《電容器的電容》教學(xué)設(shè)計

1、電容器的電容教學(xué)設(shè)計【教學(xué)目標(biāo)】1、知識與技能知道電容器是儲存電荷和電場能的裝置；了解常見電容器的外形、結(jié)構(gòu)和符號；了解電容器的充、放電過程，了解擊穿電壓、額定電壓的概念；理解電容的意義，知道其單位，并會用電容定義式進(jìn)行計算；了解影響平行板電容器電容的相關(guān)因素及其電容的決定式。2、過程與方法經(jīng)歷影響平行板電容器電容因素的探究過程，體會其中蘊涵的思想方法：控制變量法，提出問題，定性分析、實驗探究與定量分析相結(jié)合等；通過實驗與觀察，了解電容器的構(gòu)造和特點，通過類比法理解電容器的電容概念。3、情感態(tài)度與價值觀通過介紹電容器的緣起、發(fā)展與應(yīng)用，滲透STS教育思想；滲透事物的本質(zhì)是有自身的因素即內(nèi)因決定

2、，不由外因決定的觀點?！窘虒W(xué)重點】電容的概念【教學(xué)難點】電容的引入與理解 研究影響平行板電容器電容大小因素的實驗探究【教學(xué)方法】問題討論，理論探究與實驗探究相結(jié)合，類比方法，動畫模擬【教學(xué)用具】電容器示教板，靜電計，平行板電容器，電介質(zhì)板，起電機，電池組，導(dǎo)線，單刀雙擲開關(guān)，多媒體與課件【教學(xué)流程】實例引入歷史淵源電容器概念的建立充放電特點電容概念的建立與理解探究平行板電容器電容應(yīng)用與常見電容器介紹【教學(xué)過程】創(chuàng)設(shè)情景，實例引入：圖片展示電視、電腦等線路板 出示電容器示教板（上裝各種電容器）提出課題：電容器到底是什么樣的元件？它的作用、構(gòu)造、原理是什么？本節(jié)課就要研究這些問題。電容器產(chǎn)生的歷史

3、淵源：（介紹略）（一） 電容器 實例探究：出示一紙質(zhì)電容器并將其拆開，請學(xué)生觀察。 結(jié)論：有兩片錫箔（導(dǎo)體），中間是一層薄紙（絕緣）。AabsCE1、概念：實際上，任何兩個彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體都可以看成一個電容器。問題討論：兩平行導(dǎo)體板夾上一層絕緣物質(zhì)（空氣也算）能否構(gòu)成電容器？2、充電、放電演示：連接如圖的電路現(xiàn)象觀察：當(dāng)接a時，G偏轉(zhuǎn) 當(dāng)接b時，G反偏轉(zhuǎn)分析：充電 充電電流； 電能 電場能 放電 放電電流； 電場能 其他形式能量（二） 電容提出問題1：既然電容器是用來儲存電荷的，而不同電容器容納電荷的本領(lǐng)是不同的，我們應(yīng)該用一個物理量表示電容器容納電荷的能力，這應(yīng)是一個怎樣的物理量呢？

4、定性分析：對一個電容器來說，其儲電能力應(yīng)該是一定的，我們找到的這個物理量對這個電容器來說也應(yīng)該是不變的。問題2：對一個結(jié)構(gòu)一定的電容器，給它帶上一定的電荷量Q，兩極間也就有了一定的電勢差U，Q與U能用來表示電容器的儲存能力嗎？學(xué)生：（不能，原因分析）進(jìn)一步研究：實驗表明，Q增加為原來的幾倍，U也增加為原來的幾倍，而兩者的比值Q/U，對同一電容器是一定的（這符合我們的要求）。比值大，意味著在相同的電壓情況下，能帶的電荷量越大，這正能說明其儲電能力強。對電容概念的總結(jié)：1、定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值V1S1hV2S22、定義式：，或者 （比值定義）3、物理意義：C是

5、表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。4、單位：在國際單位制中單位是法拉（F），1F=1C/V 1F=10-6F， 1F=10-12F常見電容器，一般是幾十pF到幾千F之間類比理解：C大，意味著U=1V時，容納的電荷量大，儲電本領(lǐng)強不同容器裝水，水深都是1，S大的容器容納的水量多問題討論：S大，能裝水的總量就一定多嗎？（不一定，容器的高度h不同，V=Sh）C大，能儲存的電荷量就一定多嗎？（不一定，C能承受的最大電壓不同）（因此，C大，儲電本領(lǐng)大，是指相對于同一電勢差U而言；電容器能容納的電荷還跟它能承受的最大電壓有關(guān)。引出擊穿電壓、額定電壓的概念。）5、擊穿電壓額定電壓（工作電壓）電容器的外殼有標(biāo)注

