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《電容器的電容》學(xué)案設(shè)計(jì) 一、學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．知道什么是電容器，感知電容器的充、放電現(xiàn)象； 2．理解電容器的電容概念及其定義方法，掌握電容的定義公式、單位，并會(huì)用來(lái)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算； 3．通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解影響平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，了解平行板電容器的電容公式，認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電容器，知道改變平行板電容器的電容大小的方法； 4．會(huì)對(duì)平行板電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析。 二、學(xué)習(xí)重難點(diǎn) 學(xué)習(xí)重點(diǎn)：電容的概念； 學(xué)習(xí)難點(diǎn)：電容的概念；影響平行板電容器電容大小的因素。 三、自主學(xué)習(xí)過(guò)程 目標(biāo)一：知道什么是電容器，認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電容器，感知電容器的充、放電現(xiàn)象； 請(qǐng)你仔細(xì)閱讀教材“電容器”的內(nèi)容并觀察拆開(kāi)的一個(gè)電容器，完成以下問(wèn)題： 1．構(gòu)造：兩個(gè)相距很近的________中間夾上一層__________，就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫做___________。實(shí)際上，任何兩個(gè)彼此_________又_________的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器。 請(qǐng)你觀看PPT，認(rèn)識(shí)充放電過(guò)程的特點(diǎn)。 2．充電：把電容器的一個(gè)極板與電池組的正極相連，另一個(gè)極板與負(fù)極相連，兩個(gè)極板就分別帶上了________電荷，這個(gè)過(guò)程叫充電。充電過(guò)程中由電源獲得的__________儲(chǔ)存在電容器中。 3．放電：用__________把充電后的電容器的兩極板接通，兩極板上的電荷中和，電容器又不帶電了，這個(gè)過(guò)程叫放電。放電后，__________轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 目標(biāo)二：理解電容器的電容概念及其定義方法，掌握電容的定義公式、單位，并會(huì)用來(lái)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算； 請(qǐng)你仔細(xì)閱讀教材“電容”的內(nèi)容，完成以下問(wèn)題： 1．定義：一個(gè)電容器所帶的___________與電容器兩極間的_________的比值，叫做電容器的電容。 2．定義式：C＝ 。 3．物理意義：電容器的電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為 時(shí)電容器要帶的電荷量，需要電荷量多，表示電容器的電容 ，電容是電容器 的物理量。 4．單位：國(guó)際單位制中，電容的單位是________，簡(jiǎn)稱(chēng)________，符號(hào)是________。常用的單位還有________、________。如果一個(gè)電容器帶1C的電量時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差是1V，這個(gè)電容器的電容就是______。1uF=_____F；1PF=______F。 特別提醒：電容器的電容大小是由本身的特性決定的，與極板間電壓以及電容器帶電多少，帶不帶電荷無(wú)關(guān)。 目標(biāo)三：通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解影響平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，了解平行板電容器的電容公式，認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的電容器，知道改變平行板電容器的電容大小的方法； 1．實(shí)驗(yàn)探究決定大小的因素 實(shí)驗(yàn)1：保持極板上的電荷量Q不變，兩極板間的距離d也不變，改變兩個(gè)極板的正對(duì)面積S，觀察 得知兩極板間電勢(shì)差的變化，判斷電容C與正對(duì)面積S的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)2：保持Q、S不變，改變距離d，采用第一個(gè)的方法，判斷C與d的關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)3：保持Q、S、d都不變，在兩極板間插入電解質(zhì)，判斷電介質(zhì)的存在對(duì)電容C的影響。 