高中物理人教版1第一章靜電場(chǎng)第8節(jié)電容器的電容 電容器電容教學(xué)設(shè)計(jì)

《電容器電容》教學(xué)設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)思想1、“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”。力求貼近學(xué)生生活，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)探索物理現(xiàn)象，揭示隱藏在其中的物理規(guī)律，在這個(gè)過(guò)程中提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。針對(duì)學(xué)生對(duì)電容器不熟悉的情況，本節(jié)課通過(guò)學(xué)生親自參與課堂實(shí)驗(yàn)了解體會(huì)電容器的功能特點(diǎn)，不僅使學(xué)生了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且為后面研究“影響平行板電容器電容大小的因素”做好了準(zhǔn)備。通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生初步認(rèn)識(shí)到電容器是一個(gè)能容納電荷的電學(xué)元件。而電容器的電荷量的測(cè)量是一個(gè)難點(diǎn)，故設(shè)計(jì)采用了電流傳感器，運(yùn)用積分的思想，結(jié)合i-t圖象，測(cè)出電荷量，這樣使由原來(lái)的定性描述變?yōu)槎繙y(cè)量，進(jìn)而通過(guò)學(xué)生對(duì)同一電容器在不同電壓下所帶電荷量以及不同電容器在同一電壓下所帶電荷量的比較，切實(shí)體會(huì)到電容器電量與電壓之比即電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。2、“注重科學(xué)探究，提倡教學(xué)方式多樣化”?！把芯坑绊懫叫邪咫娙萜麟娙荽笮〉囊蛩亍钡膶?shí)驗(yàn)方案，采取兩種方案并行，一種為教材中提供的采用平行板電容器與靜電計(jì)作為實(shí)驗(yàn)器材，平行板電容器帶電量不變，通過(guò)控制變量法，分別只改變電器的正對(duì)面積，極板間距，或電介質(zhì)，通過(guò)觀察靜電計(jì)指針偏角大小來(lái)反映兩板電勢(shì)差的變化，從而進(jìn)一步說(shuō)明電容器電容的大小的定性變化。第二組學(xué)生實(shí)驗(yàn)，我準(zhǔn)備了一些平行板電容器（家庭裝修中常用的吊頂材料兩塊純鋁扣板）和數(shù)字萬(wàn)用表，利用這些器材可以定量地改變平行板間距及正對(duì)面積，從而基本得到電容與極板正對(duì)面積和板間距和不同電介質(zhì)的定量關(guān)系。3、本節(jié)課通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)了“比值定義法”和“控制變量法”在物理學(xué)上的應(yīng)用，讓學(xué)生體會(huì)到物理知識(shí)的探究過(guò)程也是學(xué)習(xí)物理思想、方法的過(guò)程。4通過(guò)親歷實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，使學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂(lè)趣和戰(zhàn)勝困難、解決問(wèn)題后的成就感，同時(shí)也使學(xué)生認(rèn)識(shí)到要想解決問(wèn)題就要不斷思考與創(chuàng)新。2.教學(xué)背景分析一、教材的地位和作用《電容器電容》是電場(chǎng)一章的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在教材中占有重要地位。它是學(xué)完勻強(qiáng)電場(chǎng)后的一個(gè)重要應(yīng)用，也是后面學(xué)習(xí)交流電路（電感和電容對(duì)交流電的影響）和電子線路（電磁振蕩）的預(yù)備知識(shí)，在教材中起承上啟下的作用。電容器部分知識(shí)的綜合程度很高，不但能夠?qū)㈦妱?shì)差、場(chǎng)強(qiáng)、電場(chǎng)力、電勢(shì)能等電場(chǎng)的知識(shí)結(jié)合在一起，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析與計(jì)算；還能與電路分析結(jié)合在一起，判斷電流、電壓的變化；甚至根據(jù)板間距、正對(duì)面積、介質(zhì)的變化，與傳感器部分也有聯(lián)系，所以本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定的難度。二、學(xué)習(xí)者情況分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場(chǎng)、電路的基本知識(shí)，尤其是電場(chǎng)的內(nèi)容，內(nèi)容較抽象，與生活實(shí)際聯(lián)系較遠(yuǎn)，學(xué)習(xí)上有一定的畏難情緒，而電容器正是電場(chǎng)知識(shí)的應(yīng)用，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。前面學(xué)習(xí)的電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差等概念，也是利用的比值定義法，在本節(jié)課，有助于加深對(duì)電容定義式的確立與理解。經(jīng)過(guò)高一階段的力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備一定的分析能力，尤其是大小變化的動(dòng)態(tài)分析，對(duì)于學(xué)習(xí)電容的決定關(guān)系做好了準(zhǔn)備。3.教學(xué)目標(biāo)(含重、難點(diǎn))一、本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)如下：1．知識(shí)與技能：（1）知道電容器的概念，認(rèn)識(shí)常見(jiàn)電容器，通過(guò)實(shí)驗(yàn)感知電容器的充、放電現(xiàn)象；（2）理解電容的概念及定義方法，掌握電容的定義、公式、單位；（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解影響平行板電容器電容大小的因素，了解平行板電容器的電容公式，知道改變平行板電容器電容大小的方法。2．過(guò)程與方法：（1）通過(guò)探究電容器的電荷量與電勢(shì)差之間的關(guān)系，進(jìn)而體驗(yàn)比值定義法；（2）通過(guò)對(duì)不同實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，體驗(yàn)物理學(xué)研究常用的方法——控制變量法；（3）通過(guò)電流傳感器、電壓傳感器的使用，了解數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本操作。3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀：（1）通過(guò)參與整個(gè)探究過(guò)程，體驗(yàn)科學(xué)探究的歷程；（2）通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以增強(qiáng)學(xué)生在探究及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中合作交流的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，同時(shí)也使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到物理學(xué)給人們生活帶來(lái)的進(jìn)步，從而增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好科學(xué)文化知識(shí)的信心和毅力；（3）通過(guò)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新，體會(huì)物理與生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。二、教學(xué)重點(diǎn)：1．電容的定義及定義式；2．平行板電容器電容的決定式三、教學(xué)難點(diǎn)：1．確立電容的概念；2．平行板電容的大小影響因素及其大小探究。四、教學(xué)器材手搖起電機(jī)、自制水杯電容器、成品電容器（450V200μF）、平行板電容板、靜電計(jì)、金屬板（鋁扣板）、PVC塑料板、電容表、導(dǎo)線、靈敏檢流計(jì)、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、干電池、電解電容、電子蜂鳴器等。

教學(xué)流程示意導(dǎo)入：學(xué)生參與導(dǎo)入：學(xué)生參與“水杯”電震實(shí)驗(yàn)演示拆解電容器，觀察其結(jié)構(gòu)演示拆解電容器，觀察其結(jié)構(gòu)引導(dǎo)分析：了解電容器的充放電過(guò)程（蜂鳴器實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)分析：了解電容器的充放電過(guò)程（蜂鳴器實(shí)驗(yàn)大電容火花放電實(shí)驗(yàn)）電容器充放電示教板演示，觀察電容器充放電電流電壓的變化關(guān)系電容器充放電示教板演示，觀察電容器充放電電流電壓的變化關(guān)系實(shí)驗(yàn)分析：電荷量和電勢(shì)差的關(guān)系實(shí)驗(yàn)分析：電荷量和電勢(shì)差的關(guān)系歸納總結(jié)：得到電容定義式歸納總結(jié)：得到電容定義式學(xué)生猜想：影響平行板電容器電容的因素學(xué)生猜想：影響平行板電容器電容的因素實(shí)驗(yàn)探究：得到定性關(guān)系，半定量關(guān)系實(shí)驗(yàn)探究：得到定性關(guān)系，半定量關(guān)系歸納總結(jié)：平行板電容器電容的表達(dá)式歸納總結(jié)：平行板電容器電容的表達(dá)式電容器的簡(jiǎn)單應(yīng)用電容器的簡(jiǎn)單應(yīng)用小小結(jié)作業(yè)：學(xué)生自己動(dòng)手制作電容器、上網(wǎng)查閱電容器的作用作業(yè)：學(xué)生自己動(dòng)手制作電容器、上網(wǎng)查閱電容器的作用教學(xué)過(guò)程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖時(shí)間安排創(chuàng)設(shè)情境引入新課出示教師自制的“水杯電容器”，讓學(xué)生先觀察這個(gè)改造的“水杯”的結(jié)構(gòu)，中間是一只普通的水杯，內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別是一張錫箔紙。提問(wèn)：水杯能裝水，老師的這個(gè)經(jīng)過(guò)改造的水杯，能裝電嗎？教師利用感應(yīng)起電機(jī)為“水杯電容器”充好電。請(qǐng)四位同學(xué)上臺(tái)前來(lái)，并排站，手拉手，第一位同學(xué)拿著“水杯”的外側(cè)，并讓第四位同學(xué)伸出手摸“水杯”的內(nèi)側(cè)。四名學(xué)生幾乎同時(shí)跳起來(lái)，身體有被過(guò)電的一剎那。讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)他的感受。改進(jìn)課本上的演示實(shí)驗(yàn)，利用電流流過(guò)身體的感官刺激引起學(xué)生的關(guān)注，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)本節(jié)課的興趣，親身體驗(yàn)電容器容納電荷電能的功能。3分鐘電容器的構(gòu)造和作用電容器充放電實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)觀察分析傳感器演示電容器的充放電過(guò)程電容的定義式影響電容大小的因素定性或半定量探究指導(dǎo)學(xué)生觀察拆開(kāi)的實(shí)物電容器，教師出示拆開(kāi)電容器的實(shí)物。觀察拆開(kāi)電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解實(shí)際電容器的真正結(jié)構(gòu)。真正了解電容器的內(nèi)部構(gòu)造2分鐘出示成品大電容器450V200μF，演示大電容器的充電與放電過(guò)程，利用直流高壓電源為電容器充電，然后用螺絲刀將電容器的兩極短接，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為火花迸出，聲響巨大。讓學(xué)生利用桌面上提供的干電池，電容器，電子蜂鳴器，練習(xí)使用電容器使電子蜂鳴器發(fā)出聲音。觀察大電容的充放電現(xiàn)象，留下深刻的印象，強(qiáng)烈感知電容器的功能：容納電荷，儲(chǔ)存能量。直觀了解電容器的充放電過(guò)程，為下一步分析電容器的充放電過(guò)程做準(zhǔn)備。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生的感官刺激。親自動(dòng)手，體會(huì)電容器的充放電，激發(fā)興趣，鍛煉動(dòng)手能力，體驗(yàn)物理實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣。2分鐘2分鐘分析電容器的充放電過(guò)程，出示示教板，利用電流傳感器來(lái)記錄電容器的充放電電流-時(shí)間圖像。介紹電流傳感器。積極思考，了解電容器在電路中的作用，觀察電容器的充放電過(guò)程，理解充放電電流-時(shí)間圖像。了解電容器在充放電過(guò)程中的i-t圖以及u-t圖像以及其物理意義。提出問(wèn)題：怎樣測(cè)得電容器的電荷量。電容器的帶電量與兩板電勢(shì)差存在什么關(guān)系？演示實(shí)驗(yàn)1：測(cè)量A電容器不同電勢(shì)差時(shí)對(duì)應(yīng)電荷量演示實(shí)驗(yàn)2：測(cè)量B電容器不同電勢(shì)差時(shí)對(duì)應(yīng)的電荷量提出問(wèn)題：通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以得到什么結(jié)論。通過(guò)改變電容器的兩板電勢(shì)差，發(fā)現(xiàn)電容器的帶電量不同，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，同一電容器的這個(gè)比值相等，而不同電容器的這個(gè)比值不同。積極思考討論，回答問(wèn)題。觀察圖像的特點(diǎn)，思考電流-時(shí)間圖像與坐標(biāo)軸所圍成的面積具有什么物理意義。觀察實(shí)驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，得到電容的物理概念。類比：把電容器容納電荷的物理過(guò)程與往水杯里盛水的物理過(guò)程類比。往同一水杯里灌水，水的體積與液面上升的高度成正比，而對(duì)于不同的水杯，這個(gè)比值一般不同，這個(gè)比值其實(shí)就是水容器的橫截面積，它反映了不同水容器的盛水的本領(lǐng)不同。于是類比出，電容器的帶電量與電容器兩板的電勢(shì)差之比反映了電容器的容納電荷的本領(lǐng)。鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題總結(jié)問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)新型數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室儀器的使用，體會(huì)數(shù)字化儀器的功能和便捷。遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，分解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，使學(xué)生逐步深入理解引入電容的意義18分鐘總結(jié)電容的定義式，介紹單位。得到電容的概念，體會(huì)比值定義法，對(duì)電容的單位有初步的感知。知識(shí)遷移能力提出問(wèn)題：思考電容的大小與哪些因素有關(guān)？通過(guò)觀察平行板電容器，思考影響因素。學(xué)生提出：平行板電容器的電容大小可能與正對(duì)面積，兩極板間距，和電介質(zhì)有關(guān)。培養(yