板，電容將增大 D．在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大 解析：根據(jù)，影響平行板電容器的電容大小的因素有：①正對面積增大，電容增大；②兩板間距增大，電容減?。虎蹆砂彘g放入電介質(zhì)，電容增大；④兩板間放入金屬板，相當于減小平行板的間距，電容增大．所以選項B、C、D正確． 點評： 這是一道關(guān)于電容器的電容的基本題，電容器的電容是由本身的結(jié)構(gòu)來決定的．空氣的介電常數(shù)接近于1，其它各種絕緣體的介電常數(shù)都大于1，所以空氣電容中插入任何絕緣體，其電容都增大． 例4連接在電池兩極上的平行板電容器，當兩極板間的距離減小時，則（ ） A．電容器的電容C變大 B．電容器極板的帶電荷量Q變大 C．電容器兩極板間的電勢差U變大 D．電容器兩極板間的電場強度E變大 解析：這是一道考查對電容器的有關(guān)物理量理解的問題．平行板電容器的電容，當兩極板間的距離d減小時，C增大，由于兩極板連接在電池兩極上，則兩極板間的電勢差U保持不變，電容器所帶電荷量變大，兩極板間的電場強度　變大．選項A、B、D正確． K m 例5 如圖所示，兩板間距為d的平行板電容器與一電源連接，開關(guān)S閉合，電容器兩板間的一質(zhì)量為m，帶電荷量為q的微粒靜止不動，下列各敘述中正確的是 （ ） A．微粒帶的是正電 B．電源電動勢的大小等于 C．斷開開關(guān)S，微粒將向下做加速運動 D．保持開關(guān)S閉合，把電容器兩極板距離增大，將向下做加速運動 解析： 粒子受重力和向上電場力作用而靜止，兩板間的電場方向向下，所以粒子帶負電；由于粒子處于平衡狀態(tài)時有，電源電動勢；斷開開關(guān)S，電容器的帶電荷量不變，根據(jù)，極板間電場沒有改變，微粒仍將靜止不動；保持開關(guān)閉合，電容器兩極板間電壓不變，兩極板的距離增大，根據(jù)得極板間電場的電場強度變小，微粒將向下做加速運動．所以選項B、D正確． 例6(1997年上海市高考試題) 如圖所示，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點，自A板上方相距為d的P點由靜止自由下落(P、M、N在同一豎直線上)，空氣阻力忽略不計，到達N孔時速度恰好為零，然后沿原路返回，若保持兩極板間的電壓不變，則 （ ） d d P M N B A A．把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回 B．把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落 C．把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后仍能返回 D．把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點自P點自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落 解析：平行金屬板與電源兩極相連，則兩極板間電勢差U保持不變．帶電質(zhì)點由P運動到N的過程中，重力做功與電場力做相等． 若把A板向上平移一小段距離，質(zhì)點速度為零的位置仍為N孔，且能返回；若把A板向下平移一小段距離，質(zhì)點速度為零的位置仍為N孔，且能返回． 若把B板向上平移一小段距離，質(zhì)點速度為零的位置在N孔之上，且能返回；若把B板向下平移一小段距離，質(zhì)點到達N孔時將在一豎直向下的速度，即將穿過N孔繼續(xù)下落．所以選項A、C、D正確． 同步檢測 1．下列關(guān)于電容器和電容的說法中，正確的是 ( ) A．根據(jù)C=Q／U可知，電容器的電容與其所帶電荷量成正比，跟兩板間的電壓成反比 B．對于確定的電容器，其所帶的電荷量與兩板間的電壓(小于擊穿電壓且不為零)成正比 C．