【高中物理】高中物理新课标版人教版选修3-1：1.8-电容器与电容.doc

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1、8电容器的电容教学分析 电容器是一种常见的电学元件，在电路中应用广泛，学生虽然可能见过电容器实物，但不一定认识，更没有深入考虑过其构造和工作原理。电容概念的建立方法和定义方式，学生以往学习中有过相似的经验，通过类比能够较容易接受。影响平行板电容器电容大小的因素是全新的内容，在应用时容易出现错误。利用演示实验可以帮助突破难点。在进行课程教学时我们需要注意以下几点说明：1考虑到用比喻可以帮助学生理解电容的概念，教材在讲述电容的概念时，借助水容器作比喻，说明电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。有条件的学校可以利用传感器来帮学生理解电容器所带电荷量和电压之间的关系。2应该使学生明确地知道，电容器所带

2、的电荷量Q是指每个极板所带电荷量的绝对值。3电场能的概念，只要求学生知道，不要求进一步说明。4应该使学生明确地知道：电容器充电后，如果保持电容器的两极板与电源两极相连接，则电容器两极板的电压保持不变；如果切断与电源的连接，则电容器的电荷量保持不变。5本节的“思考与讨论”，意在使学生把这节的知识与前面学过的知识联系起来，综合加以运用，提高学生综合运用知识的能力。最好在教师的引导下，让学生独立思考，把问题弄清楚。这比都由教师讲给学生，效果会更好。教学目标1知道电容器的概念，认识常见的电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象；2理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并学会应用定义式进行

3、简单的计算；3通过实验了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法。教学重点难点1电容的概念是本节的重点和难点，关键让学生理解电容是用比值定义的物理量，电容这个物理量的物理意义。2影响平行板电容器电容大小的因素是本节的另一个重点，做好演示实验是突破该难点的好办法。3本节的一个次重点是利用前面所学的电学知识解释电容器的充放电问题。导入新课事件1教学任务：引入新课方案1师生活动：教师上课前自己制作一个电容器(在一个有把的大塑料杯内外壁分别贴上铝箔，内外铝箔彼此绝缘)。上课前利用感应起电机给这个“特别的容器”充电(不要让学生看到充电过程)，上课时

4、让一个学生触摸这个“特别的容器”的内壁或者外壁，学生会被电一下。让学生解释这一现象。学生最容易想到的解释是“电容器带电了”。但学生很容易忽略的一个问题就是：电容器本身不带电，是因为学生自身摩擦起电带上了静电，学生带电后再去触摸金属也会出现被电的现象。在这里要倡导科学的严谨精神。启发学生：如何知道是不是电容器带电了呢？可行方案：1用一个原来不带电的验电器接触电容器的一个极板，看铝箔是否张开。2用一根导线一端和电容器的一个极板相连，导线的另一端与电容器的另一极板接触，会看到电火花。引出新课：这个可以容纳电荷的特别的容器，我们把它称作电容器。教师把自做的电容器展示给学生看，让学生总结一下电容器的结构

5、和作用。结构：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体就构成电容器。顺次介绍：极板、电介质、平行板电容器。作用：容纳电荷，储存电能。让学生找出现在教室中有的电容器。学生可能答案：演示用的自制电容器、两个人彼此绝缘、投影仪中有电容器、电脑中有电容器、两个日光灯的金属外罩彼此绝缘构成电容器、两根导线等等。向学生介绍感应起电机的莱顿瓶实际也是电容器，拆开一个感应起电机的莱顿瓶，让学生清楚地看到塑料桶内外表面都有金属箔。方案2：师生活动：教师打开相机闪光灯面向学生拍照，相机的的电子闪光灯发出强烈的闪光。引出：闪光灯闪光要借助一种非常重要的电学元件“电容器”，这节课我们一起来学习电容器。幻灯片展示相机闪光灯实物

6、电路图(有条件的话可以在实物投影展示相机的电子闪光灯电路图)闪光灯的基本工作原理是怎样的呢？首先演示图甲所示的实验，过程同事件3让学生说明相机闪光灯的基本工作原理。事件2教学任务：介绍与电容有关的物理学史师生活动：1富兰克林研究闪电时，他把闪电搜集到一个瓶子中，这个瓶子实际上就是电容器，它是由玻璃瓶内外贴有锡箔制成的，它是由荷兰莱顿大学的一名教授发明的，所以最早叫莱顿瓶。2莱顿瓶莱顿瓶是由德国物理学家克莱斯特；荷兰莱顿大学的物理学家穆欣布罗克，于1745年、1746年几乎同时发明的。有一次，克莱斯特用传导的方法给装有钉子的玻璃瓶充电。当他的一只手拿着玻璃瓶，另一只手接触铁钉时，他感到肩膀和手臂

