電容器的電容課堂教學設計

1、 電容器的電容一、教學設計思路 依據(jù)“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，本節(jié)課首先讓學生觀察電容器充電和放電的現(xiàn)象，引導學生產(chǎn)生探究電容器結(jié)構(gòu)的興趣；然后現(xiàn)場把一電容器打開，和學生一起認識電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在此基礎上對照電路示意圖，理解電容器的充電過程和放電過程，并再次設計演示實驗，讓學生觀察和總結(jié)充電過程和放電過程中，電流、電勢差、電場能等物理量的變化。上述教學過程完成后，接著提出一個問題：電容器兩極板所帶的電荷，和兩極板之間的電勢差有沒有一種定量的關系呢？通過這個問題，引導學生再進行下一個探究電勢差和電荷量關系的實驗，并從該實驗中得出結(jié)論：電荷量和電勢差的比值，對于確定的電容器來講是

2、一個定值。根據(jù)這一結(jié)論，引入電容這個物理量。為了讓學生明確電容的物理意義，依椐教材的安排，我采取把電容器和水容器的情況放在一起，運用類比法進行了處理。在學習電容單位的時候，考慮到學生對于電容的單位認識有一定難度，再加上電容的單位之間的換算也比較特殊，所以在處理這部分內(nèi)容的時候，第一是要講清楚電容單位“法拉”的物理意義，第二是要讓學生進行一定的單位換算練習，最終做到學生掌握這個知識點。在處理“平行板電容器電容的影響因素的探究”時，原本有個設想，就是也采取學生分組實驗的方案，但真正去試做這個實驗的時候才發(fā)現(xiàn)，這個實驗受天氣、溫度的影響很大，還有在操作的時候，一不小心讓兩極板接觸或手接觸到金屬板，都

3、會出現(xiàn)電荷很快消失的情況，造成實驗很難進行下去。為了讓這個實驗簡單一些，我也考慮過用電容表來直接把數(shù)讀出。但在仔細研究教材之后，我又把這些想法都否定了。教材的安排可以說是非?？茖W的，在學生得出了電容的定義式之后安排這個實驗，在電容表早就已被普遍使用的情況下，教材還保留讓學生用靜電計去分析這個實驗的安排，其實就是為了讓學生去用學過的電容的定義式，去分析和解決實際的問題。既探究了新知識，又鞏固了新學的知識。而且這個實驗，課本上也是把它安排為一個演示實驗，所以最后處理時，我采取了由教師來操作演示，學生觀察分析總結(jié)的方式。在知識小結(jié)這個環(huán)節(jié)，我先引導學生從知識和方法兩個方面進行總結(jié)，力求更好的突出學生

4、學習的主體性地位。但學生概括、梳理和總結(jié)的能力畢竟有限，因此我采取了先讓學生總結(jié)，再在他們總結(jié)的基礎上，做進一步的體現(xiàn)結(jié)構(gòu)關系的全面總結(jié)。這樣，也就形成了本節(jié)的知識結(jié)構(gòu)。學以致用，點題對應的訓練是必不可少的。在這個方面，除了中間進行的電容單位換算的練習，一起認識常用的電容器，并對常用電容器進行分類外，我最后還安排了兩個需要運用三個公式才能解決的綜合題目，以此來鞏固、強化課堂上所學的知識,提高學生運用所學的知識解決問題的能力,達成教學目標。綜上所述，我的教學思路其實就是，讓學生帶著疑問走進課堂，在課堂中解決問題的同時，又產(chǎn)生新的疑問，引導學生繼續(xù)進行學習和探究。環(huán)環(huán)相扣，步步深入，最終實現(xiàn)讓學生

5、在科學探究的過程中，掌握知識，領悟方法，完成知識建構(gòu)。二、 背景和教學任務簡介 1、 教材分析電容器的電容是普通高中課程標準實驗教科書物理（選修3-1）（人民教育出版社）第一章第8節(jié)的內(nèi)容。主要包括：電容器的結(jié)構(gòu)和工作原理，電容概念及其定義式，平行板電容器電容與各因素的關系，平行板電容器電容的決定式，還有電容器的應用和分類等等。本節(jié)內(nèi)容體現(xiàn)的是電場知識在生活中的一個具體應用，也是后面學習LC振蕩電路、交變電路和電子線路的必備知識，在教材中起著承上啟下的重要作用。2、 學情分析在學習本節(jié)課之前，學生已經(jīng)學習了電場的知識，為學習本節(jié)內(nèi)容奠定了一定的基礎。但電容器對于學生來講應該說非常陌生的，電容器