6、【例題1】一個電容器，充電后所帶電荷量為Q=4×10-6C的電荷量時，它的板間電勢差U=2V，由此可知，該電容器的電容是_F。如果再充進(jìn)4×10-6C的電荷量，其電容為_F。如果用導(dǎo)線將電容器兩極相連，放電后，其電容為_F。 學(xué)生活動：（略） 小結(jié)：C取決于電容器自身結(jié)構(gòu)而與是否帶電無關(guān)。類比：水桶的儲水能力在設(shè)計好后就確定了，與是否使用無關(guān)。（三）研究影響平行板電容器電容大小的因素1、提出課題：平行板電容器是最簡單，也是最基本的電容器，幾乎所有的電容器都是平行板電容器的變形，所以我們從研究平行板電容器入手，探究決定其電容大小的因素。問題：決定平行板電容器電容的那些因素從哪

7、兒去找？2、定性分析電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，因此它只與電容器自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其它量（Q、U）應(yīng)該無關(guān)，環(huán)境因素也可不予考慮兩極板大?。ㄓ妹娣eS表示）兩極板間的距離d兩極板間的電介質(zhì)研究電容器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)因素：方法分析：控制變量法Q不變（離源）U用靜電計測實驗裝置分析：3、實驗探究改變平行板兩極板的距離s分析C=Q/U結(jié)論C與d反相關(guān)現(xiàn)象：d 偏角 U C d 偏角 U C改變平行板兩極板的正對面積SC=Q/U結(jié)論C與d正相關(guān)分析現(xiàn)象：S 偏角 U CS 偏角 U C兩極板間插入絕緣介質(zhì)（保持Q、S、d不變）結(jié)論C與電介質(zhì)有關(guān)C=Q/U分析現(xiàn)象：插入電介質(zhì) 偏角 UC4、進(jìn)一步

8、的研究（引申）以上實驗還只是定性分析，從理論角度進(jìn)行定量研究，表明：當(dāng)平行板電容器兩極板之間是真空時，當(dāng)板間充滿同一種介質(zhì)時，電容變大為真空時的倍，即5、相對介電常數(shù)是一個與電介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)（無單位）。 讀表1.81，空氣的近似為1（一般性研究中，空氣對C的影響可以忽略）（水指純凈水）【例題2】平行板電容器的電容是比較少的，桌上的平行板電容器的電容，半徑約0.1m，試求其電容C的大小。學(xué)生活動：（2.8pF）問題：若要得到2F的電容，每個極板的面積要做多大？（試與窗戶作個比較）學(xué)生活動：（22.6m2，約10倍）（四）常見的電容器介紹固定電容器+電解電容器1、從構(gòu)造上看，可分為固定電容器和

9、可變電容器2、固定電容器根據(jù)材料不同，常見的有：聚苯乙烯電容器；陶瓷電容器 可變電容器電解電容器 （電容比較大，有極性），符號：3、可變電容器符號： 演示：動片，定片 問題：試分析變?nèi)菰?？（五）小結(jié)：電容器由兩片導(dǎo)體為極板，中間隔以電介質(zhì)構(gòu)成。電容C是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。定義式適用于任何電容器C與Q、U無關(guān)決定式只適用于平行板電容器反映C的決定因素（六）鞏固練習(xí)與應(yīng)用拓展1、課堂練習(xí)：如圖所示，給電容器充電，靜電計指針偏轉(zhuǎn)一個角度。以下情況中靜電計的指針偏角增大還是減?。堪褍砂彘g的距離減??；把兩板間的正對面積減??；在兩板間插入相對介電常數(shù)較大的電介質(zhì)。學(xué)生活動：（減??；增大；減小）2、拓展應(yīng)用：電容式傳感器介紹傳感器是把非電物理量(如位移、速度、壓力、溫度、流量等)轉(zhuǎn)換成易于測量、傳輸、處理的電學(xué)量(如電壓、電流、電阻、電容等)的一種組件。非電物理量傳感器電學(xué)。電容式傳感器是常見的一種，試分析圖中