第十章電能能量守恒定律第4節(jié)電容器的電容預(yù)習(xí)部分1.閱讀繪本：萊頓瓶：人類史上首個(gè)能“裝電”的發(fā)明大家好！今天要帶大家認(rèn)識(shí)一個(gè)改變?nèi)祟悓?duì)電學(xué)認(rèn)知的關(guān)鍵發(fā)明——它是人類歷史上最早能儲(chǔ)存電荷的裝置，沒錯(cuò)，就是“萊頓瓶”。它的誕生，藏著一段充滿意外與探索的科學(xué)故事，咱們從頭說(shuō)起。大家好！今天要帶大家認(rèn)識(shí)一個(gè)改變?nèi)祟悓?duì)電學(xué)認(rèn)知的關(guān)鍵發(fā)明——它是人類歷史上最早能儲(chǔ)存電荷的裝置，沒錯(cuò)，就是“萊頓瓶”。它的誕生，藏著一段充滿意外與探索的科學(xué)故事，咱們從頭說(shuō)起。時(shí)間回到18世紀(jì)中期，那時(shí)候科學(xué)家們已經(jīng)能通過(guò)摩擦玻璃棒之類的方法產(chǎn)生電荷了，但有個(gè)大難題一直卡著大家——電荷這東西太“調(diào)皮”，一產(chǎn)生就容易流失，根本沒法長(zhǎng)時(shí)間保存。這可把不少學(xué)者急壞了，包括咱們熟悉的美國(guó)科學(xué)家富蘭克林，大家都在拼命找能“留住”電荷的辦法。時(shí)間回到18世紀(jì)中期，那時(shí)候科學(xué)家們已經(jīng)能通過(guò)摩擦玻璃棒之類的方法產(chǎn)生電荷了，但有個(gè)大難題一直卡著大家——電荷這東西太“調(diào)皮”，一產(chǎn)生就容易流失，根本沒法長(zhǎng)時(shí)間保存。這可把不少學(xué)者急壞了，包括咱們熟悉的美國(guó)科學(xué)家富蘭克林，大家都在拼命找能“留住”電荷的辦法。轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在1745年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克，做了一個(gè)改變歷史的實(shí)驗(yàn)。他用一根金屬絲連接起能產(chǎn)生電荷的起電機(jī)，金屬絲另一頭插進(jìn)一個(gè)裝著水的玻璃瓶里，自己則用手拿著這個(gè)玻璃瓶。結(jié)果實(shí)驗(yàn)中，他不小心讓另一只手碰到了金屬絲——瞬間，一股強(qiáng)烈的電擊感傳來(lái)，這是他從來(lái)沒體驗(yàn)過(guò)的“電荷沖擊”！馬森布羅克一下子意識(shí)到：玻璃瓶和里面的水，居然能“存住”電荷！這就是萊頓瓶最早的雛形。轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在1745年，荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克，做了一個(gè)改變歷史的實(shí)驗(yàn)。他用一根金屬絲連接起能產(chǎn)生電荷的起電機(jī)，金屬絲另一頭插進(jìn)一個(gè)裝著水的玻璃瓶里，自己則用手拿著這個(gè)玻璃瓶。結(jié)果實(shí)驗(yàn)中，他不小心讓另一只手碰到了金屬絲——瞬間，一股強(qiáng)烈的電擊感傳來(lái)，這是他從來(lái)沒體驗(yàn)過(guò)的“電荷沖擊”！馬森布羅克一下子意識(shí)到：玻璃瓶和里面的水，居然能“存住”電荷！這就是萊頓瓶最早的雛形。后來(lái)，馬森布羅克又對(duì)這個(gè)裝置做了改進(jìn)：他在玻璃瓶的內(nèi)壁和外壁都貼上了金屬箔，代替原來(lái)的水和手的金屬接觸；瓶?jī)?nèi)的金屬箔還連了一根金屬棒，棒的頂端做成球形，這樣接收電荷就更方便了。因?yàn)檫@個(gè)能有效儲(chǔ)存電荷的裝置，最早是在萊頓大學(xué)被系統(tǒng)研究的，所以人們給它起名叫“萊頓瓶”。后來(lái)，馬森布羅克又對(duì)這個(gè)裝置做了改進(jìn)：他在玻璃瓶的內(nèi)壁和外壁都貼上了金屬箔，代替原來(lái)的水和手的金屬接觸；瓶?jī)?nèi)的金屬箔還連了一根金屬棒，棒的頂端做成球形，這樣接收電荷就更方便了。因?yàn)檫@個(gè)能有效儲(chǔ)存電荷的裝置，最早是在萊頓大學(xué)被系統(tǒng)研究的，所以人們給它起名叫“萊頓瓶”。2.