7、受到了一下猛击。穆欣布罗克在做电学实验时，看到好不容易使带电体带上的电很快在空气中消失，便想找出一种保存电的办法。有一次，他用丝线吊起一支枪管来接收从摩擦起电机玻璃球传来的电。他在枪管的一端吊一根黄铜线，铜线的下端放在一只盛有水的玻璃瓶中。穆欣布罗克让助手一只手拿着玻璃瓶，同时自己使劲转动起电机。助手不慎将另一只手碰到枪管上，感到一阵剧烈的电击，大喊起来。穆欣布罗克与助手互换位置，自己一手拿瓶，另一只手去碰枪管，也遭到电击。布莱斯特和穆欣布罗克的实验表明，把带电体放在玻璃瓶中可以将电保存起来。后来人们把这个蓄电的瓶子叫做莱顿瓶。但是当时克莱斯特并不清楚装有钉子的玻璃瓶为什么能够保存电荷；穆欣布

8、罗克也不知道电荷是保存在瓶子上还是保存在瓶内的水中。莱顿瓶几经改进后，瓶内外表面都贴上金属箔，瓶上插上一根金属杆，杆上端装有一个金属球，下端用金属链子与瓶内表面接触。莱顿瓶放电时产生的电火花可以点燃火药、氢气等。莱顿瓶的出现为进一步研究电现象提供了有力的手段。其实，莱顿瓶就是一个同轴柱形电容器。按照克莱斯特和穆欣布罗克的实验，握瓶的手是圆柱形电容器的正极板，水和铁钉(或铜线)是负极板，电介质是玻璃。瓶中盛水并不能够改变其电容的大小，只是起到让瓶盖上插的金属杆与瓶内表面金属箔连接的作用。改进后的莱顿瓶内外表面都贴有金属箔，两金属箔分别构成两个极板，电介质是玻璃。事件3教学任务：电容器的充放电师生

9、活动：1实验演示：如图甲甲单刀双掷开关先接通1，再接通2，让学生注意观察实验现象。相关问题：(1)你看到了什么现象？请解释这一现象。(2)上极板带什么电，下极板带什么电？(3)电容器容纳的电荷为何不会很快消失？(4)电键1接通后，电源会不会永不停止地给电容器充电？(5)何时充电完毕？为什么两极板间电压等于电源电压后电容器停止充电？(6)是否可以不断增加充电电压，使电容器两端的电压不断增加？当电压超过某个限度时电介质被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。电容器外壳上标的是工作电压或额定电压。实验演示：感应起电机两个小球间隔一个较小的距离，随着电荷量的不断增大，空气被击穿放电。2实验演示：

10、找一款闪光灯独立于机体的照相机，单纯利用闪光灯向学生演示闪光灯的充放电。(可配备简单的示意图如图乙)乙小结：(1)两极板带有等量异种电荷(以后所说电容器所带的电荷量是指一个极板所带电荷量的绝对值)。(2)两极板间存在电压。事件4教学任务：电容概念的形成师生活动：研究电容器电荷量和两极板间电压的关系方案1：定性研究利用图甲的电路，一个规格为(25 V,4 700 F)的电解电容器，学生电源电压可变，改变电容器的充电电压，让学生观察电容器放电时小灯泡的亮度情况。结论：电容器的充电电压越大，所带的电荷量越多。方案2：定量研究1相关问题：(1)It曲线中电流和时间轴所围面积的物理意义是什么？It曲线中

11、电流和时间轴所围面积表示通过电流传感器的电荷量，这个面积可以通过软件测量出来，从而算出通过电流传感器的电荷量。(2)电容器充电后两极板间的电压如何测量？在什么时候进行测量？实验器材：两个规格分别为(25 V,4 700 F)和(25 V,10 000 F)的电解电容器，学生电源，DIS传感器和相应软件，小灯泡，导线若干，电键。2实验步骤：电路图如图丙所示 丙(1)测同一电容器在不同的充电电压下所带的电荷量接电键1让电容器充电，充电完毕电容器两端电压等于电源电压。此电压可以通过电压传感器测得。接电键2让电容器放电测放电电流随时间变化关系图象，通过软件操作求出电容器所带电荷量填入表格(如图丁) 丁

