2012高考总复习物理教学案第46讲

2012高考总复习物理教学案第46讲内容摘要：

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。 二、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。 三、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。 四、主要教学过程（一）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 2、种装置为电容器。 （二）教学过程设计电容器（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。 （2）充放电充电：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 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 3、电容器两极接触时，由于起电机两极与电容器两极不等势，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。 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 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 4、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， 越大，水体积与水深度比值为横截面积不变。 理论上（3）电容定义：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。 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= 正比于 U。 单位：法拉（F） 1F=1C/（F），皮法（ 1F=106F=10 12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：两极间距 d；两极正对面积 S。 描述一对平行板 5、的几何特性。 注意说明，两板所带电量应是等量异号的（前面实验已证明）。 （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。 ，指针偏角变小；S 减小时，指针偏角变大。 理论和实验可精确证明：C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。 ，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 6、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。 两极板间插入电介质时比不插入电介质时电容大。 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，电势能减少，故电势差降低。 （4）平行板电容器内电场：实验 6 （建议）在一块金属板上固定一些细尼龙丝，把两金属板平行正对放置，并用起电机使两板带电，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。 板间电场可看作匀强电场：E=U两板间电势差，d 为两 7、板间距。 场源关系，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= 与 d 也成反比。 3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。 五、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。 （C）保持开关 S 闭合，把电容器两极板间距变为原来的一半，这一过程中，又有多少电量通过 R。 （C） 带电粒子在电场中的运动 一、教学目标了解带电粒子在电场中的运动只受电场力，带电粒子做匀变速运动。 2重点掌握初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中的运动类平抛运动。 3渗透物理学方法的 8、教育：运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，不计粒子重力。 二、重点分析初速度与场强方向垂直的带电粒子在电场中运动，沿电场方向（或反向）做初速度为零的匀加速直线运动，垂直于电场方向为匀速直线运动。 三、主要教学过程1带电粒子在磁场中的运动情况若带电粒子在电场中所受合力为零时，即F=0 时，粒子将保持静止状态或匀速直线运动状态。 例 带电粒子在电场中处于静止状态，该粒子带正电还是负电。 分析 带电粒子处于静止状态，F=0，q，因为所受重力竖直向下，所以所受电场力必为竖直向上。 又因为场强方向竖直向下，所以带电体带负电。 若F0 且与初速度方向在同一直线上，带电粒子将做加速或减速直线运动。 （变速直线运动 9、）打入正电荷，将做匀加速直线运动。 打入负电荷，将做匀减速直线运动。 若F0，且与初速度方向有夹角（不等于 0，180），带电粒子将做曲线运动。 q，合外力竖直向下 夹角不等于 0或 180，带电粒子做匀变速曲线运动。 在第三种情况中重点分析类平抛运动。 2若不计重力，初速度 ，带电粒子将在电场中做类平抛运动。 复习：物体在只受重力的作用下，被水平抛出，在水平方向上不受力，将做匀速直线运动，在竖直方向上只受重力，做初速度为零的自由落体运动。 物体的实际运动为这两种运动的合运动。 与此相似，不计 mg，v 0E 时，带电粒子在磁场中将做类平抛运动。 板间距为 d，板长为 l，初速度 间电压为 U，带电粒子质量为 10、m，带电量为+q。 粒子在与电场方向垂直的方向上做匀速直线运动，x=v 0t；在沿电若粒子能穿过电场，而不打在极板上，侧移量为多少呢。 注：以上结论均适用于带电粒子能从电场中穿出的情况。 如果带电粒子没有从电场中穿出，此时 再等于板长 l，应根据情况进行分析。 3，以 1的电场，将做匀加速直线运动，穿过电场时速度增大，动能增大，所以该电场称为加速电场。 进入电压为 子将发生偏转，设电场称为偏转电场。 例 1质量为 m 的带电粒子，以初速度 1）物体做的是什么运动。 （2）电场力做功多少。 （3）带电体的电性。 分析 物体做直线运动，F 应与 物体进行受力分析，若忽略 物体只受 向不可能与 以不能忽略理电场力 等 11、于 则合外力也不可能与 以物体所受合力为零，应做匀速直线运动。 电场力功等于重力功，Eqd=场力与重力方向相反，应竖直向上。 又因为电场强度方向向下，所以物体应带负电。 例 2 如图，一平行板电容器板长 l=4间距离为 d=3斜放置，使板面与水平方向夹角 =37，若两板间所加电压 U=100V，一带电量q=310负电荷以 s 的速度自 A 板左边缘水平进入电场，在电场中沿水平方向运动，并恰好从 B 板右边缘水平飞出，则带电粒子从电场中飞出时的速度为多少。 带电粒子质量为多少。 解，所受合力与运动方向在同一直线上，由此可知重力不可忽略，受力如图所示。 电场力在竖直方向的分力与重力等值反向。 带电粒子所受合力与电场力在水平方向的分力相同。 610 q108 一质量为 m，带电量为+q 的小球从距地面高 h 处以一定的初速度水平抛出。 在距抛出点水平距离为 l 处，有一根管口比小球直径略大的管子上方的整个区域里加一个场强方向水平向左的匀强电场。 如图：（1）小球的初速度 v；（2）电场强度 E 的大小；（3）小球落地时。