人教版 (新课标)8 电容器与电容教案

这是一份人教版 (新课标)8 电容器与电容教案，共4页。教案主要包含了知识与技能，过程与方法，情感态度价值观，常用电容器等内容，欢迎下载使用。


名称
电容器 电容
章节
高二必修加选修第十三章第八节
课型
新授
教学
目标
一、知识与技能
了解电容器的基本结构。知道电容器充放电过程及能量转化。知道电场能的概念
理解电容器的电容的概念及其定义并进行有关计算，表述电容的单位及符号
知道影响平板电容器电容的因素，知道电容决定式及其含义
识别常见的电容器和它们的符号
二、过程与方法
经历电容器结构和电容相关因素的探究过程，
领悟比值定义法的广泛应用
建立平行板电容器的物理模型，掌握物理实验中控制变量法
三、情感态度价值观
培养物理知识在实际生活生产中应用的意识
通过游戏等方式与他人合作
领略物理的奇妙与和谐
重点
电容的概念和定义
难点
电容的概念和定义，不是所带电量和极板间电势差决定的
关键
通过与水容器进行类比，理解电容;通过师生互动认识影响平行板电容器电容的因素
用具
7#电池一节，电容器一只，电容器示教板一块，验电器一台，平行电容器一套，感应起电机一台，烧杯两只，导线若干，泡沫塑料垫片一块，已拆纸质电容器一只，三角尺
教学过程
同学们，这是什么？杯子，烧坏，都对，但是今天要用它来装水，所以，叫它水容器。
这个又是什么呢？可能大多数同学不认识它，它是用来装电荷的，称为电容器，这节课我们来认识电容器及反映电容器容纳电荷本领大小的物理量电容。
§13.8 电容器 电容 一、电容器
所谓电容器就是指容纳电荷的装置，电路中三大元件就包括电容和电阻，是非常重要的电气元件。这些都是常见的电容器。
演示1：用一个电容器在7＃电池两端完成充、放电，观察现象
为什么会出现刚才的现象呢？我们必须知道它的内部结构和工作原理。展示：这是一个已拆开的电容器，由两层金属薄膜，中间由聚苯乙烯膜隔开，然后卷曲而成
最简单的电容器是由两个靠近且绝缘的平行金属板构成的，称为1、平行板电容器：其中两个金属板又称极板，两个金属板又彼此绝缘，这里隐含了，金属板间有绝缘物质或真空，干燥的空气，塑料片，陶瓷等都可以，这些绝缘物资统称为电介质。
事实上，任何靠近又绝缘的两个导体间，就是构成一个电容器。甚至一个孤立的导体也是。
2、结构；导体＋电介质＋导体 （类似夹心饼干）
有同学可能会想，电容器是用来装电荷的，如何往电容器里面装电荷呢？这样倒入行不行？显然不行。
我们可以把电容器接到电源两端
这时电容器上极板会积聚正电荷，下极板积聚负电荷，
演示2；通过感应起机对带验电羽的两个极板充电
电容器两个极板会带上等量导种电荷，而我们在说极板所带电荷量Q ，不是指两个极板带电量之和，而是每个极板带电量的绝对值。
板书：3、充电与放电，电量Q 每个极板所带电量的绝对值，不是2Q
对充了电的电容器怎样装电荷倒出来呢？其实很简单，将两个极板用导线相边，电荷就中和了。细心的同学会发现，这里电流的方向，与刚才还一样吗？相反，而且充、放电过程中都有短暂电流。
从第一个演示实验时，我就先对电容器充电，然后再放电，大家看到电火花，听到嗒嗒声，这些能量从哪里来？电容器里释放出来的，在充电时，电容器把电源的电能存储在电场里，我们称它为电场能，放电过程中，电场能再转化为其它形式能
我们一起总结一下，电容器充放电过程中的电量，电压电场能变化，
充电：Q↑，U↑，电场能Σ↑（场强增大？）E↑（u=Ed）
