電容器的電容教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版選修31 第一章 靜電場(chǎng)第8節(jié) 電容器的電容一、教材分析1、地位與作用高中物理選修3-1第一章第八節(jié)電容器與電容是介紹電子元器件的一節(jié)內(nèi)容，通過(guò)電容器的介紹，進(jìn)而通過(guò)直觀觀察和比較了解生活中電容器的用途和結(jié)構(gòu)同時(shí)他又是是后面學(xué)習(xí)LC振蕩電路的必備知識(shí)，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)交流電路和電子線路的基礎(chǔ)通過(guò)介紹電容器的構(gòu)造及使用，使學(xué)生認(rèn)識(shí)電容器有儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)，然后介紹描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量電容，接著研究平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，并且得出了平行板電容器電容的決定式關(guān)于電容器的充放電現(xiàn)象和電容概念，是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，又比較抽象，因此在教學(xué)中，可以多設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生易于理

2、解和接受，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和科學(xué)探究能力2、重點(diǎn)與難點(diǎn) 電容的內(nèi)涵是本節(jié)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)電容又是一個(gè)用比值定義的物理量，引出這一比值的關(guān)鍵，是要讓學(xué)生知道電容器所帶的電荷量與兩極板間的電勢(shì)差成正比，其比值反映電容器本身的性質(zhì)影響平行板電容器電容大小的因素是本節(jié)教學(xué)的又一難點(diǎn)，做好分組實(shí)驗(yàn)是突破該難點(diǎn)的最佳途徑二、學(xué)情分析通過(guò)靜電場(chǎng)關(guān)于電場(chǎng)的力的性質(zhì)和能的性質(zhì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了研究電容器需要涉及的電勢(shì)差、電場(chǎng)強(qiáng)度、電荷量等物理量，所以學(xué)生應(yīng)用靜電場(chǎng)的有關(guān)知識(shí)研究電容器變得水到渠成電容器在各種電子儀器和電器設(shè)備中都有廣泛的應(yīng)用，但是學(xué)生對(duì)電容器并不熟悉，因?yàn)樗麄兒苌俅蜷_(kāi)用電器觀察其中

3、的元件所以教學(xué)中可以先通過(guò)“盛電杯”讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)電容器的外形和主要結(jié)構(gòu)，接著拆開(kāi)電容器，讓學(xué)生了解電容器的兩塊極板和極板之間的介質(zhì)，介紹時(shí)要突出主要構(gòu)件極板和介質(zhì)這些感性材料對(duì)學(xué)生了解電容器是十分必要和有益的電容器的充、放電過(guò)程是電容器工作的主要形式，也是學(xué)生了解電容器的一個(gè)載體電容概念的得出非常抽象，所以最好做成演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)電容器的認(rèn)識(shí)更加具體，更加豐富為了使學(xué)生更加直接的了解影響電容器電容的因素，關(guān)于平行板電容器的電容，應(yīng)該設(shè)計(jì)分組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生近距離觀察、體驗(yàn)、總結(jié)影響平行板電容器的因素整體應(yīng)以學(xué)生參與為主，教師點(diǎn)撥引導(dǎo)為輔三、教學(xué)目標(biāo)1通過(guò)觀察生活中常用的電容器實(shí)物和圖片，并拆開(kāi)

4、電容器，觀察、認(rèn)識(shí)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，體會(huì)充電放電過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化，知道電容器是儲(chǔ)存電荷的一種裝置2通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到電容器的電壓與電荷量成正比，并進(jìn)一步根據(jù)比值定義法得到電容的概念3通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，利用控制變量法了解影響平行板電容器電容大小的因素，了解平行板電容器電容的公式，知道改變電容器電容大小的方法知道電容器在生產(chǎn)和生活中的一些應(yīng)用四、教學(xué)方法合作探究學(xué)生觀察、自主思考、討論交流，教師即時(shí)評(píng)價(jià)、矯正五、教學(xué)流程設(shè)計(jì)1創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課【教學(xué)目標(biāo)1】通過(guò)觀察生活中常用的電容器，并拆開(kāi)電容器，觀察、認(rèn)識(shí)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充、放電現(xiàn)象，體

