第12章第07节电容器教案04 人教版

第12章第07节电容器教案04 人教版

电容器 平行板电容器 ‎ 1. 教学目标 1. 掌握平行板电容器的电容；‎ 2. 掌握影响平行板电容器电容的因素；‎ 3. 认识一些常用电容器；‎ 4. 结合匀强电场有关知识，研究平行板电容器极板间电场及电场源关系。‎ 1. 重点、难点分析 1. 平行板电容器的电容和影响电容的因素是教学中的重点。‎ 2. 学生不常接触电容器，缺少实际知识，在接受本节课讲授内容时有一定困难，如何帮助学生在理解基础上分析解决问题是教学中的难点。‎ 1. 教具 静电计，带绝缘支架的导体圆板（两个），起电机，电介质板（泡沫塑料板），示教用各种电容器。验电器（一个），验电球。‎ 2. 主要教学过程 1. 引入新课 由上节课问题，靠近带电物体A的导体（B接地）上带有感应电荷。整个装置具有储存电荷的功能。我们称这种装置为电容器。‎ 2. 教学过程设计 1. 电容器 1. 构成：任何两个彼此绝缘、相互靠近的导体可组成一个电容器，贮藏电量和能量。‎ 两个导体称为电容的两极。‎ 欲使电容器储存电荷，首先应对电容充电，充电后还能放电。‎ 1. 充放电 1. 充电：使电容器两极带异号电荷的过程。‎ 实验1‎ 利用起电机对相对放置的平行金属板构成的电容器充电。‎ 把金属板与起电机断开，用验电球C与A板接触后再与验电器金属球D接触，金属箔逐渐张开。可知A板上带有电荷。然后，放掉C上多余电荷，让C与B接触后再与D接触，，，，，可见原来张开的金属箔逐渐闭合，可知A、B带异号电荷。‎ 分析：起电机两极带电荷后，电势在带正电荷一极较高，负电荷一极较低，与电容器两极接触时，由于起电机两极与两极不等势，将发生电荷定向移动，引起电荷重新分布，直至起电机两极与电容器两极达到静电平衡状态为止。这时电容器两极与起电机两极分别等势，从而电容器两极间电势差等于起电机两极电势差。同样，也可用电源（电池）对电容器充电，与正极相连的电容器极板带正电荷，与负极相连带负电荷。‎ 2. 放电：使电容器两极失去所带电荷。‎ 可用导线直接连接电容器两极，让两极板上正负电荷发生中和。‎ 实验2‎ 先用起电机对AB板充电，然后用导线连接A、B板，用验电球和验电器检验A、B板上有无电荷。‎ 电容器容纳电荷多少与什么有关？‎ 引导学生分析：两极板积累异号电荷越多，其中带正电荷一极电势越高，带负电荷一极电势越低，从而电势差越大。‎ 可类比于水容器（柱形），Q电量类比于水体积，电势差U类比于水深，U越大，Q越大，水体积与水深度比值为横截面积，这个比值称为电容。‎ 1. 电容 1. 定义：电容是描述电容器容纳电量特性的物理量。它的大小可用电容器一极的带电量与两极板电势差之比来量度。‎ 2. 量度：C=Q/U 说明：对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，C（类比于横截面积）不变。这是量度式，不是关系式。在C一定情况下，Q=CU，Q正比于U。‎ 3. 单位：法拉（F） 1F=1C/V 常见单位有微法（uF），皮不（Pf） 1F=106uF=1012PF 1. 平行板电容器电容 电容器中具有代表性的一种。‎ 1. 构成：两块平行相互绝缘金属板。‎ 构成里可强调一下：①两极间距d；②两极正对面积S。‎ 描述一对平行板的几何特性。‎ 注意说明：两极所带电量应是等量异号的（前面实验已证明）。‎ 2. 量度：C=Q/U Q是某一极板所带电量的绝对值。‎ 3. 影响平行板电容器电容的因素：‎ 实验3‎ ‎　‎ 先说明静电计的作用：指针偏角越大，指针与壳间电势差越大。‎ 充电完毕后，断开极板A、B与起电机连线，Q不变，改变A、B极板间距离，可见板间距增大时，静电计指针偏角变大，板间距减小时，静电计指针偏角减小。‎ 分析：d增大，C=Q/U Q不变，U增大，C减小。‎ d减小时，C=Q/U U减小，C增大。‎ 1. 理论和实验可精确证明：C∝1/d 实验4 改变AB两板正对面积S 可观察到S增大时，指针偏角变小；‎ S减小时，指针偏角变大。‎ Q不变，U减小，C=Q/U C增大，S增大。‎ Q不变，U增大，C=Q/U C减小，S减小。‎ 1. 理论和实验可精确证明：C∝S 实验5 固定A、B位置不变，把电介质板插入，可观察到电介质板进入过程中，静电计指针偏角变小。‎ 分析：Q不变，U变小，C= Q/U C变大。‎ 电介质一般指绝缘物质，无自由电荷，电荷可在平衡位置附近做微小振动。当绝缘物质处于外加电场中时，这些电荷受力，其分布将发生一定的变化，在靠近正极板表面上出现负电荷，在靠近负极板表面上出现正电荷。这些电荷不是自由电荷，而是被束缚在电介质上，不能自由移动。这些束缚电荷使板间电场削弱，两板间电势差U降低，从而使静电计指针偏角减小。‎ 2. 两极板间插入电介质时比不插入电介质时电容大。‎ 可考虑给出电容公式C=（εS）/（4Пkd），ε为介电常数，k为静电力恒量。‎ 这里也可以用能的观点加以分析：电介质板插入过程中，由于束缚电荷与极板上电荷相互吸引力做功，电势能减小，故电势差降低。‎ 1. 平行板电容器内电场：‎ 实验6（建议）在一块金属板上固定一此细尼龙丝，把两金属板平行正对放置，并用起电机使两极带电，可见尼龙丝几乎垂直于板且相互平行地立起来。从细尼龙丝的分布情况，可看出板间电场的特点。‎ 1. 板间电场可看作匀强电场：E=U/d U为两板间电势差，d为两板间距。‎ 1. 场源关系 E=U/d=Q/cd 而C=（εS）/（4Пkd）故 E=Q/[（εS）/（4Пkd）·d]=（4Пk Q）/εS Q不变，板间电场强度E与板间距无关。‎ U不变，电容器始终与电源两极相连，E与d成反比，Q=CU，Q与d也成反比。‎ 1. 常见电容器展示，介绍纸介电容器、可变电容器与平行板电容器的联系。‎ 1. 复习巩固 已知电源电动势E，电容器电容C，电阻为R，开关S闭合对C充电至稳定状态。‎ 问：有多少电量通过R？（εC）‎ 保持开关S闭合，电容器两极板间距变不原来的一半，这一过程中，又有多少电量通过R？（εC） ‎