放电：Q↓，U↓， Σ↓
Q与U是什么关系呢？
实验表明：Q与U成正比，比质Q/U对一个固定电容器来讲是确定的常量，而不同电容器，这个比值一般又不一样，说明，比值Q/U反映电容器存储电荷的特性，我们称为电容器的电容。
二、电容：电容器所带电量Q 与两极板间的电势差U的比值，用C表示。
定义式：C=Q/U
介绍形象记忆：鸡蛋Q 放在杯子U上面，别放倒了
对于一个固定电容器，它装的电荷越多，则它的电势差也就越大，但这个比值Q/U却不变，也就是电容C是不变的。
对于两个不同的电容器，它们装电荷后，如果电势差一样，则它们的电量一般不同，也就是它们的Q/U一般不同，电容也不一样
我们可以用水容器比喻：
对于一个固定的水容器，它装的水量V越多，则它的水高度h也就越高，但我们知道水量与高度的比值就是水容器的截面积，这是比值是不变的，它反映了杯子的装水本领，
对于两个不同的水容器，它们装水后，如果高度一样，则它们装水量就会不同，由截面积决定，截面积越大，则装水也就越多。
V/h这个比值，就是截面积，是表示的是水容器装水本领
那么，Q/U这个比值也是电容应该表示什么呢？
电容是表示的电容器装水本领的物理量，它是不物体，它是衡量电容器的一个重要性能指标
在国际单位制中，这个指标的单位：法拉，简称法，单位符号：F，这是为了记念著名的物理学家法拉第
通常公式不仅决定了数的关系也决定了量的关系，从定义式中，可以知道：电容单位法拉和电量、电势差的单位之间关系，即1F=1C/1V=1C/V，一个电容器的带电量是1C，如果它的两个极板间的电势差是1V，则这个电容器的电容就是1F。
法拉这个单位很大，我们常用的单位是微法（F）和皮法（pF），
F=10-6F 1pF＝10-12F
电容有没有方向？没有。矢量还是标量？标量
水容器的截面积与装的水量V和装水的高度h是没有关系的，是由由杯子自身因素形状，大小等决定的
同理，电容器的电容是由装的电量Q和电势差U决定的吗？
电容不是由电容器所装的电量和它的两极板间的电势差所决定的，而是由电容本身因素决定的。我们不能说：一个电容器的电量和它所装的电荷量成正比，和它两极板间的电势差成反比。但是电容可以由所装的电量和它的两极板间的电势差的比值来计算。
这一章里，我们还遇到过哪几个物理量的是通过比值定义的？而且情况类似。
电场强度E=F/q ，电势差U=W/q
如果在t1时刻电容器所带电量是Q，电势差是U，如果在t2时刻电容器所带电量增加Q，两极间的电势差增加U，它的电容是不会变的
即t1时刻电容C=Q/U，t2时刻电容C=(Q+Q)/(U+U)，即Q/U=(Q+Q)/(U+U)
可得(U+U) /U=(Q+Q)/ Q 得Q/ Q=U /U，即Q/U=Q/U＝C。
下面我们来看一道有关电容的计算题：
例1：一个电容器的带电量是2.5×10－5C，两极电势差是5V。带电量增加0.5×10－5C后的电势差增加多少？能不能这样一直增加电量到无穷大？如果这个电容器在充电开始时刻或放电结束时刻，电容为多少？
由电容的定义式：C=Q/U＝Q/U得U＝UQ/ Q＝1V
能不能一直这样往里装电荷？显然电容器的带电量有一个极限，电势差也有一个最大值，大于这个最大值时，电容器就会被击穿，破坏了结构，不能再用了。这个极限电压称为击穿电压。正常工作时电压要比击穿电压低，称为额定电压。电容器上一般都标出这个电容器的电容和额定电压。
这个电容器的电容在充电开始和放电结束时，电容不变，均为5F。因为电容器的电容不是由电量和电势差决定的。
