物理必修 第三册电容器的电容课堂教学课件ppt

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4.电容器的电容目 录 01.基础知识·准落实02.核心要点·快突破03.教学效果·勤检测04.课时训练·提素能基础知识·准落实梳理归纳 自主学习 01知识点一　电容器1. 电容器：由任何两个彼此 ⁠又相距很近的导体组成。2. 平行板电容器：由两个相距很近的平行 ⁠中间夹上一层绝缘物质组成。3. 电介质：两极板间夹的 ⁠物质。绝缘　金属板　绝缘　知识点二　电容　常用电容器1. 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 ⁠ ⁠之比。 （3）物理意义：表征电容器储存 ⁠的特性。（4）单位：在国际单位制中，电容的单位是 ，简称 ，符号是 ，常用单位有微法（μF）和皮法（pF）。1 μF＝ F；1 pF＝ F。电势差U　 电荷　法拉　法　F　10－6　10－12　2. 电容器的额定电压和击穿电压（1）额定电压：电容器外壳上标的 ⁠电压。（2）击穿电压：电容器不被击穿的 ⁠电压。工作　极限　3. 平行板电容器[拓展学习]（1）结构：由两块彼此 、互相 ⁠的平行金属板组成的电容器。（2）平行板电容器的电容与各决定因素之间的关系：平行板电容器的电容与两平行极板正对面积S成 ，与电介质的相对介电常数εr成 ，与极板间距离d成 ⁠。（3）表达式：C＝ ，式中k为静电力常量。绝缘　靠近　正比　正比　反比　  【情景思辨】　如图所示的是电容器充电的过程。（1）电容器充电的过程，两块不带电的金属板跟电源连接，最后金属板上带了等量的异种电荷。 （　√　）（2）电容器充电过程中两极板间电场强度不断增大。 （　√　）（3）放电后的电容器所带电荷量为0，电容也为0。 （　×　）（4）电容器的电容表示电容器容纳电荷的多少。 （　×　）（5）电容器的电容与电容器所带电荷量成正比。 （　×　）√√×××核心要点·快突破互动探究 深化认知 02要点一　实验：观察电容器的充、放电现象1. 实验器材：直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表及单刀双掷开关、导线。2. 实验电路3. 实验步骤①根据实验电路图连接电路。②把开关S接1，此时电源给电容器充电，观察电压表和电流表的示数变化情况，记录在表格中。③把开关S接2，此时电容器对电阻R放电，观察电压表和电流表的示数变化情况，记录在表格中。④断开开关，拆除电路，整理实验器材。4. 实验表格及记录 先使开关S与1接通，待充电完成后，再把开关S与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I-t图像如图乙所示。已知图线与时间轴围成的面积表示电荷量，根据图像估算出电容器整个放电过程中释放的电荷量为 ⁠ C，该电容器电容为 μF。（结果均保留三位有效数字）3.04×10－3　507　  1. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关S与1端相连，电源向电容器充电；然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。与电流传感器相连接的计算机（图中未画出）可记录电流随时间变化的I-t图像，规定逆时针的电流流向为正。图乙是某次实验中与电流传感器相连接的计算机所记录的I-t图像，可判断出该图像记录的是电容器的 过程（选填“充电”或“放电”）。请你用语言描述在此过程中电流随时间如何变化： ⁠。解析：由题图乙所示I-t图像可知，电流为正值，则电流流向沿逆时针方向，与电源提供的电流方向一致，即该图像记录的是电容器的充电过程，电容器所带电荷量逐渐增加。由图像可知，在此过程中，电流随时间的增加逐渐减小到零，且电流减小得越来越慢。充电　电流随时间的增加逐渐减小到零　2. 如图所示的实验电路，可研究电容器的充、放电。先使开关S与1端相连，电源给电容器充电，然后把开关S掷向2端，电容器通过电阻R放电。（1）电容器在充电的过程中，电容器所带电荷量 ⁠。B　解析：电容器在充电的过程中，两板之间电压升高，电容器的电容不变，则电容器的电荷量增加，故选B。（2）电容器在放电的过程中，电容器的电容 ⁠。解析：电容器的电容由电容器本身特性决定，与电容器是否正在充、放电及带电荷量无关，则电容器在放电的过程中，电容器的电容不变，故选A。A　（3）传感器将电流信息传入计算机，屏幕上显示出电流随时间变化的I-t曲线，该图像 （选填“是”或“不是”）一条直线。 不是　要点二　对电容的理解【探究】全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线。该种电车没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的数十秒内可充满电并持续行驶，刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再使用。思考：当超级电容充电时，电容器的电荷量增加，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？提示：增大；不变。     1. 某一电容器中所带电荷量和两端电压之间的关系图线如图所示，如果该电容器两端的电压从40 V降低到36 V，电容器的电荷量减少了（　　） 2. 一个超级电容器（3 000 F　2.7 V）如图所示，下列关于该电容器的说法中正确的是（　　） 要点三　平行板电容器的动态分析【探究】　在研究“影响平行板电容器电容大小的因素”的实验中，连入了静电计。（1）静电计的作用是什么？提示：用静电计测量已经充电的平行板电容器两极板间的电势差U，从指针偏转角度的大小可推知U的大小。（2）当两极板间的距离d发生变化时，极板上电荷量有何特点？提示：保持不变。【归纳】1. 平行板电容器的两类动态问题（1）电容器始终连接在电源两端。（2）电容器充电后断开电源。2. 两类动态问题中各物理量的关系【典例3】　（多选）如图所示为“研究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验装置，以下说法正确的是（　　）  规律方法电容器动态变化问题的分析步骤（1）明确电容器与电源的连接情况，从而确定是电压不变还是电荷量不变。      