12、(2)数据处理建立电荷量和电压关系直角坐标系，通过软件生成趋势线(如图戊)。此处数据处理也可用excel进行处理。 戊(3)换用不同的电容器重复实验(4)分析论证3实验结论：(1)对于同一电容器，电压增大，极板所带电荷量增多，但是电荷量和电压的比值不变。(2)不同电容器Q/U比值不同，比值Q/U由电容器本身性质决定。(3)对于不同的电容器在电压相同的情况下，Q/U比值大的电容器容纳的电荷多。引入电容器电容的概念方案3：类比讲解将电容器与圆柱形水容器进行类比。电荷量Q类比水的体积V，电势差U类比水的深度H，对于同一电容器，U越大，Q越大：对于同一圆柱形水容器，H越大，V越大。对于给定的圆柱形水容

13、器，V与H的比值为常量，这个常量是由水容器本身的性质决定的。对于不同的圆柱形水容器，V/H比值越大的水容器，在H相同的情况下所容纳的水的体积V越大，即此水容器容纳水的本领大。对于同一给定的电容器Q与U的比值应该也是常量，这个常量也是由电容器本身的性质决定的。对于不同的电容器，Q/U比值越大的电容器，在U相同的情况下所容纳的电荷量Q越多，即此电容器容纳电荷的本领大。定义：比值Q/U是由电容器本身性质决定的，可以反映电容器容纳电荷的本领，把这个比值定义为电容。定义式：CQ/U单位：法拉。符号：F1 F1 C/V1 F106 F1012 pF让学生从图戊中读出两个电容器的电容。利用实物投影展示两个电

14、容器的实际标注。事件5教学任务：介绍平行板电容器师生活动：提出问题：平行板电容器的电容与哪些因素有关？(一)实验探究猜想：实验探究1：器材：平行板电容器，静电计，电介质板给平行板电容器充电后，用静电计来测量两极板间的电势差U。在保持电容器所带电荷量Q不变的情况下：只改变两极板间的距离d，可以看到d越大，U越大。由CQ/U知C越小。只改变两极板的正对面积S，可以看到，S越小，U越大，则C越小。在极板间插入电介质(介电常数为)，可以看到，增大，U减小，则C增大。说明：可以用专门演示用的平行板电容器来演示。实验时应首先使两个极板靠近，并与静电计导杆相连再用感应起电盘使电容极板带上足够多的电荷，此时静

15、电计的指针转动开的角度非常小。然后迅速将另一极板拉开，使两极板间的距离变大，可见静电计指针张角明显变大，说明两极间的电势差变大，由电容的定义公式可以推知电容器的电容变小。按同样的程序，可以演示平行板电容器电容与极板相对面积和电介质的关系。为防止两极板靠近时相碰导电，可以在一个极板上贴一层塑料薄膜。为了减少可能漏电的因素，可以把一个极板直接装在静电计的导杆上，给该极板带上足够多的电荷，再用手拿住另一极板(手指与金属板接触)进行实验，如图所示。实验探究2：器材：数字电容表，平行板电容器，有机玻璃板或者课本1保持距离一定，改变正对面积，观察电容表读数的变化。2保持正对面积一定，改变板间距，观察电容表

16、读数的变化。3保持距离和正对面积一定，在两板之间放入有机玻璃板或者课本，观察电容表读数的变化。趣味实验：让两位同学分别手握电容表的两个表笔，彼此间距拉大或者其中一人蹲下观察电容表读数变化。(二)理论研究假设电容器带电后电荷量不变，而且一个正电荷发出一条电场线。(1)电容器两极板面积S增大，则单位面积上的电荷变小，电场线要变疏，电场强度E变小，两极板的电势差UEd减小，由CQ/U可知，C将减小。可见C与两极板正对面积有关。(2)若电容器两极板面积S不变，则单位面积上的电荷不变，电场线疏密不变，电场强度E不变，而两极板间的距离d增大，两极板间电势差UEd增大，由CQ/U可知，C将减小。可见C与两极

17、板间的距离有关。(3)电容器的电容与电介质的关系的理论研究因为涉及极化现象所以在高中物理中无须涉及。事件6教学任务：电容器分类及应用师生活动：1利用实物投影展示各种电容器。特别需要介绍电解电容器及其符号和可变电容器及其符号。2幻灯片或者实物展示多种电子设备的主机板图片。电脑主机板 液晶电视主机板 收音机主机板3收音机调频实验焊接一个简单线路的收音机，用平行板电容器替代调频用的可变电容器，课前反复实验尝试找出相关参数比较匹配的平行板电容器，使最终的实验结果达到通过调节平行板电容器的间距就可以收到电台信号。4驻极体话筒驻极体话筒的振动膜和金属极板构成了一个约几十皮法的电容器。在外界声波的作用下，电