可能有同学想，电容器的电容应该有什么来决定的呢？是由电容的本身结构决定的，这些结构的因素中有，正对面积的变化，极板间距的变化，中间有无电介质和电介质的不同。
下面我们通过一个实验来研究一下简单的电容器：三、平行板电容器
演示3：静电计是一种测量电势差的装置，由验电器改装而成的，将电容器两个极板用导线分别接到验电器的金属球和外壳上，这时验电器的指针张角就反映了两个极板的电势差的大小，张角越大，电势差也越大，由电容的定义我们知道，在电量不变的时候，电势差增大，电量和电势差的比值（电容）就越小。张角大电容小。我们采用控制变量法进行实验：
演示3.1：在电量Q、距离d等其他物理量不变时，只改变电容器的正对面积S，观察电容的大小的变化，研究出电容和极板正对面积之间的关系。S增大，电容增大
演示3.2：在电量Q、正对面积S等其他物理量不变时，只改变电容器的两极板间距d，观察电容的大小的变化，研究出电容和极板间距之间的关系。d增大，电容减小
演示3.2：在电量Q、正对面积S和间距d等其他物理量不变时，只改变电容器的两极板间的电介质，观察电容的大小的变化，研究出电容和介电常数之间的关系。
介电常数就是放入的电介质之后电容变为原来的倍数，用表示。
定性的实验结论：Q不变时，介电常数↑，正对面积S↑，极板间距d↓，电容C↑
精确实验表明：平行板电容器的电容C跟介电常数成正比，跟正对面积成正比，跟极板间距离成反比，决定式：
式中的k为静电力常量
如果有一个1F的电容器，由两块平行的金属板和空气电介质组成，一般说来，电容器的电容是由两个导体的大小和形状，两个导体的相对位置及极板间的电介质决定的。
小游戏：请同学伸出双手，像我这样，双手表示电容器的两个极板，请你让这个电容器的电容变小，有哪些方法？试着比划比划。
最后我们来看看几个常用的电容器
四、常用电容器
在电路图中，电阻的符号是一个长方形，电容器的符号是用最简单的电容器——平行板电容器作为形象代言人：
按构造分：固定电容器和可变电容器
固定电容器中常用的有聚苯乙烯电容器和电解电容器，其中电解电容器的电介质是氧化膜，很薄，电容较大。但有正负极，不能接错，它的符号也是一般电容器不同，正极是一小空心长方形。要注明＋、—，
可变电容器由两组铝片组成，一组固定不动，称为定片，另一组可以转动，称为动片，当动片旋出时，正对面积减小，它的电容就减小了。它的符号是在电容器符号上加一箭头。
电容器被广泛应用在实际生活生产中，有许多电容式传感器，同学们可以看阅读材料
小结
1.电容器的结构和充放电，伴随能量变化2.电容的概念和定义式3.电容的决定因素
巩固
电容器在充电后，分别在电源与极板断开、相连情况下，电容如何变化？ 4
作业
课本：练习七1-4 第2小题 单位不正确 1F的电容器的面积可覆盖宁波六区一半
板书
§13.8 电容器 电容
一、电容器：
平行板电容器，两个靠近且绝缘的平行金属板
结构；导体＋电介质＋导体
电场能：存储在电场中的电能
充电：Q↑，U↑，电场能E↑
放电：Q↓，U↓， E↓
二、电容
定义：电容器所带电量和两极板间的电势差的比值 C=Q/U＝Q/U
单位：法拉，F 1F=10－6F=10－12pF
电容是表示的电容器装水本领的物理量电容不是由电容器所装的电量和它的两极板间的电势差所决定
三、平行板电容器
电容的决定因素：S、d、，C
决定式：
四、常见电容器
固定 纸质 电解 陶瓷
可变 半可变