2. （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所示。接通开关S，电源给电容器充电（　　） 教学效果·勤检测强化技能 查缺补漏 031. 全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线，没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的数十秒内可充满电并持续行驶，刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再使用，如图所示的电车使用的是规格为“3 V　12 000 F”的电容器，下列说法正确的是（　　） 2. 一个电容器带电荷量为Q时，两极板间电压为U，若使其带电荷量增加4.0×10－7 C时，它两极板间的电势差增加20 V，则它的电容为（　　） 3. 飞机油箱内的油量是估计其续航时间和确保飞行安全的重要参数。一种电容式测量飞机油箱内油量的装置如图所示，油箱内置圆筒形电容器，电容的变化反映了油面高度的变化。下列说法正确的是（　　） 4. 如图所示为某一电容器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，下列说法正确的是（　　）  04课时训练·提素能分层达标 素养提升考点一　电容器的充放电　电容1. 某电容器上标有“1.5 μF　9 V”字样，则表示该电容器（　　）解析：　电容器上标有“1.5 μF 9 V”字样，说明电容器的电容是1.5 μF，是电容器本身的特性，与所加电压无关，电压是9 V或4.5 V时，电容都是1.5 μF，A、D错误；9 V是电容器的额定电压，即能承担的最大电压，不是只有在9 V的电压时，电容器才能正常工作，B错误；9 V是电容器的额定电压，即能承担的最大电压，所加的电压不能超过9 V，但9 V不是击穿电压，C正确。2. a、b两个电容器如图甲所示，图乙是它们的部分参数。由此可知，下列关于a、b两个电容器的说法正确的是（　　）解析：　由题图乙可知，a电容器的电容为C1＝1 000 μF，b电容器的电容为C2＝10 000 μF，所以a、b两个电容器的电容之比为1 000∶10 000＝1∶10，A、B错误；a电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q1＝C1U1＝1 000×10－6×80 C＝0.08 C，b电容器正常工作时最多能容纳的电荷量为q2＝C2U2＝10 000×10－6×10 C＝0.1 C，故C正确，D错误。3. 根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器。通常大地带有50万库仑左右的负电荷，而地球上空存在一个带正电的电离层， 这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为300 kV左右。地球的电容约为（　　） 4. 电容器是一种重要的电学元件，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，电容器能存储电荷，电容器存储电荷的特性可以用电容C来描述。如图所示为研究电容器充、放电的实验电路图。实验时，先使开关S掷向1端，电源E对电容器充电；经过一段时间，把开关S掷向2端，电容器与电阻R相连，电容器放电。在开关S接通2端后的极短时间内，下列说法正确的是（　　）解析：　开关S掷向1端时，电源给电容器充电，电容器两极板所带电荷量及两极板间电压均增大。开关S掷向2端后的极短时间内，电容器对电阻R放电，电容器两极板所带的电荷量减小，两极板间电压也减小，直至最后减小为0，故B正确，A、C、D错误。考点二　电容器的动态分析5. （多选）在手机塑料壳的生产线上，用如图所示装置监控塑料壳的厚度。两个完全一样的金属板A、B，平行、正对、水平固定放置，A在上、B在下，通过导线接通电源一段时间后断开开关，让塑料壳匀速通过A、B间，当塑料壳变厚时（　　） 6. 如图所示，M、N两金属板竖直放置，使其带电，悬挂其中的带电小球P偏离竖直方向。下列措施会使OP悬线与竖直方向的夹角增大的是（P球不与金属极板接触）（　　） 7. 如图所示，平行板a、b组成的电容器与电阻R、电池串联，在平行板电容器中的P点处固定放置一带负电的点电荷，b板接地，现将电容器的b板向下稍微移动，则（　　） 8. 如图所示，平行板电容器的两个极板为A、B，B板接地，A板带有电荷量＋Q。板间电场中有一固定点P，若将B板固定，A板下移一些，或者将A板固定，B板上移一些，在这两种情况下，下列说法正确的是（　　）   9. 如图甲，先将开关S掷向1，给平行板电容器C充电，稳定后把S掷向2，电容器通过电阻R放电，电流传感器将电流信息导入计算机，屏幕上显示出电流I随时间t变化的图像如图乙所示。将电容器C两板间的距离增大少许，其他条件不变，重新进行上述实验，得到的I-t图像可能是（　　） 10. （多选）如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，C表示电容器的电容、U表示正负极板间的电势差、Q表示电容器所带的电荷量、E表示两板间的电场强度。正极板保持不动，将负极板缓慢向左平移一小段距离l0，则图中关于各物理量与负极板移动距离x的关系图像中正确的是（　　） 11. （多选）目前智能手机普遍采用了电容触摸屏，如图所示为某设备的电容触摸屏示意图，当用户手指触摸电容触摸屏时，手指和工作面形成一个电容器，工作面上接有高频信号，控制器通过测定电流，便可精密确定手指位置。对于电容触摸屏，下列说法正确的是（　　）   13. 在“观察电容器的充、放电现象”实验中，电路如图甲所示。（1）将开关S接通1，电容器的 　　（选填“上”或“下”）极板带正电，再将S接通2，通过电流表的电流方向向 　　（选填“左”或“右”）。上　　左解析：开关S接通1，电容器充电，根据电源的正负极可知电容器上极板带正电；开关S接通2，电容器放电，通过电流表的电流向左。（2）若电源电动势为10 V，实验中所使用的电容器如图乙所示，充满电后电容器正极板带电荷量为 　 　C（结果保留两位有效数字）。3.3×10－2　解析：充满电后电容器所带电荷量Q＝CU＝3 300×10－6 F×10 V＝3.3×10－2 C。（3）下列关于电容器充电时，电流i与时间t的关系、所带电荷量q与两极板间的电压U的关系正确的是 　　。A 谢谢观看!