6、的充放電過程和電容概念，也非常抽象，還有學生對電容器的電容由哪些因素決定也需要有一個逐漸認識的過程，因此在教學中，需要多增設實驗，并注意從學生已有的知識出發(fā)，通過探究實驗、協(xié)作交流、分析論證和歸納結(jié)論等方式和過程，讓學生很自然的理解和接受新知識，同時培養(yǎng)和提高學生實驗觀察、科學探究、分析論證、歸納概括等諸多方面的能力。三、 教學目標知識與能力1知道電容器及其結(jié)構(gòu)。知道電容器充電過程和放電過程中電流、電壓與能量的變化特點2理解電容器電容的概念及其定義式，并能用來進行有關的應用。學會用類比法、實驗探究法，比值定義法研究和處理問題。3知道平行板電容器的電容與哪些因素有關，有什么關系。進一步熟悉控制變

7、量法的使用。4理解公式及其含義,關能用它來分析問題。過程與方法1.讓學生經(jīng)歷研究電容器充電和放電的過程，經(jīng)歷探究電容器的電容定義的過程以及平行板電容器電容與它自身因素關系的過程，從而更深層次的理解概念，鞏固知識。2.掌握討論法、實驗法、類比法、比值定義法，控制變量法等研究問題的方法。情感、態(tài)度與價值觀1在教學過程中滲透事物本質(zhì)是自身的因素，即內(nèi)因決定外因，不由外因決定觀點2培養(yǎng)學生實事求是的科學精神。3進一步形成研究和解決問題的物理思維。四、重點和難點重點：1電容器工作原理、2電容的概念的理解和電容定義式的得出3.平行板電容器電容與它自身因素關系的探究4電容定義式和決定式的應用難點：1.電容器

8、充電過程和放電過程的理解 2.電容容電容概念的理解 3.平行板電容器電容與它自身因素關系的探究五、教學方法比值定義法、類比法、實驗探究法、控制變量法等六、教學資源多媒體教學設備、閃光燈、電容器、靜電計、起電機、平行板電容器、電介質(zhì)、鐵架臺、電路示教板、電源、電容器若干、導線若干、電腦、實物投影儀。七、教學流程八、 教學過程通過演示讓閃光燈閃光的過程，激發(fā)學生探究電容器能夠儲存電荷和產(chǎn)生電火花的原因，從而開始第一知識環(huán)節(jié)的探究。一、電容器1 結(jié)構(gòu)展示電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓學生直接感知電容器的構(gòu)造。兩層相距很近的平行金屬薄片中間夾上一層絕緣物質(zhì)就組成了一個電容器。物理上，把這兩層金屬薄片叫做電容器的

9、_，中間的絕緣物質(zhì)稱為_，為了使用方便在兩極板上連接兩根導線任意兩個彼此絕緣又相隔很近的導體，都可以看成電容器。用符號_來表示。2 充電和放電在學生了解了電容器結(jié)構(gòu)的基礎上，探究電容器充電過程和放電過程的特點。充電過程和放電過程的概念充電過程：我們把電容器接入電源，兩極板帶上等量異種電荷的過程稱之為充電電程，并且把電容器充電后，任意一個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量，用“Q”表示。放電過程：用導線把充電后的電容器的兩極板相連,使兩極板上正、負電荷中和的過程。在學生明確充電過程和放電過程概念的基礎上分析電容器儲存電荷和放電的原理。通過演示實驗，讓學生觀察充電過程和放電過程中電勢差和電流的變化

