习题第二课时教案

《电容器和电容》教学设计

（一）知识与技能

1、知道电容器的基本结构，认识常见电容器

2、了解电容器充电和放电过程

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

1、定义电容器的电容，加深对比值定义法的认识

2、经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，尝试用科学探究方法研究物理问题

（三）情感态度与价值观

通过决定电容因素的探究活动，培养学生参与科学探究活动的热情和实事求是的科学态度

【教学重点】掌握电容的概念、定义式及平行板电容器的电容决定式。

[来源:Zxxk.Com]

【教学难点】电容的引入与理解和探究影响平行板电容器电容大小因素的实验

【教学过程】

引入：丝绸和玻璃棒摩擦可以产生很多静电，那么有没有办法将这些静电像水一像储存起来呢？到底能不能呢？现在请三位同学和老师合作探究一下，这是两个一模一样的碗，在中间我们我们放上一层塑料纸，然后将两个碗重叠起来，相互靠近，注意虽然两个碗相互靠近，但是是彼此绝缘的哟！请一位同学用一只手托着碗，另一只手与其他两位同学手拉手，为了方便老师在这里引了一条锡箔纸带，再次用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒和锡箔纸带接触，一段时间后，让最后一位同学触摸中间的碗。采访一下最后一位同学有什么样的感受（有一种触电的感觉）。感谢这三位同学为了探究科学被电了，可见我这个碗就有储存电荷的能力，我们把这种能够储存电荷的容器称之为电容器。今天这节课我们就一起来学习本章的第六节-------《电容器和电容》。

过渡：电容器到底是什么样的元件？作用、构造是什么？

一、电容器

1、作用：电容器就是容纳电荷和电能的容器。

过渡：电容器的构造大家觉得是什么？其实通过老师自己DIY的这个电容器应该可以很形象地知道，两个碗都是金属做的对吧，而且相互靠近，但中间又必须是绝缘的，所以它的符号也很形象（两条平行线加两条引线）

2、构造：这两个相互靠近的导体叫做电容器的极板，中间的绝缘物质叫做电介质。高中阶段我们主要研究最简单的两块彼此隔开平行放置的金属板——平行板电容器。

过渡：刚才那是老师自己做的一个电容器，要不要尝试一下厂家正规生产的电容器，不敢了？为了科学老师也是拼了，一只手握住导线一端的金属部分，没感觉，为什么呢？（因为还没有形成通路）所以老师刚才叫那三位同学一定要手拉手，还有一只手来握另一根导线，同学们看我的手的反应，没反应是怎么回事呢？(没有电，没充电嘛！)没充电，电容器里当然就没有电，虽然它有储存电荷的本领，但是现

在没电，就像家里的水桶，，可以容纳水，但是里面不一定有水一样。那么想要电容器带上电荷，我们必须充电，所以电容器的两个最基本的工作过程第一个就是充电过程，充电怎么充呢？直接将它接在电源的两极上，这样就使得电容器的两极板带上等量异种电荷，在这个过程中有短暂的充电电流a→b

3、充电过程：使得电容器的两极板带上等量异种电荷的过程，在这个过程中有短暂的充电电流a→b 充电后电容器的两极板间就有了电荷而且极板上有了电荷量，在这里要也别强调我们所说的电容器的电荷量指电容器的任意一个极板所带电量的绝对值。

过渡：电容器还有一个重要的工作过程就是放电过程，充电完成后的电容器用一根导线将政府极板连接起来，负极板的电子就会通过导线向正极板运动，与正极板的正电荷中和。

4、放电过程：

使电容器两极板上的电荷中和的过程叫放电过程。在这个过程中也会有短暂的放电电流b→a

过渡：不同的水桶，容纳水的本领不同，电容器也一样，不同的电容器容纳电荷的本领也不一样，在物理上我们用电容量（简称电容）来描述，那么到底电容是怎么来定义的呢？

我们可以用类比法来理解学习，不同的水容器容纳谁的本领不同，比如：这样两种水容器，h相同时，S越大容纳水的体积V越大，在这里我们可以用V/h来度量这两种容器的容纳本领，水的体积V类比到电容器里来就对应了电容器的电荷量Q，水的高度就对用了电容器的两极板电势差U，则我们就用Q/U的比值来表征电容器的储存本领。

二、电容

1、定义：电容器所带的电量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：C=Q/U 3、单位：法拉（F）还有微法（F）和皮法（pF）

1F=10-6F=10-12pF 4、物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的,与电容器的Q和U无关。

【课堂训练1】如图所示，是描述对给定的电容器充电时极板上带电量Ｑ极板间电压Ｕ和电容Ｃ之间的关系的图象，其中正确的是（

）

过渡：电容器的电容与极板间的电压、极板所带的电荷量无关，那与什么因素有关呢？下面我们以平行板电容器为例来研究一下。

三、平行班电容器的电容

1、猜想：平行板电容器的电容跟哪些因素有关？

两极板间的距离d

两极板间的正对面积S

是否插入电介质或电介质的种类。

2、方法：控制变量法

静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差。

3、实验结论：

在Q和d不变时，S越小，U越大。由C=Q/U可知：C越小。

在Q和S不变时，d减小，U减小。由C=Q/U知：C增大。

在Q、

d和S不变时，插入电介质（ε增大），U减小。由C=Q/U知：C增大。

平行板电容器的电容C与介电常数ε成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比。

4、平行板电容器电容的决定式：

C





S

（真空

ε

=1

）

4kd

k静电力常量

d 板间距离

S两极板正对面积

ε介电常数（描述两导体间绝缘介质特性）

【课堂训练2】平行板电容器充电后，与电池两极断开连接，当两极板间的距离减小时（ ）

A．电容器的电容C变大 B．电容器极板的带电量Q变大

C．电容器两极间的电势差U变大 D．电容器两极板间的电场强度E不变

课后思考：

若上题中的电容器充电后，不与电源断开，当减小极板间的距离时，U、C、Q、E的变化情况。

过渡：在我们的日常生活中根据不同的需要有各种各样的电容器，按照电介质的分类。。。。。。

这上面的电容一般的是固定的，有的点电容器的结构可以改变比如。。。。。。所以按照电容器的结构我们还可以分为可变电容器和固定电容器。

四、常见的电容器

1、电容器的分类：

（1）按电介质分为：纸质电容器，云母电容器，电解电容器，陶瓷电容器等

（2）按构造分为：固定电容器，可变电容器等。

过渡：同学们请看这种电容器同学们可以看到什么？100微法，25伏，这就是电容器的两个重要的指标，电容和额定电压，这里还要指出一个重要的物理量击穿电压，也就是加在电容器两极上的极限电压。超过这个值电容器中的绝缘介质就有可能被击穿。所以工作电压 ≤

额定电压 < 击穿电压 2、电容器的常见指标：额定电压和电容。

击穿电压：加在电容器两极上的极限电压

工作电压 ≤

额定电压 < 击穿电压