5、會(huì)充電放電過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化，知道電容器是儲(chǔ)存電荷的一種裝置【“盛電杯”小實(shí)驗(yàn)】教師比較詳細(xì)地介紹實(shí)驗(yàn)裝置，內(nèi)、外兩層金屬錫箔是導(dǎo)體，中間是絕緣的塑料學(xué)生觀察并觸摸杯子，初步觀察杯子結(jié)構(gòu)然后請(qǐng)一個(gè)同學(xué)搖動(dòng)感應(yīng)起電機(jī)，用感應(yīng)起電機(jī)給“盛電杯”充電，另外幾個(gè)同學(xué)和老師一塊手拉手，讓末端一個(gè)學(xué)生用手觸摸杯子內(nèi)側(cè)，讓他們親自體驗(yàn)、感受；教師提問(wèn)，你有什么感受? 教師介紹：學(xué)完這節(jié)課大家就可以解釋這個(gè)現(xiàn)象了，其實(shí)這個(gè)裝置最初叫萊頓瓶，是荷蘭物理學(xué)家馬森布洛克在萊頓大學(xué)發(fā)明的歷史上最著名的是美國(guó)物理學(xué)家富蘭克林利用這個(gè)裝置收集空中的閃電這個(gè)裝置現(xiàn)在被稱為電容器【實(shí)物解剖展示】將一個(gè)已經(jīng)解剖好的薄膜電容器輕輕

6、展開(kāi)，讓學(xué)生觀察元件結(jié)構(gòu)，并對(duì)比“盛電杯”的內(nèi)部構(gòu)造學(xué)生觀察總結(jié)：該元件有兩片錫箔，中間是一層絕緣體薄膜教師補(bǔ)充，在兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體中間夾上一層絕緣物質(zhì)就構(gòu)成一個(gè)電容器這兩個(gè)導(dǎo)體叫做電容器的兩個(gè)極板，中間的絕緣物質(zhì)也叫電介質(zhì)此處電介質(zhì)是絕緣體，不同于化學(xué)上的電解質(zhì)電容器在電路中通常用符號(hào) 來(lái)表示教師展示一對(duì)平行金屬板并提問(wèn)學(xué)生是否是電容器，介紹那是一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，稱為平行板電容器教師補(bǔ)充，實(shí)際上任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體都可以稱為一個(gè)電容器2驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)一電容器的充電、放電GabsCE【理論分析】教師介紹實(shí)驗(yàn)裝置并通過(guò)PPT動(dòng)畫(huà)介紹實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）把電容器的一個(gè)極板與電源的正極相連，另一

7、個(gè)極板與負(fù)極相連，兩個(gè)極板就分別帶上了等量的異種電荷，這個(gè)過(guò)程就稱為電容器的充電過(guò)程；電流的方向：從電源的正極流向正極板，從負(fù)極板流入負(fù)極；充電過(guò)程中由電源獲得的電能以靜電能的形式儲(chǔ)存在電容器中（2）如果把充電后的兩極板通過(guò)導(dǎo)線接通，電流從正極板流向負(fù)極板，極板上的電荷就中和，電容器就不再帶電，這個(gè)過(guò)程就稱為電容器的放電過(guò)程能量的轉(zhuǎn)化：電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量【演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】把一個(gè)“35V 1000F”的電容器，連接到如圖的電路，當(dāng)接a時(shí)，注意觀察靈敏電流計(jì)指針最初在哪個(gè)位置，向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，是否一直偏轉(zhuǎn)？然后把電容器直接與b相連，觀察表針向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，是否一直偏轉(zhuǎn)？學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并總結(jié)：