電容決定式： 。（說(shuō)明k、εr的物理意義） 2．請(qǐng)你仔細(xì)閱讀教材“平行板電容器的電容”的內(nèi)容，完成以下問(wèn)題： 平行板電容器的電容表達(dá)式C= ，式中各字母代表的物理量分別是；真空中的介電常數(shù)等于 ，所有介質(zhì)的介電常數(shù)均 1。由靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)可推知兩導(dǎo)體間 的大小。 3．仔細(xì)閱讀教材“常用電容器”的內(nèi)容，完成以下問(wèn)題： 電容器在我們當(dāng)今生活中隨處可見(jiàn)，如電腦、電視機(jī)、收音機(jī)等幾乎所有用電器中都有電容器。 ①常用的電容器，從構(gòu)造上看，可分為 和兩類(lèi)。常用的固定電容器有______________和_________________。 ②常見(jiàn)的固定電容器有 和 兩種，其表示符號(hào)分別為 和 。課本上所給出的可變電容器是利用____的改變來(lái)改變電容大小的，其表示符號(hào)為 ③擊穿電壓是指 。電容器上標(biāo)出的額定電壓一般 （填“大于”或“小于”）擊穿電壓。 目標(biāo)四：會(huì)對(duì)平行板電容器問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析。 抓住兩個(gè)關(guān)鍵：充電后與電源斷開(kāi)或始終與電源相連。 1．充電后與電源斷開(kāi)則帶電量不變；2．始終與電源相連則兩板間電壓不變。 例：一平行板電容器，兩板之間的距離d和兩板面積S都可以調(diào)節(jié)，電容器兩板與電池相連接，以Q表示電容器的電荷量，E表示兩極間的電場(chǎng)強(qiáng)度，則（ ） A．當(dāng)d增大、S不變時(shí)，Q減小，E減小 B．當(dāng)S增大、d不變時(shí)，Q增大，E增大 C．當(dāng)d減小、S增大時(shí)，Q增大、E增大 D．當(dāng)S增大、d減小時(shí)，Q不變、E不變 四、課堂練習(xí) 在老師的引導(dǎo)下完成課本“問(wèn)題與練習(xí)”1，2，3，4。 五、活學(xué)活用 1．如圖1所示，在A板附近有一電子由靜止開(kāi)始向B板運(yùn)動(dòng)，則關(guān)于電子到達(dá)B板時(shí)的速率，下列解釋正確的是（　?。? A．兩板間距越大，加速的時(shí)間就越長(zhǎng)，則獲得的速率越大 B．兩板間距越小，加速度就越大，則獲得的速率越大 C．與兩板間的距離無(wú)關(guān)，僅與加速電壓U有關(guān) D．以上解釋都不正確 2．如圖2所示，D是一只二極管，它的作用是只允許電流從a 流向b，不允許電流從b流向a，平行板電容器AB內(nèi)部原有電荷P處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)兩極板A和B的間距稍增大一些的瞬間（兩極板仍平行），P的運(yùn)動(dòng)情況將是（　?。? A．仍靜止不動(dòng) B．向下運(yùn)動(dòng) C．向上運(yùn)動(dòng) D．無(wú)法判斷 3．如圖3所示，一個(gè)平行板電容器，板間距離為d，當(dāng)對(duì)其加上電壓后，A、B兩板的電勢(shì)分別為＋φ和－φ，下述結(jié)論正確的是（　?。? A．電容器兩極板間可形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E＝ B．電容器兩極板間各點(diǎn)的電勢(shì)，有的相同，有的不同；有正的，有負(fù)的，有的為零 C．若只減小兩極板間的距離d，該電容器的電容C要增大，極板上帶的電荷量Q也會(huì)增加 D．若有一個(gè)電子水平射入兩極板之間的電場(chǎng)，則電子的電勢(shì)能一定會(huì)減小 4．如圖4所示，兩塊較大的金屬板A．B相距為d，平行放置并與一電源相連，S閉合后，兩板間恰好有一質(zhì)量為m、帶電量為q的油滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，以下說(shuō)法正確的是（　?。? A．若將S斷開(kāi)，則油滴將做自由落體運(yùn)動(dòng)，G表中無(wú)電流 B．若將A向左平移一小段位移，則油滴仍然靜止，G表中有b→a的電流 C．若將A向上平移一小段位移，則油滴向下加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流 D．若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運(yùn)動(dòng)，G表中有b→a的電流 5．靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，用其指針張角的大小來(lái)定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢(shì)差大?。