閱讀課本3842頁(yè)預(yù)習(xí)任務(wù)一：閱讀資料后根據(jù)老師提供的材料，小組討論制作一個(gè)能夠儲(chǔ)存電荷的容器。塑料瓶若干、金屬罐若干、紙杯若干、玻璃杯若干、不銹鋼碗若干、食鹽若干袋、鋁箔紙、鋁箔膠帶、銅箔膠帶、透明膠帶、雙面膠、硬卡紙預(yù)習(xí)任務(wù)二：自研教材梳理必備知識(shí)一、電容器1．基本構(gòu)造：任何兩個(gè)彼此又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器。2．平行板電容器：由兩個(gè)相距很近的平行中間夾上一層絕緣物質(zhì)組成。3．電介質(zhì)：兩極板間夾的物質(zhì)。4．充電、放電：使電容器兩個(gè)極板分別帶上，這個(gè)過(guò)程叫充電。使電容器兩極板上的電荷，電容器不再帶電，這個(gè)過(guò)程叫放電。5．從能量的角度區(qū)分充電與放電：充電是從電源獲得能量?jī)?chǔ)存在電容器中，放電是把電容器中的轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。二、電容定義：電容器所帶的與電容器兩極板之間的之比。2．電容器的電荷量：其中極板所帶電荷量的絕對(duì)值。3．定義式：。4．單位：在國(guó)際單位制中，電容的單位是，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)為，常用的單位還有和，1F＝μF＝pF。5．物理意義：電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，在數(shù)值上等于使兩極板之間的電勢(shì)差為時(shí)，電容器所帶的電荷量。6．擊穿電壓與額定電壓(1)擊穿電壓：電介質(zhì)不被時(shí)加在電容器兩極板上的極限電壓，若電壓超過(guò)這一限度，電容器就會(huì)損壞。(2)額定電壓：電容器外殼上標(biāo)的工作電壓，也是電容器正常工作所能承受的最大電壓，額定電壓比擊穿電壓低。三、平行板電容器的電容1.公式：C＝，其中是電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，是兩極板的正對(duì)面積，是靜電力常量，是兩極板間的距離。2．決定因素：平行板電容器的電容與兩極板的成正比，與成反比，與兩極板間電介質(zhì)的成正比。四、常用電容器1.類別：從構(gòu)造上看，電容器可分為兩類，即電容器和電容器。2．固定電容器：電容不變的電容器，如聚苯乙烯電容器、陶瓷電容器、電解電容器等。3．可變電容器：可變電容器由定片和動(dòng)片組成。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩極板的發(fā)生變化，電容就隨著改變。五、辨易錯(cuò)(1)電容器充電后，電容器兩個(gè)極板所帶的電荷為同種電荷。()(2)電容器就是容納電荷的一種裝置。()(3)電容器的電容越大，所帶電荷量就越多。()(4)電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，由電容器本身決定。()(5)平行板電容器間插入電介質(zhì)時(shí)電容變大。()課堂學(xué)案第一部分：預(yù)習(xí)檢測(cè)一、電容器認(rèn)識(shí)電容器電容器結(jié)構(gòu)什么樣的？電解質(zhì)可以是什么物質(zhì)？平行板電容器的結(jié)構(gòu)是什么樣的？拆解電容器——觀察電解電容器結(jié)構(gòu)自制電容器你的電容器能儲(chǔ)存電荷嗎？第二部分：探究電容器的電容探究實(shí)驗(yàn)一：電容器Q與U的關(guān)系U/vQ/C1.53.04.56.0電容1.定義：2.公式：3.單位：4.物理意義：思考：電容C與電荷量Q成正比與電壓U成反比嗎？二、平行板電容器的決定因素探究實(shí)驗(yàn)二：探究電容與S、d的關(guān)系油紙S25501005025100100100100d111112481C1.平行板電容器的電容C=其中：k為；S為；d為；εr為。作業(yè)第一項(xiàng)：實(shí)踐作業(yè)：用老師所提供的材料改進(jìn)或重新制作電容器，給電容器充電并用電容器點(diǎn)亮LED燈。9V電池、電池盒、導(dǎo)線、硬紙板、銅箔膠帶、鋁箔膠帶、透明膠帶。