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《電容器的電容》學(xué)案設(shè)計 一、學(xué)習(xí)目標 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，并會用來進行有關(guān)的計算； 3．通過實驗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，認識常見的電容器，知道改變平行板電容器的電容大小的方法； 4．會對平行板電容器問題的動態(tài)分析。 二、學(xué)習(xí)重難點 學(xué)習(xí)重點：電容的概念； 學(xué)習(xí)難點：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)過程 目標一：知道什么是電容器，認識常見的電容器，感知電容器的充、放電現(xiàn)象； 請你仔細閱讀教材“電容器”的內(nèi)容并觀察拆開的一個電容器，完成以下問題： 1．構(gòu)造：兩個相距很近的________中間夾上一層__________，就組成一個最簡單的電容器，叫做___________。實際上，任何兩個彼此_________又_________的導(dǎo)體，都可以看成一個電容器。 請你觀看PPT，認識充放電過程的特點。 2．充電：把電容器的一個極板與電池組的正極相連，另一個極板與負極相連，兩個極板就分別帶上了________電荷，這個過程叫充電。充電過程中由電源獲得的__________儲存在電容器中。 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，這個過程叫放電。放電后，__________轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。 目標二：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，并會用來進行有關(guān)的計算； 請你仔細閱讀教材“電容”的內(nèi)容，完成以下問題： 1．定義：一個電容器所帶的___________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差為 時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：國際單位制中，電容的單位是________，簡稱________，符號是________。常用的單位還有________、________。如果一個電容器帶1C的電量時，兩極板間的電勢差是1V，這個電容器的電容就是______。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，帶不帶電荷無關(guān)。 目標三：通過實驗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，認識常見的電容器，知道改變平行板電容器的電容大小的方法； 1．實驗探究決定大小的因素 實驗1：保持極板上的電荷量Q不變，兩極板間的距離d也不變，改變兩個極板的正對面積S，觀察 得知兩極板間電勢差的變化，判斷電容C與正對面積S的關(guān)系。 實驗2：保持Q、S不變，改變距離d，采用第一個的方法，判斷C與d的關(guān)系。 實驗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)的存在對電容C的影響。 電容決定式： 。（說明k、εr的物理意義） 2．請你仔細閱讀教材“平行板電容器的電容”的內(nèi)容，完成以下問題： 平行板電容器的電容表達式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。由靜電計的指針偏轉(zhuǎn)可推知兩導(dǎo)體間 的大小。 3．仔細閱讀教材“常用電容器”的內(nèi)容，完成以下問題： 電容器在我們當(dāng)今生活中隨處可見，如電腦、電視機、收音機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。常用的固定電容器有______________和_________________。 ②常見的固定電容器有 和 兩種，其表示符號分別為 和 。課本上所給出的可變電容器是利用____的改變來改變電容大小的，其表示符號為 ③擊穿電壓是指 。電容器上標出的額定電壓一般 （填“大于”或“小于”）擊穿電壓。 目標四：會對平行板電容器問題的動態(tài)分析。 抓住兩個關(guān)鍵：充電后與電源斷開或始終與電源相連。 1．充電后與電源斷開則帶電量不變；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表示兩極間的電場強度，則（ ） A．當(dāng)d增大、S不變時，Q減小，E減小 B．當(dāng)S增大、d不變時，Q增大，E增大 C．當(dāng)d減小、S增大時，Q增大、E增大 D．當(dāng)S增大、d減小時，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始向B板運動，則關(guān)于電子到達B板時的速率，下列解釋正確的是（　?。? A．兩板間距越大，加速的時間就越長，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處于靜止狀態(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的運動情況將是（　　） A．仍靜止不動 B．向下運動 C．向上運動 D．無法判斷 3．如圖3所示，一個平行板電容器，板間距離為d，當(dāng)對其加上電壓后，A、B兩板的電勢分別為＋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電場，電場強度大小為E＝ B．電容器兩極板間各點的電勢，有的相同，有的不同；有正的，有負的，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也會增加 D．若有一個電子水平射入兩極板之間的電場，則電子的電勢能一定會減小 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的油滴處于靜止狀態(tài)，以下說法正確的是（　?。? A．若將S斷開，則油滴將做自由落體運動，G表中無電流 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，則油滴向下加速運動，G表中有b→a的電流 D．若將A向下平移一小段位移，則油滴向上加速運動，G表中有b→a的電流 5．靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上制成的，用其指針張角的大小來定性顯示其金屬球與外殼之間的電勢差大?。鐖D5所示，A、B平行板電容器的兩個金屬板，G為靜電計。開始時開關(guān)S閉合，靜電計指針張開一定角度，為了使指針張開的角度增大些，下列采取的措施可行的是（　　） A．?dāng)嚅_開關(guān)S后，將A、B分開些 B．保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板分開些 C．保持開關(guān)S閉合，將A、B兩極板靠近些 D．保持開關(guān)S閉合，將變阻器滑動觸頭向右移動 6．豎直放置的一對平行金屬板的左極板上用絕緣線懸掛了一個帶正電的小球，將平行金屬板按圖6所示的電路圖連接，穩(wěn)定時絕緣線與左極板的夾角為θ。當(dāng)滑動變阻器R的滑片在a位置時，電流表的讀數(shù)為I1，夾角為θ1；當(dāng)滑片在b位置時，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，斷開電源后A極板帶正電，B極板帶負電。板間一帶電小球C用絕緣細線懸掛，如圖7所示．小球靜止時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．輕輕將細線剪斷，小球?qū)⒆鲂睊佭\動 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O、O′垂直于紙面的軸順時針轉(zhuǎn)相同的小角度α，然后釋放P，則P在電場內(nèi)將做 （　?。? A．勻速直線運動 B．水平向右的勻加速直線運動 C．斜向右下方的勻加速直線運動 D．曲線運動 9．如圖9所示，足夠長的兩平行金屬板正對著豎直放置，它們通過導(dǎo)線與電源E、定值電阻R、開關(guān)S相連．閉合開關(guān)后，一個帶電的液滴從兩板上端的中點處無初速度釋放，最終液滴落在某一金屬板上。下列說法中正確的是（　?。? A．液滴在兩板間運動的軌跡是一條拋物線 B．電源電動勢越大，液滴在板間運動的加速度越大 C．電源電動勢越大，液滴在板間運動的時間越短 D．定值電阻的阻值越大，液滴在板間運動的時間越長 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，電場中a點距B極板1 cm，b點和c點均距A極板0．5 cm，求：（1）a點的電場強度；（2）a、c之間的電勢差；（3）電子在b點的電勢能；（4）電子從a點運動到c點，電場力做的功。 11．如圖11所示，一平行板電容器水平放置，板間距離為d，上極板開有一小孔，質(zhì)量均為m，帶電荷量均為＋q的兩個帶電小球（視為質(zhì)點），其間用長為L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)下端的小球到達下極板時，速度剛好為零。試求：（1）兩極板間勻強電場的電場強度；（2）兩球運動過程中的最大速度。 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　（2）－1 000 V?。?）1．610－16 J （4）1．610－16 J 　　11．（1）　（2）