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视频标签：电容器的电容
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视频课题：人教版高中物理选修1-1第一章1.4电容器的电容-陕西省 - 西安
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1-4 电容器的电容
一、 教材分析
电容器是一种重要电学元件，有着广泛的应用。教材第一部分讲解了电容的功用，通过介绍电容器的构造及充、放电，使学生认识电容器有储存电荷的本领，在此基础上介绍了电容的概念、定义式，进一步探究平行板电容器的电容与哪些因素有关，最后回到生活，介绍生活中的常用电容器。本节课的学习，为学生LC振荡电路、交变电流的学习打下基础。本节课的核心是应用静电场的有关知识研究电容器。电容的概念是本节课的重点，也是难点。影响平行板电容器电容大小的因素是本节教学内容的又一难点，做好教科书中的演示实验是突破该难点的好办法。 二、学情分析
学生在本节课前已经学习了研究电容器需要设计的电势差、电场强度、电荷量等物理量，因此本节课的教学应突出培养学生应用所学知识解决新问题的能力。本节课对于学生来说是一个非常陌生的情境，学生对本节知识也充满了好奇与期待，教师在教学中应尽量联系静电场所学知识，让学生熟悉情境，配合物理实验，也会进一步激发学生学习物理的兴趣。
三、教学目标 （一）知识与技能
1、通过媒体展示电容器实物让学生知道什么是电容器及常见的电容器的构成；
2、通过电容充、放电现象的实验演示让学生理解电场能的基本概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；
3、通过水容器与电容器的类比，使学生理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；
4、通过探究平行板电容器的决定因素，使学生分析问题与解决问题的能力提高。 （二）过程与方法
结合实物观察与演示，通过学生的亲自实践与体会，在具体练习的推理过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。 （三）情感态度与价值观
体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣；电容器两极带等量异种电荷，让学生体会物理学中的对称美。 四、教学重、难点 1．重点 电容的概念 2．难点
电容的概念；影响平行板电容器电容大小的因素； 3．解决办法
通过充好电的电容器放电火花对比，让学生体会不同电容器在相同电压下，带电量
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不同；通过类比水容器，让学生建立起来电容器容纳电荷的本领与电容器是否带电、带电量的多少无关；通过展示废弃电容器内部构造，给学生猜测平行板电容器电容大小提供猜测的依据。 五、教具
起电机、各类电容器（“380V，450μF”、“450V，25μF”电容器各一只、一个可用来拆开的纸制电容器、平行板电容器）、轻质金属球、充放电电路示教板、学生电源、变压器、毛皮、橡胶板、静电计、摄像头、导线若干。 六、新课教学 【引入】
老师：同学们，我们来看一个非常有趣的实验。两平行铜盘置于绝缘底座上，用导线将静电起电机的两个金属杆分别与铜盘相连，在中间悬挂一个轻质金属球。请同学们注意观察，当老师停止转动静电起电机手柄后，通草球在两铜盘之间如何运动？ 【演示实验】静电摆球
学生：通草球在两个铜盘之间持续摆动。 Q：为什么通草球会在两铜盘之间持续摆动？
学生：通草球与铜盘碰撞，得到一些电荷，从而维持在两铜盘间的摆动。
老师：这位同学说的非常好。通草球在两个金属板之间摆动多次最后停下，说明两个互相靠近的铜盘储存了一定的电荷。但是要具体解释清楚这个神奇现象背后隐藏的真相，本节课我们要来学习一种新的电学元件——电容器。
通过刚才实验，我们发现两个互相靠近的铜盘可以储存电荷，我们就把这样储存电荷的元件称为电容器。
一、电容器——容纳电荷的元件 1.电容器的构造
正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质)，就构成了最简单的电容器，叫平行板电容器。两个金属板叫电容器的极板。
