完成一個(gè)小目標(biāo)，需要一個(gè)大智慧！授課教師：10.4.電容器中的電容學(xué)習(xí)目標(biāo)1.觀察電容器的構(gòu)造，建立電容器模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，觀察電容器在充、放電過(guò)程中電流與電壓的變化，分析電荷量變化及能量轉(zhuǎn)化情況。2.經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究電容器兩極板電勢(shì)差與電荷量關(guān)系和用物理量之比定義電容的過(guò)程，理解電容概念。知道電容的單位。3.了解電容器的類型、特性及作用。4.了解影響平行板電容器電容大小的因素。構(gòu)建情境，引發(fā)思考【觀察與思考】水可以用容器儲(chǔ)存起來(lái)，那電荷能用一個(gè)“容器”儲(chǔ)存起來(lái)嗎？早在16世紀(jì)，科學(xué)家對(duì)靜電現(xiàn)象就有了研究，但是很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，科學(xué)家們一直都只能用靜電發(fā)生器產(chǎn)生靜電，每次需要多少電荷就產(chǎn)生多少，那能不能把電荷儲(chǔ)存起來(lái)呢？

1746年馬森·布洛克萊頓瓶起電機(jī)構(gòu)建情境，引發(fā)思考【觀察與思考】圖中的元件就是這樣的“容器”——電容器。那么它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎樣的？它是怎樣“裝進(jìn)”和“倒出”電荷的呢？思考1：在斷路處接兩個(gè)彼此靠近的平行金屬板呢？不會(huì)新課引入：閉合下圖開關(guān)，電流表指針會(huì)偏轉(zhuǎn)嗎？？A－＋+-0.60.60++++++++思考2：加平行金屬板和不加平行金屬板有什么區(qū)別？一、電容器最早的電容器——萊頓瓶：錫箔-玻璃-錫箔兩個(gè)彼此絕緣的導(dǎo)體，貼在一起是不是就可以裝進(jìn)電荷了？1.定義：任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體組成一個(gè)電容器。2.平行板電容器：由兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)（電介質(zhì)）構(gòu)成。3.結(jié)構(gòu)：4.符號(hào)：5.帶電特點(diǎn)：兩極板電荷等量異號(hào)，分布在相對(duì)的兩板內(nèi)側(cè)。（“電容器所帶的電荷量”指一個(gè)極板所帶電荷量的絕對(duì)值）6.板間電場(chǎng)：勻強(qiáng)電場(chǎng)（）)，方向垂直于板面，d為板間距。一、電容器一、電容器構(gòu)成。中間空氣絕緣，人是導(dǎo)體且靠很近。任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都能構(gòu)成電容器。【思考】相鄰兩同學(xué)是否構(gòu)成電容器？金屬極板絕緣物質(zhì)(電介質(zhì))7、觀察電容器的充、放電現(xiàn)象（1）電容器的充電：

將電容器兩個(gè)極板帶上等量異種電荷的過(guò)程，叫電容器的充電。

U++++++-Q+Q-------G兩極間有電場(chǎng)電容器充電的過(guò)程中，兩極板的電荷量增加，極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電源的能量不斷儲(chǔ)存在電容器中。充電完成后兩板分別帶等量異種電荷，每個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫電容器的帶電量正極板負(fù)極板有短暫電流產(chǎn)生電源能量→電場(chǎng)能一、電容器（2）電容器的充電特點(diǎn)：

將電容器兩個(gè)極板帶上等量異種電荷的過(guò)程，叫電容器的充電。

U++++++-Q+Q------GQ↑、U↑、E↑穩(wěn)定后不變（1）兩極板帶等量異種電荷；

（2）兩極板間有與電源相等的電壓；（3）兩極板間有勻強(qiáng)電場(chǎng)；

（4）兩極板間儲(chǔ)存有電場(chǎng)能。充電完成后：

電容器的充電（3）電容器的放電：用導(dǎo)線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過(guò)程，叫電容器的放電。+++++Q+QUG有短暫電流產(chǎn)生電容器的放電：電場(chǎng)能→其它形式能一、電容器（4）電容器的放電特點(diǎn)：用導(dǎo)線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過(guò)程，叫電容器的放電。++++++Q+QUG↓Q↓、U↓、E↓穩(wěn)定后均為零（1）兩極板帶電量為0；