18、容随之改变。由于驻极体振动膜上的电荷量不变，电容器两端电压随声波的变化而变化。这样驻极体话筒就把声音信号转变为电信号。驻极体话筒具有结构简单、体积小、电声性能好、价格低的特点，目前广泛应用于录音机、电话、无线话筒、声控设备等。5利用电容器可以测量水位。电容器的两块平行的金属表面已进行绝缘处理，当水位升高时，平行板电容器的电容增大；当水位降低时，电容减小。根据电容的变化就可以测出水位的变化。如图。迁移1：传感器是把非电学量(如高度、温度、压力等)的变化转换成电学量变化的一种元件，它在自动控制中有着广泛的应用。如图是一种测定液面高度的电容式传感器的示意图。金属棒与导电液体构成一个电容器，将金属棒和

19、导电液体分别与直流电源的两极相连接，从电容C和导电液与金属棒间的电压U的变化就能反映液面的升降情况，即电源接通后，电容C减小，反映h减小。电源接通后，电容C减小，反映h增大。电源接通再断开后，电压U减小，反映h减小。电源接通再断开后，电压U减小，反映h增大。以上判断正确的是()A B C D答案：B迁移2：下图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电荷量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q随时间t的变化关系为Q(a、b为大于零的常数)，其图象如图2所示，那么图3、图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能

20、是()A和 B和 C和 D和答案：C迁移3：传感器是一种采集信息的重要器件，如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，以下说法中正确的()A若F向上压膜片电极，电路中有从a到b的电流B若F向上压膜片电极，电路中有从b到a的电流C若F向上压膜片电极，电路中不会出现电流D若电流表有示数，则说明压力F发生变化答案：BD解析：F向上压膜片电极，使得电容器的正对距离变小，电容变大，所以容纳电荷的能力更强了，这样电源就继续对电容器充电，电表也就有示数了，直到再次充满。6电容器也可被用于高能物理实验或工程中。例如核聚变的发生往往需要极高的瞬间能量，为了避免提供动力的输

21、电装置的过度负荷，实验室使用了电容器组。这些电容器组在平时缓慢充电，一旦出现高能量需求时，就快速放电。事件7教学任务：引导学生总结本节课的学习活动，体会三维目标的落实。1搜集资料：电容器在生产和生活中的应用2小制作：利用铝箔和纸制作圆筒状的纸介质电容器材料：两片铝箔(长约1520 cm，宽约3 cm)，相应长度和宽度的纸条(比铝箔稍长、稍宽，避免两片铝箔接触)，两根细铜丝或者铁丝(也可以不用，之所以用是为了从外观上更接近市场上卖的电容器)8电容器的电容一、电容器：1作用：容纳电荷，储存电能2构造：两个彼此绝缘又相距很近的导体电介质二、电容：CQ/U单位：法拉符号：F1 F1 C/V1 F106

22、 F1012 pF三、平行板电容器电容：C四、常用电容器高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！高中物理考试答题技巧选择题的答题技巧解答选择题时，要注意以下几个问题：（1）注意题干要求，让你选择的是“不正确的”、“可能的”还是“一定的”。（2）相信第一判断：只有当你发现第一次判断肯定错了，另一个百分之百是正确答案时，才能做出改动，而当你拿不定主意时千万不要改。特别是对中等程度及偏下的同学尤为重要。切记：每年高考选择题错误率高的不是难题，而是开头三个简单题

23、。不要再最简单的地方，轻敌栽坑！实验题的做题技巧（1）实验题一般采用填空题或作图题的形式出现。填空题：数值、单位、方向或正负号都应填全面；作图题：对函数图像应注明纵、横轴表示的物理量、单位、标度及坐标原点。对电学实物图，则电表量程、正负极性，电流表内、外接法，变阻器接法，滑动触头位置都应考虑周全。对光路图不能漏箭头，要正确使用虚、实线，各种仪器、仪表的读数一定要注意有效数字和单位；实物连接图一定要先画出电路图（仪器位置要对应）；各种作图及连线要先用铅笔（有利于修改），最后用黑色签字笔涂黑。切记：游标卡尺、螺旋测微器、多用电表的读数历来都是考察的重点。切记：选择题有8-10分是送你的，但你可能拿