雙面膠、錫箔紙、硬紙板。第二項(xiàng)：高效課時(shí)作業(yè)一、基礎(chǔ)專練1．下列關(guān)于電容器和電容的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()A．電容器的電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量，其大小與加在兩板上的電壓無(wú)關(guān)B．對(duì)于確定的電容器，其帶的電荷量與兩板間的電壓(小于擊穿電壓且不為零)成正比C．對(duì)于確定的電容器，eq\f(ΔQ,ΔU)恒定D．公式C＝eq\f(Q,U)和C＝eq\f(εrS,4πkd)適用于任何形狀的電容器2．如圖所示為某一電容器所帶電荷量和兩端電壓之間的關(guān)系圖線，若將該電容器兩端的電壓從40V降低到36V，對(duì)電容器來(lái)說(shuō)，下列說(shuō)法正確的是()A．是充電過(guò)程B．是放電過(guò)程C．該電容器的電容為5×102FD．該電容器的電荷量變化量為0.2C3．下列有關(guān)電容器相關(guān)知識(shí)的描述正確的是()A．圖甲為電容器充電示意圖，充電完成后電容器上極板帶正電，兩極板間的電勢(shì)差等于電源電壓B．圖乙為電容器放電示意圖，放電過(guò)程中電流大小保持不變C．圖丙為電解電容器的實(shí)物圖及其符號(hào)，圖丁為可變電容器及其符號(hào)，兩種電容器使用時(shí)都要嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極D．圖戊中的電容器上有“5.5V1.0F”字樣，說(shuō)明該電容器只有兩端加上5.5V的電壓時(shí)電容才為1.0F4.據(jù)報(bào)道，我國(guó)每年心源性猝死案例高達(dá)55萬(wàn)，而心臟驟停最有效的搶救方式是盡早通過(guò)AED自動(dòng)除顫?rùn)C(jī)給予及時(shí)治療。某型號(hào)AED模擬治療儀器的電容器電容是15μF，充電至9kV電壓，如果電容器在2ms時(shí)間內(nèi)完成放電，則下列說(shuō)法正確的是（

）A．電容器放電過(guò)程的平均電流強(qiáng)度為67.5AB．電容器的擊穿電壓為9kVC．電容器充電后的電量為135CD．電容器充滿電的電容是15μF，當(dāng)放電完成后，電容為05.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．二、綜合提能6．如圖所示，平行板電容器兩極板與電壓為U的電源兩極連接，極板的間距為d；現(xiàn)有一質(zhì)量為m的帶電油滴靜止在極板間，重力加速度為g，則()A．油滴帶正電B．油滴帶電荷量為eq\f(mgd,U)C．將下極板向下緩慢移動(dòng)一小段距離，油滴將立即向上運(yùn)動(dòng)D．增大極板間電壓，油滴將加速下落7．如圖所示，在平行板電容器間懸掛一質(zhì)量為m、帶電荷量為Q的小球，當(dāng)給電容器充上nQ的電荷量后，小球在圖示位置保持平衡，小球與豎直方向的夾角為θ，已知電容器兩極板間的距離為d，重力加速度為g。試求電容器的電容及電容器兩極板間的電壓(n?1)。三、高階突破8．如圖所示，充電后的平行板電容器水平放置，電容為C，極板間的距離為d，上極板正中間有一小孔。質(zhì)量為m、帶電荷量為＋q的小球從小孔正上方高h(yuǎn)處由靜止開始下落，穿過(guò)小孔到達(dá)下極板時(shí)速度恰好為零(空氣阻力忽略不計(jì)，極板間電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，重力加速度為g)，求：(1)小球到達(dá)小孔處的速度大??；(2)極板間電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和電容器所帶的電荷量；(3)小球從開始下落至運(yùn)動(dòng)到下極板處的時(shí)間。第三項(xiàng)：預(yù)習(xí)部分1.閱讀課本41頁(yè)“拓展學(xué)習(xí)”2.微思考如圖所示，指紋傳感器在一塊半導(dǎo)體基板上有大量相同的小極板，外表面絕緣。當(dāng)手指的指紋一面與絕緣表面接觸時(shí)，由于指紋凸凹不平，凸點(diǎn)處與凹點(diǎn)