（2）兩極板間電壓U=0；（3）兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E=0；

（4）兩極板間無(wú)電場(chǎng)能。放電完成后：電容器充放電實(shí)驗(yàn)（5）

電容器的充放電現(xiàn)象（3）若保持與電源連接，則板間電壓U不變；（4）若斷開電源，則極板所帶電量Q不變。（2）把一個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫做電容器的帶電量,用Q表示；（1）充放電時(shí)間極短，充放電完成時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn)，

說(shuō)明此時(shí)電路中沒(méi)有電流。充放電瞬間電流方向相反一、電容器12U+Q-QA實(shí)驗(yàn)：用傳感器觀察電容器的放電過(guò)程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)微元法:

Q=I

t

I-t圖像“面積”表示電荷量I-t圖像8、【拓展學(xué)習(xí)】用傳感器觀察電容器的放電過(guò)程思考1.在圖中畫一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形，它的面積的物理意義是什么？思考2.怎樣根據(jù)I-t圖像估算電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量？算出每一個(gè)格子的面積，大于半格算一個(gè)，小于半格舍去，求圖象所包含的格子的總面積照相機(jī)的閃光燈原理

照相機(jī)的閃光燈，在不到0.001s的短暫時(shí)間內(nèi)發(fā)出強(qiáng)烈閃光，瞬間電流很大，各種電池都不能承受。

在實(shí)際中，常常用電容器幫助閃光實(shí)現(xiàn)它的功能。

拍照前用較長(zhǎng)的時(shí)間（一般幾秒）給電容器充電，拍照時(shí)觸發(fā)閃光燈，使電容器通過(guò)燈管瞬間放電，發(fā)出耀眼的白光。然后電源又給電容器充電，為下次閃光做準(zhǔn)備。電容器的充、放電現(xiàn)象的應(yīng)用二、電容在電容器充電的實(shí)驗(yàn)中，電容器所帶的電荷量增加時(shí)，電容器兩極板之間的電勢(shì)差也增大…演示：電容器兩極板間電勢(shì)差跟所帶電荷量的關(guān)系把開關(guān)S1接2，使另一個(gè)相同但不帶電的電容器B跟A并聯(lián)，可看到電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的一半；斷開開關(guān)S1，閉合開關(guān)S2，讓B的兩極板完全放電，隨后再斷開開關(guān)S2，把B和A并聯(lián)，電壓表示數(shù)再次減少一半…把開關(guān)S1接1，用幾節(jié)干電池串聯(lián)后給A充電，可以看到A充電后兩極板具有一定的電壓。一個(gè)電容器所帶的電荷量Q與兩極板之間的電勢(shì)差U之比是不變的。

實(shí)驗(yàn)：探究電容器兩極板間電勢(shì)差與所帶電荷量之間的關(guān)系QQQQQQUUUUUU是一個(gè)常量電容二、電容類比法：類比圓柱型水杯容器的儲(chǔ)水hhABC1.水位每升高h(yuǎn)，試比較A、B、C的儲(chǔ)水量；2.哪個(gè)儲(chǔ)水本領(lǐng)大？如何反映其儲(chǔ)水本領(lǐng)？【思考】既然電容器能儲(chǔ)存電荷，那么如何反映電容器容納電荷

的本領(lǐng)大小呢？二、電容容納儲(chǔ)存水容納儲(chǔ)存電荷電荷量Q水量V電勢(shì)差U水位差h橫截面S電容器水容器？大膽猜想大膽猜想二、電容4.物理意義：描述電容器容納電荷的本領(lǐng)。電容越大，表明在相同電勢(shì)差情況下，電容器所帶的電荷越多。1.定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電勢(shì)差

U的比值，

叫電容器的電容。用C表示;2.定義式：3.單位：法拉（F）

1F=1C/V

1F=106μF=1012pF電容C與電荷量Q成正比與電壓U成反比嗎？在數(shù)值上等于使電容器兩極板間的電勢(shì)差增加1V所需要增加的電荷量。C由電容器自身結(jié)構(gòu)決定，與Q、U無(wú)關(guān).二、電容UQOABΔQΔU可見(jiàn)：電容器的電容也等于電荷量的變化量與板間電壓的變化量的比值。畫出Q-U圖像，曲線斜率表示電容?！舅伎肌慨嫵鐾浑娙萜鞯膸щ娏縌隨板間電壓U的變化圖線，圖線的