24、不到（单位、有效数字、小数点后保留几位、坐标原点等）。（2）常规实验题：主要考查课本实验，几年来考查比较多的是试验器材、原理、步骤、读数、注意问题、数据处理和误差分析，解答常规实验题时，这种题目考得比较细，要在细、实、全上下足功夫。（3）设计型实验重在考查实验的原理。要求同学们能审清题意，明确实验目的，应用迁移能力，联想相关实验原理。在设计电学实验时，要把安全性【所谓的安全不是对人来说，而是对仪器来说的】放在第一位，同时还要尽可能减小实验的误差【误差从偶然和系统两个方面考虑，系统免不了，偶然可减小】，避免出现大量程测量小数值的情况。计算题的答题技巧（1）仔细审题，明确题意。每一道计算题，首先要

25、认真读题，弄清题意。审题是对题目中的信息进行搜索、提取、加工的过程。在审题中，要特别重视题中的关键词和数据，如静止、匀速、 最大速度、一定、可能、刚好等。一个较为复杂的运动过程要分解成几个不同的阶段。否则，一旦做题方向偏了，只能是白忙一场。（2）敢于做题，贴近规律。解题就是建立起与未知数数量相等的方程个数，怎样建立方程呢？方程蕴含在物理过程中以及整个过程的各个阶段中，存在于状态或状态变化之中；隐藏在约束关系之中。应由题目中的物理现象及过程所对应的或贴近的物理规律，建立主体关系式。（3）敢于解题，深于研究。遇到设问多、信息多、过程复杂的题目，在审题过程中，若明确了某一阶段的情景，并列出了方程。要

26、敢于先把结果解出来，这对完全理顺题意起着至关重要的作用。很多情况下第二阶段的情景要由第一阶段的结果来判定，所以第一阶段的结果成为打通障碍的重要武器。（4）答题要规范，得分有技巧简洁文字说明与方程式相结合尽量用常规方法，使用通用符号分步列式，不要用综合或连等式对复杂的数值计算题，最后结果要先解出符号表达，再代入数值进行计算。高中物理考试注意事项高三学习成绩不好怎么办？看高考蝶变掌握逆袭方法。淘宝搜索高考蝶变购买！1.计算大题绝对不能空着即便你做不上来，也要写该部分对应课本中的基本物理公式。需要注意的是，必须带入题中的符号。比如说题目中电荷量是e，你在答题纸上写q往往就不会给分了。阅卷中我们老师们

27、都严格遵守采点给分原则，也就是说，你写对了几个物理公式（与答案一样），即便没有计算，我们也给对应的分值。这是阅卷的规则，谁都不能改变。2.重视画图解题过程中要受力分析、研究运动轨迹的，一定要画图，养成画图的好习惯。图像画出来虽然有时候是没分的，借助于图像来分析题意很方便。另外，物理题的答案并不是标准的，有的时候你写的与答案不一样，老师们怎么理解呢？看图是一个捷径。答题纸上的内容是给老师看的（是你和阅卷老师的对话），不要给老师们的阅卷制造困难，图一定要画。见到很多学生不画图，也没有个依据，就直接来个物理公式。我的第一感觉就是，莫非是抄别人的？相信判你卷子的老师也是一样的。3.物理试卷中几乎没有多

28、选题四个选项都是对的物理多选题，基本上是不会有四个选项全对的，除非是非常老旧的题（90年代的高考题）。如果你物理成绩很差，我建议你把多选题都当成单选来做，这样更有利于得分，特别是多选题的最后一道题。4.不会的暂时跳过，合理分配考试时间同学们在考场上要注意解题时间的分配，没有思路的题先跳过去。建议多选题的最后一道先跳过，实验题的最后一个空，解答题的最后一问更是要留到最后再做。原因不解释了，大家都知道，不过王尚老师想说的是，真正的在考场上认真去执行的同学还是少数。小编推荐：高考物理答题技巧5.看不懂题意的，联系课本考点物理题联系实际的很多，比如天体联系宇航的，磁场联系粒子加速度器的，等等。这些应用问题很难理解，一个诀窍就是联系课本的考点。高中物理wuli.in题万变不离其宗，考点还是源于课本。在考场上监考的时候王尚老师就发现很多同学在那里天马行空般的思考，完全脱离了课本，这样怎么能做出来呢？6.联系课堂上老师讲过的典型题和上面的建议类似，遇到难题，无从下手，就回忆下课堂上老师讲过的一些典型题，总是有类似的地方的。物理题本身就是有规律的，很多思考方法和切入点都是类似的。另外，笔者提醒同学们可以到物理自诊断学习系统中去看我们总结的解题思路，帮助你梳理考点，搞明白定理定律、物理公式的使用。