無論電容器的電壓如何變化(小于擊穿電壓且不為零)，它所帶的電荷量與電壓比值恒定不變 D．電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與加在兩板上的電壓無關(guān) 圖1—7—5 2．如圖1—7—5所示，在開關(guān)S閉合時，質(zhì)量為m的帶電液滴處于靜止狀態(tài)，那么，下列判斷正確的是 ( ) A．開關(guān)S斷開，極板上電荷量將減小，電壓降低 B．開關(guān)S斷開，極板間距離減小，則極板上電荷量減小 C．開關(guān)S斷開．極板間距離減小，則極板間的電壓減小 D．開關(guān)S斷開，極板間距離減小，則帶電液滴向下運動 3．如圖l—7—6中，是描述電容C、帶電荷量Q、電勢差U之間的相互關(guān)系的圖線，對于給定的電容器，關(guān)系正確的是 ( ) 圖l—7—6 4．電容器A的電容比電容器B的電容大，這表明 ( ) A．A所帶的電荷量比B多 B．A比B有更大的容納電荷的本領(lǐng) C．A的體積比B大 D．兩電容器的電壓都改變1 V時，A的電荷量改變比B的大 圖l—7—7 5．如圖1—7—7所示，先接通S使電容器充電，然后斷開S．當增大兩極板間距離時，電容器所帶電荷量Q、電容C、兩板間電勢差U，電容器兩極板間場強E的變化情況是 ( ) A．Q變小，C不變，U不變，E變小 B．Q變小，C變小，U不變，E不變 C．Q不變，C變小，U變大，E不變 D．Q不變，C變小，U變小，E變小 圖l—7—8 6．平行金屬板A、B組成的電容器，充電后與靜電計相連，如圖1—7—8，要使靜電計指針張角變大．下列措施中可行的是 ( ) A．A板向上移動 B．B板向右移動 C．A、B之間插入電介質(zhì) D．使兩板帶的電荷量減小 7．如圖1—7—9所示，A、B是平行板電容器的兩個極板，B板接地，A板帶有電荷量+Q，板間電場中有一固定點P，若將B板固定，A板下移一些；或者將A板固定，B板上移一些，在這兩種情況下，以下說法中正確的是 ( ) 圖l—7—9 A．A板下移時，P點的電場強度不變，P點電勢不變 B．A板下移時，P點的電場強度不變，P點電勢升高 C．B板上移時，P點的電場強度不變，P點電勢降低 D．B板上移時，P點的電場強度減小，P點電勢降低 8．一個平行板電容器，當其電荷量增加ΔQ＝1.010-6C時，兩板間的電壓升高ΔU＝10 V，則此電容器的電容C＝ F．若兩板間電壓為35 V，此時電容器的帶電荷量Q＝ C. 9．平行板電容器兩板間距為4cm，帶電5.010-8C，板間電場強度為4.5104N／C，則其電容C＝ F，若保持其他條件不變而使兩板正對面積減為原來的1/4，則其電容變?yōu)? ． 10．如圖l—7—10所示，平行放置的金屑板A、B組成一只平行板電容器，對以下兩種情況： 圖l—7—10 (1)保持開關(guān)S閉合，使A板向右平移錯開一些； (2)S閉合后再斷開，然后使A板向上平移拉開些． 討論電容器兩扳間的電勢差U、電荷量Q、板間場強E的變化情況． 11．如圖1—7—11中．下列幾種電路情況中有無電流?若有電流，電阻R上電流方向如何? 圖l—7—11 ①合上開關(guān)S瞬間； ②合上S后又將電容器C的兩板距離增大．  學后反思： 你對學案的意見： 課后作業(yè)： 　　問題與練習1、2、3、4 2.4 電容器 電容 學案導學參考答案 自主學習：1.平板電容器 、 彼此絕緣 、 相互靠近、 2.帶電荷量Q 、 兩板間電壓U 、 Q/U、 法拉 、 法、 F、10、10、容納電荷本領(lǐng) 3.固定電容、可變電容、電解質(zhì)電容 同步檢測答案：1.BCD 2.C 3.AD 4.BD 5.C 6.AB 7.AC 8.1.010 3.510 9.28pF 7pF 10.(1)U保持不變、Q變小、E不變 （2）Q不變、E不變、U增大 11.（1）從A經(jīng)R到B （2）由B經(jīng)R到A