8、當(dāng)接a時(shí)，G偏轉(zhuǎn)；當(dāng)接b時(shí)，G反偏實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與理論分析結(jié)論一致3探究實(shí)驗(yàn)二電容教師補(bǔ)充，電容器在電路中正是利用了它的充放電工作的，通過(guò)剛才的實(shí)驗(yàn)可以看出，充電后電容器兩極板帶電，不同的電容器，可以容納的電荷一樣多嗎？【教學(xué)目標(biāo)2】通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到電容器的電壓與電荷量成正比，并進(jìn)一步根據(jù)比值定義法得到電容的概念2【理論分析】教師介紹實(shí)驗(yàn)裝置并通過(guò)flash動(dòng)畫(huà)介紹實(shí)驗(yàn)過(guò)程（1）電鍵K2與b連接，給電容器A充電，用數(shù)字電壓表測(cè)出A兩端電壓U1；（2）電鍵K2與a連接，給電容器B充電，用數(shù)字電壓表測(cè)出A兩端電壓U2；（3）斷開(kāi)電鍵K2，閉合電鍵K1，電容器B放電，然后斷開(kāi)電鍵K1，

9、重新與a連接，用數(shù)字電壓表測(cè)出A兩端電壓U3；（4）分析U1、U2、U3之間的關(guān)系，說(shuō)明什么問(wèn)題？A的電量QQ/2Q /4A的電壓U1U2U3【演示實(shí)驗(yàn)】教師指導(dǎo)兩個(gè)學(xué)生，首先觀察兩個(gè)電容器是否相同，一個(gè)利用數(shù)字電壓表測(cè)量，另一個(gè)學(xué)生在黑板上記錄數(shù)據(jù)，然后分析數(shù)據(jù)學(xué)生小結(jié)：電量減少為原來(lái)的一半，電壓也減為原來(lái)的一半，電量減少為原來(lái)的四分之一，電壓也減為原來(lái)的四分之一教師補(bǔ)充：科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)同一個(gè)電容器，電量與電壓的比值一定教師點(diǎn)撥，對(duì)于不容的電容器，這個(gè)比值一般是不同的，所以這個(gè)比值表征了電容器儲(chǔ)存電荷的特性學(xué)生閱讀課本，完成關(guān)于電容的思維導(dǎo)圖，得出電容概念(1)物理意義：表示電

10、容器容納電荷本領(lǐng)的物理量(2)定義：電容器所帶的電荷量與兩極板間電勢(shì)差的比值(3)定義式： (4)單位：法拉（F）、微法()、皮法(）教師補(bǔ)充：法拉這個(gè)單位是為了紀(jì)念著名的物理學(xué)家法拉第而設(shè)立的，這個(gè)單位很大，實(shí)際中常用較小的單位微法和皮法，不過(guò)隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，現(xiàn)在已經(jīng)有超過(guò)的電容器【目標(biāo)2評(píng)價(jià)】對(duì)電容，下列說(shuō)法中正確的是A一個(gè)電容器充的電荷量越多，電容就越大B對(duì)于一個(gè)固定的電容器，它所充電荷量跟它兩極板間所加電壓的比值保持不變C由知，如果一個(gè)電容器沒(méi)有電壓，就沒(méi)有充電的電荷量，也就沒(méi)有電容電容器的電容與電容器是否帶電無(wú)關(guān)4實(shí)驗(yàn)探究三平行板電容器的電容【教學(xué)目標(biāo)3】通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)，利用控

11、制變量法了解影響平行板電容器電容大小的因素，了解平行板電容器電容的公式，知道改變電容器電容大小的方法知道電容器在生產(chǎn)和生活中的一些應(yīng)用教師提問(wèn)，能否認(rèn)為電容與電荷量成正比，與電勢(shì)差成反比？學(xué)生回答，電容器的電容是一個(gè)與電量、電勢(shì)差無(wú)關(guān)的物理量，它的大小是由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定的既然電容C由自身因素決定，那么平行板電容器的電容的大小可能由哪些因素決定呢？【猜想與假設(shè)】教師展示一組平行板電容器，學(xué)生根據(jù)電容器內(nèi)部構(gòu)造可能會(huì)猜想到：平行板電容器的電容大小可能與兩極板正對(duì)面積、電介質(zhì)、兩極板間距離有關(guān) 教師提問(wèn)，能否同時(shí)研究平行板電容器的電容與這幾個(gè)物理量的關(guān)系？如果不能，應(yīng)采取什么方法？學(xué)生回答，控