斜率表示什么物理量？二、電容5、電容器使用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1.電容器的擊穿電壓：加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個(gè)極限電壓稱為擊穿電壓。2.電容器的額定電壓：電容器正常工作時(shí)兩極板上的最大電壓。電容器外殼上標(biāo)的就是額定電壓，它比擊穿電壓要低。3.電解電容器的極性電解電容器在使用時(shí)注意正負(fù)極，長(zhǎng)引腳為正極。額定電壓額定電壓<擊穿電壓額定電壓典例探究【典例1】心室纖顫是一種可能危及生命的疾病。一種叫作心臟除顫器的醫(yī)療設(shè)備，其工作原理是通過(guò)一個(gè)充電的電容器對(duì)心室纖顫患者皮膚上安裝的兩個(gè)電極板放電，讓一部分電荷通過(guò)心臟，使心臟停止跳動(dòng)，再刺激心室纖顫患者的心臟恢復(fù)正常跳動(dòng)。若心臟除顫器的電容器電容為15μF，充電至9.0kV電壓，如果電容器在2.0ms時(shí)間內(nèi)完成放電，放電結(jié)束時(shí)電容器兩極板間的電勢(shì)差減為零。下列說(shuō)法正確的是（

）A.若充電至4.5kV，則該電容器的電容為7.5μFB.充電至9.0kV時(shí)，該電容器所帶電荷量是0.27CC.這次放電過(guò)程中有0.135C的電荷通過(guò)人體組織D.這次放電過(guò)程中有0.27C的電荷通過(guò)人體組織C二、電容6.拓展學(xué)習(xí)：探究平行板電容器的電容由哪些因素決定特點(diǎn)：①兩板內(nèi)側(cè)帶等量異種電荷，均勻分布；②板間形成“勻強(qiáng)電場(chǎng)”。猜想：平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān)？電容與兩板正對(duì)面積S有關(guān)電容與板間距離d有關(guān)電容與電介質(zhì)有關(guān)控制變量法思考:如何判斷電容變化？平行班電容器充電后，斷開電源后極板帶電量Q不變①靜電計(jì)角度大，平行班間電勢(shì)差大，C減?、陟o電計(jì)角度小，平行班間電勢(shì)差小，C增大靜電計(jì)夾角變大板間電勢(shì)差變大驗(yàn)電器①SθUC(電壓表)靜電計(jì)②d③絕緣物質(zhì)QUC=猜想：與兩板面積S、距離d、以及中間的絕緣物質(zhì)有關(guān)7.實(shí)驗(yàn)+實(shí)驗(yàn)結(jié)論θUC插入電介質(zhì)①SθUC(電壓表)靜電計(jì)QUC=②d③絕緣物質(zhì)猜想：與兩板面積S、距離d、以及中間的絕緣物質(zhì)有關(guān)7.實(shí)驗(yàn)+實(shí)驗(yàn)結(jié)論電介質(zhì)θUCθUC插入①SθUC(電壓表)靜電計(jì)QUC=②d③絕緣物質(zhì)猜想：與兩板面積S、距離d、以及中間的絕緣物質(zhì)有關(guān)7.實(shí)驗(yàn)+實(shí)驗(yàn)結(jié)論保持電量Q不變時(shí)平行板電容器的電容C

板間距離d；

正對(duì)面積S；

------++++++++++++++++++++++++++++++

反比于正比于正比于7.實(shí)驗(yàn)+實(shí)驗(yàn)結(jié)論二、電容（1）平行板電容器的電容公式：

電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，真空εr=1（艾普西龍epsilon）兩極板間的距離兩極板的正對(duì)面積幾種常用電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)決定式適用平行板電容器電容的計(jì)算8.平行板電容器的電容；二、電容

類別定義式?jīng)Q定式適用范圍所有電容器，反映了電容器容納電荷的本領(lǐng)。平行板電容器，反映了平行板電容器的決定因素聯(lián)系電容的大小可以由

來(lái)量度，但決定因素是電容器本身，如平行板電容器的εr、S、d等因素。8.平行板電容器的電容；二、電容（1）固定電容器：電容固定不變。聚苯乙烯電容器（以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板）。電解電容器（用鋁箔做一個(gè)極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì)，用浸過(guò)電解液的紙做另一個(gè)極板）（正負(fù)極不能接反，不能接交流電）聚苯乙烯電容器及其符號(hào)9.常用電容器＋符號(hào)：電解電容器及其符號(hào)二、電容（2）可變電容器：電容大小可變。兩極由兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片；空氣為電介質(zhì)。通過(guò)改變兩極間的正對(duì)面積或距離來(lái)改變電容?？勺冸娙萜骷捌浞?hào)（3）超級(jí)電容器

