高中物理較之初中物理在對(duì)學(xué)生的理解及其應(yīng)用上有更高的要求,因此學(xué)生的學(xué)習(xí)方法不恰當(dāng),導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生了恐懼。高中物理重在理解,只有在理解的基礎(chǔ)上,才能對(duì)知識(shí)更好的應(yīng)用。形象思維就是從學(xué)生對(duì)已知事物的理解入手,使學(xué)生能夠明白、能夠理解其原理,從而對(duì)知識(shí)更好的應(yīng)用。本文就針對(duì)平板電容器的動(dòng)態(tài)分析進(jìn)行闡述,讓學(xué)生更好的掌握本節(jié)知識(shí)。
本文的方法也有它的局限性,因?yàn)槭请娙萜鞯膭?dòng)態(tài)分析,只是定性分析,沒(méi)有定量計(jì)算,因此只適應(yīng)選擇題,在計(jì)算題的計(jì)算中還需要相應(yīng)的計(jì)算知識(shí)。
電容器中的動(dòng)態(tài)分析,我們經(jīng)常與電場(chǎng)力聯(lián)系,因此判斷電場(chǎng)強(qiáng)度E的改變是我們的重點(diǎn)。另外電勢(shì)φ和電勢(shì)差U的改變也是我們的重點(diǎn),判斷標(biāo)準(zhǔn)為帶電粒子與零電勢(shì)的距離和場(chǎng)強(qiáng)的變化,由UAB=Ed=φA-φB決定。
針對(duì)平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析,從以下幾方面入手:
一、電容器充電后與電源斷開(kāi)(電容器極板的電荷量不變,即Q不變)
(1)d不變
形象比喻:Q不變,電荷的個(gè)數(shù)不變,產(chǎn)生的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)不變。距離d不變,當(dāng)正對(duì)面積減小,相當(dāng)于把電荷只能擠到更小的地方,因此密度增大(電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。?,電場(chǎng)強(qiáng)度增大(如下圖所示)
(2)S不變
形象比喻:Q不變,電荷的個(gè)數(shù)不變,產(chǎn)生的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)不變。正對(duì)面積S不變,當(dāng)距離d增大,電荷的分布空間不變,因此密度不變,電場(chǎng)強(qiáng)度不變(如下圖所示)
二、充電后保持與電源相連(電容器極板的電壓不變,即U不變)
(1)d不變S↓→E不變→F不變→Q↓
形象比喻:距離的改變,可以看作電荷的距離改變而引起電荷間的引力改變。d減小,引力增大,電荷分布變密,電場(chǎng)線(xiàn)變密;反之亦然。S改變,引力不變,電荷疏密不變,電場(chǎng)線(xiàn)密度不變。U不變,電荷可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)得到或失去,產(chǎn)生的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)也發(fā)生改變。距離d不變表示電荷間的引力不變,當(dāng)正對(duì)面積減小,相當(dāng)于把電荷擠到電源上,不需要緊挨,因此密度不變(電場(chǎng)線(xiàn)的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。?,電場(chǎng)強(qiáng)度不變(如下圖所示)(面積減小引起電荷的丟失)
(2)S不變 d↑→E↓→F↓→Q↓
形象比喻:U不變,電荷可以沿著電線(xiàn)得到或失去,產(chǎn)生的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)也發(fā)生改變。距離S不變,當(dāng)距離d增大,相當(dāng)于把電荷間的引力減小,導(dǎo)致電荷失去,因此密度減?。妶?chǎng)線(xiàn)的疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大?。妶?chǎng)強(qiáng)度減?。ㄈ缦聢D所示)(距離增大引起電荷之間的引力減小,導(dǎo)致電荷的丟失)
三、電容器中插入電解質(zhì)或?qū)w等效為電容器的距離減小
四、電容的改變
電容的改變由決定,C與正對(duì)面積S成正比、與距離d成反比和插入的電解質(zhì)ε成正比
例題1、(2001春季高考物理北京內(nèi)蒙安徽卷)一平行板電容器,兩板之間的距離d和兩板面積S都可以調(diào)節(jié),電容器兩板與電池相連接。以Q表示電容器的電量,E表示兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,則
A.當(dāng)d增大、S不變時(shí),Q減小、E減小
B.當(dāng)S增大、d不變時(shí),Q增大、E增大
C.當(dāng)d減小、S增大時(shí),Q增大、E增大
D.當(dāng)S減小、d減小時(shí),Q不變、E不變
分析:電容器兩板與電池連接,表示極板兩端的電壓U不變。根據(jù)結(jié)論,S不變,d增大,引力減小,電荷丟失,所以Q減小,所以A選項(xiàng)正確;電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)減少,電場(chǎng)線(xiàn)密度減小,所以E減小。B選項(xiàng)中d不變,電荷的引力不變,電場(chǎng)線(xiàn)密度不變,E不變,S變大,Q增大,所以B選項(xiàng)錯(cuò)誤;d減小,電場(chǎng)線(xiàn)變密,E增大,S再變大,Q增大,所以C正確;當(dāng)S減小,相當(dāng)于空間減小,d減小,電場(chǎng)線(xiàn)變密,一增一減,無(wú)法確定Q如何變化,但E是變大,因此D錯(cuò)誤。
答案:AC
例題2:(2003夏季高考廣東卷)兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置,構(gòu)成一平行板電容器,與它相連接的電路如圖所示,接通開(kāi)關(guān)K,電源即給電容器充電。
A.保持K接通,減小兩極板間的距離,則兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小
B.保持K接通,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則極板上的電量增大
C.斷開(kāi)K,減小兩極板間的距離,則兩極板間的電勢(shì)差減小
D.斷開(kāi)K,在兩極板間插入一塊介質(zhì),則兩極板間的電勢(shì)差增大
解析:保持K接通,表示電勢(shì)差U不變,減小兩板間的距離和在兩板間插入一塊介質(zhì)都是減小距離d。距離減小,引力增大,板上的電荷量增大,電場(chǎng)線(xiàn)變密,電場(chǎng)強(qiáng)度增大,因此A錯(cuò)B對(duì);斷開(kāi)K,表示電荷量Q不變,同樣是減小兩板間的距離d,電荷量的密度不變,因此電場(chǎng)線(xiàn)的密度不變,電場(chǎng)強(qiáng)度E不變,電勢(shì)差U減小,所以C對(duì)D錯(cuò)。
答案:BC
總之,在高中的物理教學(xué)中,我們要不斷探索新的思考方式,讓學(xué)生對(duì)比較難理解的知識(shí)更容易接受。在此也給學(xué)生提供一種思考的方式,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中頁(yè)不斷探索更好的學(xué)習(xí)方法,最終把高中物理知識(shí)掌握的更好。