论文部分内容阅读
平行板电容器在高中物理的学习过程中占据着极为重要的地位，但是由于平行板电容器在日常生活中极为少见，因此高中物理平行板电容器中存在的问题都不是高中学生所熟悉的，导致在概念的认识和处理上，存在着极大的偏差。对两类基本问题进行了讨论，又详细阐述了平行板电容器中较为稳定的含容电路，最后分析介绍了平行板电容器动态含容的电路。
高中物理平行板电容器教学要点虽然平行板电容器在电器设备中属于较为常见的元件，但是电容器是在实际生活中很少接触到的，因此中学生对其没有什么概念，也就没有什么经验可言。从近几年的高考物理题目可以看出，与平行板电容器有关的问题，出现的频率较为频繁，这也就表明平行板电容器已经成为高中物理学习中的重中之重。为了加强学生对于电容器的了解，对电容器有关的概念充分的理解，在进行这一课程的讲解时，对平行板电容器进行了实验，让学生通过自己的眼睛对平行板电容器的有关因素进行了详细的了解，能夠对学生的科学思维方式进行培养，并对于平行板电容器有关的问题进行思考和探索。
一、两类基本问题的讨论
对于与平行板电容器有关的C、Q、U、E等问题进行讨论，要特别区分开电容器的两极板在电压不变与电容器中的两极板在电荷量不变两种情况。
1.平行板电容器在充电后，仍然与电源相连接
平行板电容器在充电完成之后，如果继续和电源的正负两极相连接的话，平行板中的两极之间的电压保持不变，而电容器中的d、S、等发生变化时，将会对电容器中的C、Q、E产生影响，从而导致它们发生变化，但是U保持不变，那么：C=∝；Q=UC∝；E=∝
2.平行板电容器在充电后，与电源切断
平行板电容器在充电完成之后，随即就将电源与之切断，那么平行板电容器中就不会由重放回路的存在，电容器中存在的电容量Q就属于一个固定的数值。如果电容器的d、S、出现改变时，将会对C、Q、U、E造成影响，导致它们发生变化，就需要通过C=∝；U=∝；E=∝来对其进行分析，如在下面的这个题中：
例1.如果平行板之间的间距是d，而平行板电容器中存在电荷量是Q，两极板之间存在的电势之间的差是U1，而板间场强是E1，那么现在将电容器中的带电荷量提高至2Q，其他的条件没有发生变化，而这时，两极板之间存在的电势差是U2，板间场强是E2，请在下列选项中选出正确的答案：（）
A.U2=U1 E2=E1B.U2=2U1 E2=4E1
C.U2=U1 E2=2E1D.U2=2U1 E2=2E1
要想解决这个问题，需要通过电容的定义式、匀强电场的场强、平行板电容器决定式以及电势差等方面的关系，来推算出电势差和场强的表达式就可以解答这个问题，此题中，C选项是正确的。
二、分析较为稳定的含容电路
在对平行板电容器和稳恒电流之间存在的综合问题进行分析时，最关键的问题是电路连接方面的问题。如果平行板电容器所处的环境是直流电，等到电路较为稳定后，平行板电容器中的电场就是匀强电场。电路中的电容器无疑就是阻值不确定的一个元件，当和电容器串联时，与导线的功能无异，而电容器所处的电路段就会与电路断开，在电路简化时，将电容器去掉即可。在有电容器存在的直流电路进行分析和计算时，最为重要的就是极板的正负两端判断的正确性，以求出正确的电容器两端存在的电压值。
例2.如图1所示：
从图1中可以看出，将一个不带电的平行板的电容器放置在真空的环境中，两板之间的距离是d，电容是c，位于上方的平行板接地，目前电路中的质量是m，而带电荷量是q，以相同的速度沿着图中虚线的位置运动，第一滴油就落在A平行板中的p点位置，如果图中落入到A平行板中的油滴有N滴的话，那么N+1滴的油就会在电场的范围之外，如果滴落到A平行板中的油全部被吸收的话，且油滴之间没有相互的作用，重力加速度用g来代表。求：
（1）A平行板中滴落的油有几滴？
（2）第N+1滴的油在途径电场时，动能所发生的变化？
（3）第N+1滴的油在途径电场时，机械能所发生的变化？