：一種新型儲(chǔ)能裝置，優(yōu)點(diǎn)：充電時(shí)間短、儲(chǔ)存電能多、放電功率大、使用壽命長(zhǎng)國(guó)產(chǎn)電磁炮二、電容d增加C減小Q=CUQ減小E=U/dE減小S減小U不變C減小Q=CUQ減小E不變E=U/d電容器始終與電源連接，U保持不變。9.平行板電容器動(dòng)態(tài)分析【類型1】

定電壓?jiǎn)栴}二、電容C減小U=Q/CU增加E不變C減小U=Q/CU增加E增加電容器始終與電源斷開，Q保持不變。d增加S減小Q不變9.平行板電容器動(dòng)態(tài)分析【類型2】定電量問(wèn)題

典例探究【典例2】(2023·南昌市高二期中)傳感器是自動(dòng)控制設(shè)備中不可缺少的元件，已經(jīng)滲透到宇宙開發(fā)、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸以及家庭生活等各個(gè)領(lǐng)域。幾種電容式傳感器如圖所示，其中通過(guò)改變電容器兩極板間的距離而引起電容變化的是（

）C

典例探究【典例3】(2024·廣州市高二期中)在某流水線上用如圖所示的傳感器來(lái)監(jiān)控產(chǎn)品的厚度，其中A、B為平行板電容器的上、下兩個(gè)極板，上下位置均固定，且分別接在恒壓直流電源的兩極上，G是靈敏電流計(jì)。當(dāng)產(chǎn)品的厚度變薄導(dǎo)致相對(duì)介電常數(shù)εr變小時(shí)，則有（

）A.極板間的電壓變小B.極板上所帶的電荷量變大C.平行板電容器的電容變大D.有向右的電流流過(guò)靈敏電流計(jì)D課堂小結(jié)電容器充電在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)電容單位：法拉

1F=1C/V意義：容納電荷的本領(lǐng)與電源連接，U保持不變與電源斷開，Q保持不變放電=QCdUdE=

4πkQεS=εS4πkd=Qd平行板電容器動(dòng)態(tài)分析思維流程：1.電容器始終與恒壓電源相連,電容器兩極板間的電勢(shì)差U保持不變。2.電容器充電后與電源斷開,電容器兩極板所帶的電荷量Q保持不變。電容器

充電放電電容平行板電容器電容數(shù)學(xué)表達(dá)式

（決定式）平行電容器的動(dòng)態(tài)分析單位：法拉F（定義式）

數(shù)學(xué)表達(dá)式課堂小結(jié)=QCdUdE=

4πkQεS=εS4πkd=Qd【練習(xí)1】（2021·廣東廣雅中學(xué)高二期中）計(jì)算機(jī)鍵盤每個(gè)鍵下面都連有一塊小金屬片，與該金屬片隔有一定空氣間隙的是另一塊固定的小金屬片，這組金屬片組成一個(gè)可變電容器。當(dāng)連接電源不斷電，按下某個(gè)鍵時(shí)，與之相連的電子線路就給出該鍵相應(yīng)的信號(hào)，當(dāng)按下該鍵時(shí)，電容器的（）A．極板間的電壓變大 B．電容變小C．極板的電量變大 D．極板間的場(chǎng)強(qiáng)變小課堂練習(xí)【正確答案】C【練習(xí)2】電容器是一種重要的電學(xué)元件，它能夠儲(chǔ)存電荷。電容器儲(chǔ)存電荷的特性用電容表征。如圖所示，在研究電容器充、放電的實(shí)驗(yàn)中，使開關(guān)S擲向1端，電源E對(duì)電容器C充電。下列圖像中，能正確反映電容器充電過(guò)程中電流與時(shí)間、電荷量與電壓關(guān)系的是（）

A．

B．

C．

D．課堂練習(xí)【正確答案】A【練習(xí)3】如圖，由兩塊相互靠近的平行金屬板組成的平行板電容器，極板N與靜電計(jì)相接，極板M和靜電計(jì)的外殼都接地。用靜電計(jì)測(cè)量平行板電容器兩極板間的電勢(shì)差U。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，保持電容器所帶電量Q不變，下面哪些操作將使靜電計(jì)指針張角變?。ǎ〢．將N板向下平移B．將M板沿水平向左方向遠(yuǎn)離N板C．在M、N之間插入介質(zhì)D．將M板向上移動(dòng)的同時(shí)遠(yuǎn)離N板課堂練習(xí)【正確答案】C【練習(xí)4】為厲行低碳環(huán)保，很多城市