鐖D5所示，A、B平行板電容器的兩個(gè)金屬板，G為靜電計(jì)。開(kāi)始時(shí)開(kāi)關(guān)S閉合，靜電計(jì)指針張開(kāi)一定角度，為了使指針張開(kāi)的角度增大些，下列采取的措施可行的是（　　） A．?dāng)嚅_(kāi)開(kāi)關(guān)S后，將A、B分開(kāi)些 B．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開(kāi)些 C．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些 D．保持開(kāi)關(guān)S閉合，將變阻器滑動(dòng)觸頭向右移動(dòng) 6．豎直放置的一對(duì)平行金屬板的左極板上用絕緣線懸掛了一個(gè)帶正電的小球，將平行金屬板按圖6所示的電路圖連接，穩(wěn)定時(shí)絕緣線與左極板的夾角為θ。當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑片在a位置時(shí)，電流表的讀數(shù)為I1，夾角為θ1；當(dāng)滑片在b位置時(shí)，電流表的讀數(shù)為I2，夾角為θ2，則（　?。? A．θ1<θ2，I1θ2，I1>I2 C．θ1＝θ2，I1＝I2 D.θ1<θ2，I1＝I2。 7．給平行板電容器充電，斷開(kāi)電源后A極板帶正電，B極板帶負(fù)電。板間一帶電小球C用絕緣細(xì)線懸掛，如圖7所示．小球靜止時(shí)與豎直方向的夾角為θ，則（　?。? A．若將B極板向右平移稍許，電容器的電容將減小 B．若將B極板向下平移稍許，A、B兩板間電勢(shì)差將增大 C．若將B極板向上平移稍許，夾角θ將變大 D．輕輕將細(xì)線剪斷，小球?qū)⒆鲂睊佭\(yùn)動(dòng) 8．如圖8所示，圖8水平放置的平行金屬板a、b分別與電源的兩極相連，帶電液滴P在金屬板a、b間保持靜止，現(xiàn)設(shè)法使P固定，再使兩金屬板a、b分別繞中心點(diǎn)O、O′垂直于紙面的軸順時(shí)針轉(zhuǎn)相同的小角度α，然后釋放P，則P在電場(chǎng)內(nèi)將做 （　?。? A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．水平向右的勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．斜向右下方的勻加速直線運(yùn)動(dòng) D．曲線運(yùn)動(dòng) 9．如圖9所示，足夠長(zhǎng)的兩平行金屬板正對(duì)著豎直放置，它們通過(guò)導(dǎo)線與電源E、定值電阻R、開(kāi)關(guān)S相連．閉合開(kāi)關(guān)后，一個(gè)帶電的液滴從兩板上端的中點(diǎn)處無(wú)初速度釋放，最終液滴落在某一金屬板上。下列說(shuō)法中正確的是（　?。? A．液滴在兩板間運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線 B．電源電動(dòng)勢(shì)越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的加速度越大 C．電源電動(dòng)勢(shì)越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越短 D．定值電阻的阻值越大，液滴在板間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng) 10．如圖10所示，水平放置的兩平行金屬板a、b接在U＝4 000 V的直流電源上，兩極板間距離為2 cm，A極板接地，電場(chǎng)中a點(diǎn)距B極板1 cm，b點(diǎn)和c點(diǎn)均距A極板0．5 cm，求：（1）a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）a、c之間的電勢(shì)差；（3）電子在b點(diǎn)的電勢(shì)能；（4）電子從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，電場(chǎng)力做的功。 11．如圖11所示，一平行板電容器水平放置，板間距離為d，上極板開(kāi)有一小孔，質(zhì)量均為m，帶電荷量均為＋q的兩個(gè)帶電小球（視為質(zhì)點(diǎn)），其間用長(zhǎng)為L(zhǎng)的絕緣輕桿相連，處于豎直狀態(tài)，已知d＝2L，今使下端小球恰好位于小孔中，由靜止釋放，讓兩球豎直下落。當(dāng)下端的小球到達(dá)下極板時(shí)，速度剛好為零。試求：（1）兩極板間勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度；（2）兩球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度。 活學(xué)活用參考答案： 1．C 2．A 3．BCD 4．BC 5．A 6．D 7．ABC 8．C 9．BC 10．（1）2105 V/m?。?）－1 000 V?。?）1．610－16 J （4）1．610－16 J 　　11．（1）?。?）