通过对图1所示的问题进行分析：（1）第一滴油和第N+1滴油都在做平抛运动，而由于两者的水平速度相同，且位移之间的比是1︰2，运动时间之间的比例是1︰2，但是竖直方向上的位移相同，那么加速度之间的比例是4︰1，当第N滴的油落到A平行板之后，重力和电场力之间的比是4︰3，那么4（Nq/C）q/d=3mg，就可以得出N的值。（2）当第N+1滴油经过电场时，外力做功的定义是mgd/8，通过动能定理可以知道，动能上的增加量是mgd/8。（3）第N+1滴的油在途径电场时，机械能的增加和电场中的做功存在着相等的关系，那么电场中的做功是-3mgd/8。
三、分析动态含容的电路
在电容器进行充放电时，电路中会存在着瞬间的电流，那么电容器中存在的带电荷量Q会增加。电容器进行充电时，电流会从电源的正极向着电容器的正极板六区，从电容器中的负极板向着电源的负极流去。如果电容器中存在的带电荷量Q出现减少情况的话，电容器就出处在放电的状态，电流也就会从电容器中的正极板向着负极板的方向流去。而在电容器进行充电的过程中，电容器C的作用与用电器非常类似；但是在电容器进行放电的过程中，电容器C的功能与电源无异。
四、结语
综上所述，通过对与平行板电容器有关的问题进行分析，可以在对电容器以及电容器有关的物理知识的基础上，对平行板电容器有关的综合问题进行分析，提高了学生分析思考能力，对学生解决问题能力进行培养。物理中的平行板电容器方面的知识和问题是高考作为重要的考点内容，不仅对老师的教学提出了更高的要求，要不断提高学生理解、分析以及解决与平行板电容器有关的综合问题的能力，从而大大提高了学生的思考和解决问题的能力。
参考文献：
[1]柯勤奋.对“平行板电容器”课堂演示实验的探讨[J].物理教师，2009，（07）.
[2]刘世明.补偿法求解非平行板电容器电容[J].物理教师，2013，（08）.
[3]朱昊，张素林.用倍增法定量研究平行板电容器的电容量[J].物理通报，2013，（01）.
[4]司德平.平行板电容器电容决定式的半定量与定量推导探析[J].课程教学研究，2013，（04）.
[5]丁舒忻.平行板电容器的等效计算分析[J].江西科学，2011（04）
高中物理平行板电容器教学要点虽然平行板电容器在电器设备中属于较为常见的元件，但是电容器是在实际生活中很少接触到的，因此中学生对其没有什么概念，也就没有什么经验可言。从近几年的高考物理题目可以看出，与平行板电容器有关的问题，出现的频率较为频繁，这也就表明平行板电容器已经成为高中物理学习中的重中之重。为了加强学生对于电容器的了解，对电容器有关的概念充分的理解，在进行这一课程的讲解时，对平行板电容器进行了实验，让学生通过自己的眼睛对平行板电容器的有关因素进行了详细的了解，能夠对学生的科学思维方式进行培养，并对于平行板电容器有关的问题进行思考和探索。
一、两类基本问题的讨论
对于与平行板电容器有关的C、Q、U、E等问题进行讨论，要特别区分开电容器的两极板在电压不变与电容器中的两极板在电荷量不变两种情况。
1.平行板电容器在充电后，仍然与电源相连接
平行板电容器在充电完成之后，如果继续和电源的正负两极相连接的话，平行板中的两极之间的电压保持不变，而电容器中的d、S、等发生变化时，将会对电容器中的C、Q、E产生影响，从而导致它们发生变化，但是U保持不变，那么：C=∝；Q=UC∝；E=∝
2.平行板电容器在充电后，与电源切断
平行板电容器在充电完成之后，随即就将电源与之切断，那么平行板电容器中就不会由重放回路的存在，电容器中存在的电容量Q就属于一个固定的数值。如果电容器的d、S、出现改变时，将会对C、Q、U、E造成影响，导致它们发生变化，就需要通过C=∝；U=∝；E=∝来对其进行分析，如在下面的这个题中：
例1.如果平行板之间的间距是d，而平行板电容器中存在电荷量是Q，两极板之间存在的电势之间的差是U1，而板间场强是E1，那么现在将电容器中的带电荷量提高至2Q，其他的条件没有发生变化，而这时，两极板之间存在的电势差是U2，板间场强是E2，请在下列选项中选出正确的答案：（）