10、。獲得具體形象的感性認識。根椐觀察和分析，總結(jié)充電過程和放電過程的特點。（師生一起總結(jié)）充電過程和放電過程的特點充電過程的特點1、充電的時間很短。2、充電電流電流由大變小，瞬間變?yōu)?，電容器兩極板間電勢差隨電荷量的增加而增大，最后和電源電壓相等，充電過程結(jié)束。3、從電源中獲得能量以電場能的形式儲存在電容器中，極板間形成電場。放電過程的特點：（學生總結(jié)）1 _2_3（從能量轉(zhuǎn)化的觀點）_ 二、電容 C1.物理意義的探究實驗分析實驗電路圖如圖所示，電容器1、2為相同的電容器。當單刀雙擲開關打到a點時，電源給電容器1充電，打開開關S1，電容器1充電結(jié)束，保持開關S2斷開，將開關S1打到b點時，電容器

11、1會給電容器2充電，充電結(jié)束后，因為兩電容相同，電量會平分，則此時電容器1所帶的電荷量為最開始的一半，再將開關S1斷開，將S2閉合，此時電容2被短接放電。放電結(jié)束，斷開S2，再將開關S1打到b點，電容器1會再次給電容器2充電，充電結(jié)束后，電容器1的電量會變?yōu)樵瓉淼?/4。實驗操作將電容器兩端接電壓表，按照上面的分析進行操作，觀察電壓表的示數(shù)，并記錄在下面的表格內(nèi)。電容器1所帶的 電荷量電容器1充電結(jié)束后 Q電容器1第一次給電容器2充電結(jié)束后為Q/2電容器1第二次給電容器2充電結(jié)束后為Q/4電容器兩極板間的電勢差通過觀察演示實驗中電壓表示數(shù)隨兩極板間電荷量的改變情況，總結(jié)得出：一個電容器兩極板間

12、的電勢差隨電容器所帶電荷量的減少而減小，成_，比值是一個_，我們用常數(shù)C來表示。探究常數(shù)C的物理意義:_2.電容的定義式_注意：(1)根據(jù)C=Q/U ，對不同的電容器,Q相同,U大,C小，或者U相同時，Q大，C也大.但不能認為C與Q 成正比,與U 成反比。(2) 電容是電容器的一種屬性，由自身的因素決定 (3)適用于任何電容器電容的計算3.電容的單位基本單位:法拉(F) 1F=1C/V常用單位:微法(uF) 、皮法（pF）換算關系： 1F = 106 = 1012pF請完成下面的一道練習兩個不同的電容器、，所帶的電荷量均為106，兩極板電勢差分別為、，則這兩個電容器的電容大小分別為_(單位用F

13、表示)猜想：電容是電容器本身的一種屬性。不同的電容器電容為什么不同？它到底又和哪些因素有關呢？三、平行板電容器探究平行板電容器電容與極板間距、正對面積、電介質(zhì)相對介電常數(shù)的關系1實驗目的探究平行板電容器與板間距間、正對面積、板間絕緣介質(zhì)相對介電常數(shù)(與電介質(zhì)的性質(zhì)有關，稱為電介質(zhì)的相對介電常數(shù))的關系。2實驗方法控制變量法：控制變量法：控制其他因素不變，依次只改變兩板間的距離，再只改變正對面積，最后再控制板間距離和正對面積都不變，插入和拔出電介質(zhì)。然后根據(jù) 進行分析得出結(jié)論。根據(jù)公式，電量Q一定時，電勢差U的變化可反應出電容器電容C的變化U越大，C越小， U越小，C越大3實驗器材兩塊金屬板（組

14、成平行板電容器）靜電計（使用時金屬球與金屬外殼分別與電容器兩極板連接，指針張角可反映出兩極板間的電勢差，張角越大，則兩極板間電勢差越大）起電機（用來感應起電，接觸極板可使極板帶電） 電介質(zhì)（刀形云母，相對介電常數(shù)大于空氣）4進行實驗根據(jù)指針張角的大小變化，將電勢差的變化填入下面的表格中，并分析出電容C的變化（注意先記錄張角變化，再進行電勢差與電容的變化分析）：實驗操作d增大d減小S增大S減小插入電介質(zhì)拔出電介質(zhì)電勢差U電容C通過分析得出結(jié)論（1）.電容器的電容隨兩極板間距離的增大而_， 隨兩極板間距離的減小而_。（2）.電容器的電容隨兩極板間正對面積的增大而_， 隨正對面積的減小而_。（3）.

