2022-2023學(xué)年人教版必修第三冊(cè) 10.4 電容器的電容 教案

第十章靜電場(chǎng)中的能量 第4節(jié)電容器的電容教學(xué)內(nèi)容分析《電容器的電容》是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》必修課程必修3模塊中“靜電場(chǎng)”主題下的內(nèi)容，課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：觀察常見的電容器，了解電容器的電容，觀察電容器的充、放電現(xiàn)象。能舉例說明電容器的應(yīng)用。查閱資料，了解電容器在照相機(jī)閃光燈電路中的作用?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)解讀》對(duì)課程的標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：本條目要求學(xué)生通過觀察和解剖常見的電容器，了解電容器的構(gòu)造。通過電容器的充放電實(shí)驗(yàn)，了解電容器的作用，了解電容器電容的物理含義。知道用比值定義法來定義電容器的電容，體會(huì)比值定義法在定義物理量中的重要作用。通過平行班電容器的電容與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，了解電容器電容與電容器結(jié)構(gòu)及絕緣介質(zhì)有關(guān)。教材首先用類比水容器方法引出電容器的構(gòu)造和功能，然后通過實(shí)驗(yàn)觀察與探究認(rèn)識(shí)充、放電過程和建立電容概念，接下來介紹常見電容器及應(yīng)用舉例。電容是描述電容器性質(zhì)的重要物理量，為后續(xù)學(xué)習(xí)傳感器和電磁振蕩等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。電容器概念的形成過程再次體現(xiàn)用物理量之比定義物理量的科學(xué)研究方法。學(xué)情分析學(xué)生在初中沒有學(xué)習(xí)過電容器基礎(chǔ)，缺乏生活中的感性認(rèn)識(shí)。降低學(xué)生認(rèn)識(shí)的難度，可先介紹電容器在生活中應(yīng)用的情境，例如照相機(jī)閃光拍攝時(shí)閃光燈能量的釋放利用電容器等實(shí)例，讓學(xué)生形成感性認(rèn)識(shí)。電流由電荷定向移動(dòng)形成，實(shí)際上是電子定向移動(dòng)形成電流。在學(xué)生學(xué)習(xí)的電荷基礎(chǔ)上，了解電容器充、放電過程，描述充、放電過程電子移動(dòng)方向和能量轉(zhuǎn)化情況。教學(xué)目標(biāo)學(xué)生觀察常見電容器的構(gòu)造，建構(gòu)電容器模型。通過實(shí)驗(yàn)，觀察電容器在充、放電過程中電流與電壓的變化，分析電荷量變化及能量轉(zhuǎn)化情況。學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究電容器兩極板間電勢(shì)差與所帶電荷量的關(guān)系和用物理量之比定義電容的過程，理解電容的概念。知道電容的單位。學(xué)生了解電容器的類型、特性及作用。學(xué)生了解影響平行板電容器電容大小的因素。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)建立電容器的電容概念教學(xué)難點(diǎn)：建立電容概念和對(duì)電容概念的科學(xué)理解、對(duì)電容器充、放電過程的理解教學(xué)方法：講授法、演示實(shí)驗(yàn)、啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)過程新課引入問題引入：教師投影手機(jī)閃光拍照高清圖片。(見PPT演示文稿)手機(jī)拍照功能得到廣泛使用。周圍環(huán)境暗淡時(shí)，可以使用手機(jī)的閃光功能.手機(jī)閃光拍照，短時(shí)間內(nèi)釋放大量能量.如何設(shè)計(jì)手機(jī)電路才能實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)釋放大量能量？原理是什么？新課教學(xué)1.電容器投影三種電容器實(shí)物圖，學(xué)生認(rèn)識(shí)電容器，形成感性認(rèn)識(shí)。師：電容器是一種重要的電學(xué)器件，有著重要應(yīng)用。電容器的構(gòu)造是什么樣的？一起觀看兩種電容器的構(gòu)造圖。(PPT投影鋁電解電容器和片式電容器構(gòu)造示意圖)圖1鋁電解電容器結(jié)構(gòu)示意圖圖2片式電容器結(jié)構(gòu)示意圖問題：鋁電解電容器由哪些部分構(gòu)成？片式電容器由哪些部分構(gòu)成？二者組成有何共同特點(diǎn)？歸納總結(jié)：電容器：由兩個(gè)導(dǎo)體中間夾一層絕緣物質(zhì)構(gòu)成。平行板電容器：兩個(gè)金屬板，絕緣物質(zhì)為空氣。師：將電容器與電源連接，可以對(duì)電容器進(jìn)行充電，充電后電容器兩極板帶電荷。請(qǐng)同學(xué)們觀察電容器充電過程，充電過程有何規(guī)律。電容器充電電路圖演示實(shí)驗(yàn)1(PhET仿真實(shí)驗(yàn))問題1：充電后兩極板分別帶什么電荷？充電過程電子如何移動(dòng)？問題2：充電過程電路有電流嗎？電流方向如何？充電完成后，電路有電流嗎？問題3：充電過程，兩極板電壓如何變化？極板帶電量如何變化？問題4：充電過程，電池和電容器中的能量如何轉(zhuǎn)化？歸納總結(jié)：電容器充電規(guī)律1）充電過程有電流，充電完成后電路無電流；2）與電源正極相連極板帶正電(失去電子)，電子通過電源流到另一極板(得到電子)3）兩板帶等量異號(hào)電荷；兩板空間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)；兩板電壓不變；4）電源的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能電容器放電電路圖演示實(shí)驗(yàn)2（PhET仿真實(shí)驗(yàn)）問題1：燈泡亮度如何變化？?jī)砂咫妷喝绾巫兓?？板間電場(chǎng)如何變化？問題2：放電過程，電子如何移動(dòng)？問題3：放電過程，能量如何轉(zhuǎn)化？歸納總結(jié)：電容器放電規(guī)律1）放電過程有短暫的放電電流；2）放電過程電子從導(dǎo)線從帶負(fù)電極板向帶正電極板移動(dòng)，兩板凈電荷逐漸減小，兩板電壓減小，電場(chǎng)強(qiáng)度減??；3）放電過程電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量；4）放電結(jié)束，兩板均不帶電，電壓為零，板間無電場(chǎng)。2.電容問題：將兩個(gè)不同的電容器接入同一個(gè)電源進(jìn)行充電，充電后兩個(gè)電容器的電壓相等嗎？電容器的電荷量相等嗎？電容器電壓越大，所帶電荷量越多。電容器所帶電荷量與電容器電壓有何定量關(guān)系？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生分組討論，確定解決問題的基本思路。對(duì)電容器充電，改變充電電壓，測(cè)量充電完成后的極板電壓和電荷量。獲取多組數(shù)據(jù)，用圖像法處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，總結(jié)物理規(guī)律.演示實(shí)驗(yàn)3(PhET實(shí)驗(yàn))數(shù)據(jù)記錄表格：Q/pC0.100.150.220.310.380.44U/V0.3500.5000.7501.0501.3001.500問題1：觀察表中數(shù)據(jù)，電荷量與電壓的變化有何規(guī)律？問題2：電荷量Q與電壓U成正比嗎？如何驗(yàn)證該猜想是否正確？你打算如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？生：計(jì)算電荷量Q與U的比值，若該比值近似不變，說明Q與U成正比。繪制Q-U圖像，若數(shù)據(jù)點(diǎn)近似在一條過原點(diǎn)的直線上，表明電容器的電荷量Q與電壓U成正比。問題3：根據(jù)繪制的Q-U圖像，電容器的電荷量Q與電壓U有何定量關(guān)系？問題4：不同電容器，Q-U圖像斜率不同。當(dāng)電壓U相同，電容器所帶電荷量Q越大，電容器容納電荷的本領(lǐng)是強(qiáng)還是弱？問題5：你認(rèn)為如何定義物理量描述電容器容納電荷本領(lǐng)大??？歸納總結(jié)：電容：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢(shì)差U之比。C=eq\f(Q,U)單位：法符號(hào)F1F=1C/V物理意義：描述電容器容納電荷本領(lǐng)的大小，只由電容器構(gòu)造決定，與電容器所帶的電荷量和電壓無關(guān)。平行板電容器的電容閱讀教材41頁內(nèi)容，思考如下問題：(1)影響平行板電容器的電容的因素有哪些?(2)電容與多個(gè)因素有關(guān)，如何研究電容與某一個(gè)因素的關(guān)系？(3)靜電計(jì)發(fā)揮什么作用？如何測(cè)量電容器的電壓？(4)如何分析平行板電容器的電容變化情況？(5)分析教材圖10.4-6三幅圖片。減小平行板電容器正對(duì)面積S，靜電計(jì)指針張角如何變化？電壓如何變化？電容如何變化？電容C隨正對(duì)面積S如何變化？增大距離d，電容C如何變化？插入電介質(zhì)，電壓如何變化？電容如何變化？歸納總結(jié)：平行板電容器電容C=eq\f(S,4πkd)板間為真空3.常用電容器學(xué)生閱讀教材，了解聚苯乙烯電容器、電解電容器和可變電容器。作業(yè)：1.“練習(xí)與應(yīng)用”寫在教材上2.觀察家用電器（例如冰箱、熱水器等）電路圖，其中是否有電容器。3.查閱資料，了解電容器的應(yīng)用和發(fā)揮的功能.板書設(shè)計(jì)§10.4電容器的電容電容器構(gòu)造電容器充電電容器放電電容1.C=EQ\F(Q,U)只由電容器構(gòu)造決定2.平行板電容器C=eq\f(S,4πkd)三、常用電容器教學(xué)反思電容的物理意義的