A.U2=U1 E2=E1B.U2=2U1 E2=4E1
C.U2=U1 E2=2E1D.U2=2U1 E2=2E1
要想解决这个问题，需要通过电容的定义式、匀强电场的场强、平行板电容器决定式以及电势差等方面的关系，来推算出电势差和场强的表达式就可以解答这个问题，此题中，C选项是正确的。
二、分析较为稳定的含容电路
在对平行板电容器和稳恒电流之间存在的综合问题进行分析时，最关键的问题是电路连接方面的问题。如果平行板电容器所处的环境是直流电，等到电路较为稳定后，平行板电容器中的电场就是匀强电场。电路中的电容器无疑就是阻值不确定的一个元件，当和电容器串联时，与导线的功能无异，而电容器所处的电路段就会与电路断开，在电路简化时，将电容器去掉即可。在有电容器存在的直流电路进行分析和计算时，最为重要的就是极板的正负两端判断的正确性，以求出正确的电容器两端存在的电压值。
例2.如图1所示：
从图1中可以看出，将一个不带电的平行板的电容器放置在真空的环境中，两板之间的距离是d，电容是c，位于上方的平行板接地，目前电路中的质量是m，而带电荷量是q，以相同的速度沿着图中虚线的位置运动，第一滴油就落在A平行板中的p点位置，如果图中落入到A平行板中的油滴有N滴的话，那么N+1滴的油就会在电场的范围之外，如果滴落到A平行板中的油全部被吸收的话，且油滴之间没有相互的作用，重力加速度用g来代表。求：
（1）A平行板中滴落的油有几滴？
（2）第N+1滴的油在途径电场时，动能所发生的变化？
（3）第N+1滴的油在途径电场时，机械能所发生的变化？
通过对图1所示的问题进行分析：（1）第一滴油和第N+1滴油都在做平抛运动，而由于两者的水平速度相同，且位移之间的比是1︰2，运动时间之间的比例是1︰2，但是竖直方向上的位移相同，那么加速度之间的比例是4︰1，当第N滴的油落到A平行板之后，重力和电场力之间的比是4︰3，那么4（Nq/C）q/d=3mg，就可以得出N的值。（2）当第N+1滴油经过电场时，外力做功的定义是mgd/8，通过动能定理可以知道，动能上的增加量是mgd/8。（3）第N+1滴的油在途径电场时，机械能的增加和电场中的做功存在着相等的关系，那么电场中的做功是-3mgd/8。
三、分析动态含容的电路
在电容器进行充放电时，电路中会存在着瞬间的电流，那么电容器中存在的带电荷量Q会增加。电容器进行充电时，电流会从电源的正极向着电容器的正极板六区，从电容器中的负极板向着电源的负极流去。如果电容器中存在的带电荷量Q出现减少情况的话，电容器就出处在放电的状态，电流也就会从电容器中的正极板向着负极板的方向流去。而在电容器进行充电的过程中，电容器C的作用与用电器非常类似；但是在电容器进行放电的过程中，电容器C的功能与电源无异。
四、结语
综上所述，通过对与平行板电容器有关的问题进行分析，可以在对电容器以及电容器有关的物理知识的基础上，对平行板电容器有关的综合问题进行分析，提高了学生分析思考能力，对学生解决问题能力进行培养。物理中的平行板电容器方面的知识和问题是高考作为重要的考点内容，不仅对老师的教学提出了更高的要求，要不断提高学生理解、分析以及解决与平行板电容器有关的综合问题的能力，从而大大提高了学生的思考和解决问题的能力。
参考文献：
[1]柯勤奋.对“平行板电容器”课堂演示实验的探讨[J].物理教师，2009，（07）.
[2]刘世明.补偿法求解非平行板电容器电容[J].物理教师，2013，（08）.
[3]朱昊，张素林.用倍增法定量研究平行板电容器的电容量[J].物理通报，2013，（01）.
[4]司德平.平行板电容器电容决定式的半定量与定量推导探析[J].课程教学研究，2013，（04）.
[5]丁舒忻.平行板电容器的等效计算分析[J].江西科学，2011（04）