【展示】平行板电容器，强调此时两极板间绝缘介质为空气。
电容器在电路中的表示方法——电容器和电阻类似，是电学中常用元件。 任意两个彼此绝缘又相隔很近的导体，都可以看成是一个电容器。
电容器和水杯较相似，我们给水杯起一个物理味道浓一些的名字——水容器。根据生活经验，我们可以给一个水杯倒满水，也可以把水倒出去。同样的，对于电容器，也应该可以储存上电荷，也会把电荷导走？下面我们讨论电容器充、放电的特点 2.电容器的充、放电 摄像头展示电路图
老师：这是电容器充、放电的电路图。电路中有电源、电容器、小灯泡、保护电阻、单刀双掷开关。当单刀双掷开关打到A的位置，充电电路导通；当单刀双掷开关打到B的位置，放电电路导通。请同学们注意观察小灯泡的亮度变化。 【演示实验】电容器充电、放电 Q：小灯泡的亮度在如何改变？ 学生：瞬间亮、逐渐熄灭。
3
Q：小灯泡闪亮后熄灭可以说明什么？
学生：闪亮后熄灭，说明充、放电过程中有短暂电流通过。单刀双掷开关接A，灯闪亮说明充上电了，之后熄灭说明充电结束；单刀双掷开关接B：灯闪亮再次说明之前充上电，也说明放了电，之后熄灭说明放电结束。
Q：在充电过程中，哪个极板带正电，哪个极板带负电呢？
学生：上极板带上正电荷、下极板带上负电荷，且为等量异种电荷。
老师：两极板带上等量异种电荷，在极板内部形成电场，电荷量增加，电场能增加。 Q：增加的电场能是从哪儿来的呢？
学生：电源消耗化学能。即充电的过程是将其他形式能转化为电场能；
Q：同一极板上，带同种电荷，彼此间为斥力，为什么电荷未导走？反而储存起来？ 学生：异种电荷互相吸引，储存起来。 充电总结
电容器带电量Q：电容器一个极板所带电量。
eg：电容器充电后，上极板+1C、下极板-1C，则电容器带电量是1C。 老师：若把单刀双掷开关接到B，构成放电电路。
Q：放电电路中，电容器的作用和哪个电学元件作用相似？ 学生：电源。
放电实质：使两极板电荷中和的过程；将电势能转化为其他形式的能量；
充电后的电容器的两极板间有电势差，电容器带了一定的电荷量；放电后的电容器两极板间电势差为0，电容器电荷量为0；从这里我们可以看出电势差U和电容器所带电荷量Q有关。
Q：同学们能否根据电场所学知识，判断当两极板间距d一定时，电容器两极板间电势差U与Q有何定性关系？
学生：d一定时，利用电场的知识分析得到：U越大、Q越大； 老师：这样的分析严谨吗？同学们请看下面实验。
【演示实验】定性探究电容器所带电荷量与其两极板间电势差的关系。通过电火花大小判断电容器带电量Q的大小
同一电容器，不同电压下，放电火花对比
不同电容器，相同电压下，放电火花对比（该实验危险系数较高，学生私下不得尝试） 老师：同一个电容器，电势差U增加，Q增加；不同电容器，U相同，Q一般不同。这个现象可以说明什么？
学生：不同的电容器能够储存电荷的能力（本领）是不一样的。 Q：那可以通过什么方法衡量电容器储存电荷的本领？ 学生：用
Q
U
表示电容器容纳电荷的本领。 老师：实际上，通过大量定量实验表明：对于一个确定的电容器，Q
U
是一个定值。不
同电容器，这个比值一般不同。因此我们就用Q
U
表示电容器容纳电荷的本领，给它起
4
个名字，叫做电容。 三、电容（C）
1.物理意义：表征电容器容纳电荷本领的大小。
2.定义：电容器所带电量与两极板间电势差的比值，叫电容器的电容。用C表示。
3.定义式：Q
CU
（比值定义法）
理解：（1）量度式，可测量某一电容器电容大小；
（2）比值定义法定义的物理量，所以C的大小与电容器带电量、两极板电势差无关。
类比水容器
【演示】空烧杯、装上部分水的烧杯
比如烧杯，装不装水都不影响烧杯装水的本领；烧杯装水一部分水，装水的本领有改变吗？没有，装水只是更直观变现水容器具有装水的本领。
（3）无论电容器是否带电，或带电多少都不会影响电容器储存电荷的本领。 老师：电容的定义式除了定义了电容这个物理量之外，也定义了电容的单位。
4.单位：国际制单位中给电容规定了一个单位，叫做法拉，简称法，符号为F。根据前面单位制的学习，我们可以知道国际单位制下，1F=1C/V 含义：如果一个电容器两极板电压若为1V，带的电荷量为1C时，则该电容器电容为1F。
法拉是一个很大的单位，常用单位有微法（μF）、皮法（pF）。6
1
21F=10
μF=10pF
eg：蓝色的电容器电容只有450μF，从这儿就可以反映出法拉确实是非常大的单位。 Q：在生产生活中，比如电力系统中，我们希望电容器的电容越大越好，那怎么提高电容器的电容呢？即电容器的电容和哪些因素相关？ 【展示】可拆电容器
老师：同学们请看，我们将一个和蓝色电容器类似的废弃电容器拆开，观察内部结构。在塑料纸的两侧镀上金属膜，卷了很多圈得到。实际上，生活中几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形。研究清楚平行板电容器，其他电容器我们也就可以讨论清楚。 Q：同学们，根据刚才废弃电容器的构造，能否猜想出平行板电容器的电容可能跟哪些因素相关？
极板间距、正对面积……
Q：根据什么方法，可以量度电容器的电容大小呢？ 学生：根据Q
CU
可以直接进行电容器电容大小的计算。 老师：电容器带不带电，不影响它容纳电荷的本领，不会改变C。但是通过使电容器带电，可以直接测出C。可是由于实验室条件有限，我们不好去测量Q、U的大小。但是我们可以定性判断，当我们改变上述参量后，电容器的电容是增加还是减少？ Q：通过什么方式，可以判断电容器的电容是增加还是减少？ 学生：控制变量。
老师：在实验中，我们通过控制电荷量不变，观察电压变化，得到电容变化。
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充电结束后与电源断开，由于异种电荷互相吸引，电荷被保存下来。若空气足够干燥，则在较长时间内，我们可以近似看作电荷量不变。
在初中，同学们学过用电压表测电压，本节课，我们采用静电计来测量电压。静电计指针偏角越大，可反映它金属杆与金属外壳之间电势差越大。 Q：如何用静电计测量平行板电容器两极板间的电势差？
利用导线将静电计的金属杆和平行板电容器一个极板相连，它俩等势，静电计的金属外壳和平行板电容器另一个极板相连，它俩等势。即静电计两个极板的电势差就等于平行板电容器两极板的电势差，即我们可以通过偏角反映平行板电容器两极板间电势差的变化。
通过理论分析表明：
当平行板电容器的两极板为真空时，4S
CKd
，k为静电力常量。
当两极板间充满同一种介质时，电容变为真空时的倍r，4S
rCKd
，r是一个
常数，与电介质的性质相关，称为电介质的相对介电常数。给出表达式中各个物理量的
单位及大小。
空气的相对介电常数与1非常接近。因此在一般性研究中，空气对电容器的影响可以忽略不计。
这些是我们本节课学习的主要内容。 板书设计
1-8 电容器和的电容
一、电容器
充电：使电容器两个极板带上等量异种电荷的过程； 放电：使电容器两极板上电荷中和的过程。 电容器带电量Q
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二、电容（C）
1、物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。XK] 2、定义式:
C与电容器是否带电、所装电荷量、两极板间电势差无关，由电容器本身结构决定。
3、单位：法拉（F） 1F=1C/V 1F=106F=1012pF
三、研究影响平行板电容器电容大小的因素
电容的决定因素：S，d，电介质
平行板电容器电容的决定式： 七、课堂小结
本节课我们学习了一种容纳电荷的元件——电容器，认识电容器的充放电。知道可以利用电容描述电容器容纳电荷的本领、知道了电容的定义式及平行板电容器电容的决定式。 八、作业
1.静电摆球的实验中，为什么通草球会在两铜盘之间快速摆动？ 2.在“探究影响平行板电容器电容的因素”的实验中，
（1）为什么不用电压表测量平行板电容器两极板的电势差？
（2）为什么静电计指针偏角大小可以反映指针与外壳间的电势差大小？ 九、教学反思
本节课是一节概念教学，教学重难点是帮助学生建立起来关于电容的正确概念，并掌握电容的定义式及决定式。因此通过将水容器和电容器类比，让学生感悟电容器容纳电荷的本领与它是否带电、带电量的多少无关；通过电容器放电火花对比，让学生感悟不同电容器容纳电荷本领的不同；通过探究平行板电容器的电容与哪些因素有关，让学生学会思考问题、将难测量的量保持不变，通过控制变量，分析定性关系。但由于环境潮湿，静电实验现象可能不太好观察，因此通过小太阳，提供较干燥空气，近似认为相对较长时间内平行板电容器带电量保持不变。本节课需联系学生前面学过的电场的相关知识，难度较大，考虑到学生层次，可适当在一些重点问题上花时间解释。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