15、電容器的電容隨電介質(zhì)相對介電常數(shù)的增大而_，隨電介質(zhì)相對介電常數(shù)的減小而_。5平行板電容器的定義式：教師引導學生進一步總結(jié)：這個公式反映了電容器的電容與電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與極板正對面積成正比，與它的板間距離成反比，。也進一步的說明了電容器電容與電量、電勢差無關。就由它本身的性質(zhì)決定。因此，也將這個式子稱之為電容的決定式。四、常用電容器1.固定電容器：電容固定不變.2.可變電容器 通過改變兩極板間的正對面積或距離來改變電容。3.電容器使用時需要注意 a.電解電容器 ：正負極不能接反，不 能接交流電。 b.工作電壓額定電壓擊穿電壓 五、知識結(jié)構(gòu)通過和學生一起進行課堂教學總結(jié)，幫助學生形成本節(jié)

16、課的知識結(jié)構(gòu)六、思考與練習 思考與練習環(huán)節(jié)，加深學生對所學知識的理解，鞏固學生學習新知。思考與練習.如圖所示，先接通開關S 使平行板電容器充電，然后斷開S ，則當增大兩板間距離時，兩板間電場強度E 的變化情況為( )A.E 變大 B.E 變小C.E 不變 D.E 不能確定若開關S 閉合后不斷開，則當增大兩板間距離時，兩板間電場強度E 的變化情況為( )七、知識延伸（課后作業(yè)）如圖所示，先接通開關S 使平行板電容器充電，然后斷開S ，則當增大兩板正對面積時，兩板間電場強度E 的變化情況為( )A.E 變大 B.E 變小C.E 不變 D.E 不能確定若開關S 閉合后不斷開，則當增大兩板正對面積時時

17、，兩板間電場強度E 的變化情況為 ( )九、 板書設計1-8 電容器的電容一、 電容器 三、平行板電容器1、結(jié)構(gòu)2充電 放電 二、 電容 C 四、常用電容器 十、 教學反思本節(jié)課的教學設計思路打破了以往的傳統(tǒng)設計，從向?qū)W生的調(diào)查詢問看，學生對我處理電容器的電容這節(jié)內(nèi)容所采取的教學方法相當滿意。這節(jié)內(nèi)容從認識電容器的結(jié)構(gòu)入手，通過研究充電過程和放電過程，利用類比法，比值定義法得到了電容的定義式，再依據(jù)這個式子，用控制變量法研究了平行板電容器，得出了平行板電容器的決定式，最后又研究學習了電容器在生活中的應用。教學過程中設置了大量的實驗，注重了前后知識之間的聯(lián)系，盡量做到了讓學生思考、學生回答問題、

18、學生解決問題，以此來體現(xiàn)新課程標準所倡導的在實驗探索中求知，在合作交流中學習，實現(xiàn)三維目標的教學。當然在設計的過程中也感到了一些困惑和不足：1、學生親自動手操作的有些少，不是學生不想操作，只是限于條件，沒有滿足學生的這一要求，現(xiàn)在想來還是感覺有些遺憾。2、由于時間的關系，留給學生思考的時間還是比較少，造成個別學生跟不上教學的節(jié)奏，當然收獲也就少。下一步還需要在這方面再研究、再學習。附導學案電容器的電容【學習目標】（一）知識與技能1.知道電容器及其結(jié)構(gòu)。知道電容器充電過程和放電過程中電流、電壓與能量的變化特點2.理解電容器電容的物理意義及其定義式，并能用來進行有關的應用。3.知道平行板電容器的電

19、容與哪些因素有關，有什么關系。進一步熟悉控制變量法的使用。4.理解公式及其含義,并能用它來分析問題。（二）過程與方法經(jīng)歷研究電容器充電過程和放電過程的過程，經(jīng)歷探究電容器的電容定義的過程以及探究平行板電容器電容與它自身因素的關系的過程。從而更深層次的理解概念，鞏固知識，進一步掌握討論法、實驗法、類比法、比值定義法，控制變量法等研究問題的科學方法。（三）情感、態(tài)度與價值觀1形成事物本質(zhì)是自身的因素，即內(nèi)因決定外因，不由外因決定的觀點。2形成實事求是的態(tài)度，積極思考、勤于動手，大膽實踐?！緦W習探究】一、電容器1結(jié)構(gòu)兩層相距很近的平行金屬薄片中間夾上一層絕緣物質(zhì)就組成了一個電容器。物理上，把這兩層金

20、屬薄片叫做電容器的_ _，中間的絕緣物質(zhì)稱為_。任意兩個彼此絕緣又相隔很近的導體，都可以看成電容器。用符號_來表示。2充電和放電充電過程和放電過程的概念充電過程：我們把電容器接入電源，兩極板帶上等量異種電荷的過程稱之為充電電程，并且把電容器充電后，任意一個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量，用“Q”表示。放電過程：用導線把充電后的電容器的兩極板相連,使兩極板上正、負電荷中和的過程。根椐觀察和分析，總結(jié)充電過程和放電過程的特點。充電過程和放電過程的特點充電過程的特點1充電的時間很短。2充電電流電流由大變小，瞬間變?yōu)?，電容器兩極板間電勢差隨電荷量的增加而增大，最后和電源電壓相等，充電過程結(jié)束。3

21、從電源中獲得能量以電場能的形式儲存在電容器中，極板間形成電場。放電過程的特點： 1 _2_3（從能量轉(zhuǎn)化的觀點）_ 二、電容 C1.物理意義的探究實驗分析實驗電路圖如圖所示，電容器1、2為相同的電容器。當單刀雙擲開關打到a點時，電源給電容器1充電，打開開關S1，電容器1充電結(jié)束，保持開關S2斷開，將開關S1打到b點時，電容器1會給電容器2充電，充電結(jié)束后，因為兩電容器相同，電量會平分，則此時電容器1所帶的電荷量為最開始的一半，再將開關S1斷開，將S2閉合，此時電容2被短接放電。放電結(jié)束，斷開S2，再將開關S1打到b點，電容器1會再次給電容器2充電，充電結(jié)束后，電容器1的電量會變?yōu)樵瓉淼?/4。

22、實驗操作將電容器兩端接電壓表，按照上面的分析進行操作，觀察電壓表的示數(shù)，并記錄在下面的表格內(nèi)。電容器1所帶的 電荷量電容器1充電結(jié)束后 Q電容器1第一次給電容器2充電結(jié)束后為Q/2電容器1第二次給電容器2充電結(jié)束后為Q/4電容器兩極板間的電勢差通過觀察演示實驗中電壓表示數(shù)隨兩極板間電荷量的改變情況，總結(jié)得出： 一個電容器兩極板間的電勢差和電容器所帶電荷量成_,比值是一個_.我們用常數(shù)C來表示. 探究常數(shù)C的物理意義:_2.電容的定義式_公式的理解：3.電容的單位基本單位:法拉(F) 1F=1C/V常用單位:微法(uF) 、皮法（pF）換算關系： 1F = 106 = 1012pF請完成下面的一

23、道練習兩個不同的電容器、，所帶的電荷量均為106，兩極板電勢差分別為、，則這兩個電容器的電容大小分別為_(單位用F表示)猜想：電容是電容器本身的一種屬性。不同的電容器電容為什么不同？它到底又和哪些因素有關呢？三、平行板電容器探究平行板電容器電容與極板間距、正對面積、電介質(zhì)相對介電常數(shù)的關系1實驗目的探究平行板電容器與板間距間、正對面積、板間絕緣介質(zhì)相對介電常數(shù)(與電介質(zhì)的性質(zhì)有關，稱為電介質(zhì)的相對介電常數(shù))的關系。2實驗方法控制變量法：控制變量法：控制其他因素不變，依次只改變兩板間的距離，再只改變正對面積，最后再控制板間距離和正對面積都不變，插入和拔出電介質(zhì)。然后根據(jù) 進行分析得出結(jié)論。根據(jù)公式，電量Q一定時，電勢差U的變化可反應出電容器電容C的變化U越大，C越小， U越小，C越大3實驗器材兩塊金屬板（組成平行板電容器）靜電計（使用時金屬球與金屬外殼分別與電容器兩極板連接，指