12、制變量法【分組實(shí)驗(yàn)探究】(1)實(shí)驗(yàn)器材：數(shù)字電容表一只，平行板電容器一對(duì)，兩根導(dǎo)線，課本，“35V 1000F”的電容一只(2)實(shí)驗(yàn)步驟：學(xué)會(huì)使用數(shù)字電容表：首先打開(kāi)電源，把選擇開(kāi)關(guān)打在2000F檔位，把黑表筆接在有負(fù)號(hào)的1000F的電容器的一個(gè)極板上，紅表筆接在另一個(gè)極板上，讀出數(shù)據(jù)并與1000F比較把選擇開(kāi)關(guān)打在最小檔位，測(cè)量平行板電容器的電容，保持兩板距離一定，改變正對(duì)面積，觀察電容表讀數(shù)的變化，并填入表格保持正對(duì)面積一定，改變兩板間距離，觀察電容表讀數(shù)的變化，并填入表格保持距離和正對(duì)面積一定，在兩板之間放入課本，觀察電容表讀數(shù)的變化，并填入表格因素電容正對(duì)面積S增大減小兩板間距d增大減

13、小電介質(zhì)插入拔出(3)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)論學(xué)生分析數(shù)據(jù)并總結(jié)：正對(duì)面積變大，兩極板間距變小，插入介質(zhì)時(shí)，電容變大；正對(duì)面積變小，兩極板間距變大，拔出介質(zhì)時(shí)，電容變小；電介質(zhì)真空空氣煤油石蠟陶瓷玻璃云母水r11.000522.0-2.164-116-881教師點(diǎn)撥，進(jìn)一步的精確實(shí)驗(yàn)可以表明，電容器的電容與正對(duì)面積成正比，與兩板間的距離成反比，與介質(zhì)的介電常數(shù)成正比即所以當(dāng)平行板電容器的兩極板間是真空時(shí)，電容C與極板的正對(duì)面積S、極板間的距離d的關(guān)系為【目標(biāo)3評(píng)價(jià)】已充電的平行板電容器與靜電計(jì)連接如圖所示，已知電容器極板上的電荷量不變，靜電計(jì)指針的偏角反應(yīng)電容器兩板間電勢(shì)差的大小，偏角越大，電勢(shì)

14、差越大，請(qǐng)嘗試完成下列表格 影響因素電容C電勢(shì)差U指針偏角兩板間距d增大減小教師點(diǎn)評(píng)并引導(dǎo)，課下我們利用這套實(shí)驗(yàn)裝置研究正對(duì)面積和電介質(zhì)對(duì)平行板電容器電容的影響5常用電容器【圖片展示】教師通過(guò)PPT展示各種各樣的電容器圖片，電視、電腦等線路板中的電容器【實(shí)際應(yīng)用】照相機(jī)閃光原理：教師打開(kāi)相機(jī)閃光燈面向?qū)W生拍照，相機(jī)的的電子閃光燈發(fā)出強(qiáng)烈的閃光【實(shí)物展示】每12個(gè)同學(xué)為一個(gè)小組，觀察實(shí)物以及銘牌6學(xué)生小結(jié)對(duì)照PPT中展示的學(xué)習(xí)目標(biāo)，提出問(wèn)題并總結(jié)本節(jié)內(nèi)容本節(jié)學(xué)習(xí)了一種新的電學(xué)元件電容器，知道了它的充電和放電過(guò)程，引入了描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量電容，重點(diǎn)研究了平行板電容器與哪些物理量有關(guān)，并得出了平行板電容器電容的決定式7教師補(bǔ)充，并布置作業(yè)，繪制本節(jié)的思維導(dǎo)圖，完成課后作業(yè)8板書(shū)設(shè)計(jì) 電容器與電容一、電容器1構(gòu)造2作用：充電和放電（1）充電過(guò)程（2）放電過(guò)程二、電容(比值定義法)三、平行板電容器的電容（控制變量法）結(jié)論：四、常用電容器9課后作業(yè)（研究性學(xué)習(xí)）1請(qǐng)收集各種電容器，觀察他們的外形，并了解規(guī)格和用途（研究性學(xué)習(xí)）2趣味實(shí)驗(yàn)：讓兩位同學(xué)分別手握電容表的兩個(gè)表筆，彼此間距拉大或者其中一人蹲下觀察電容表讀數(shù)變化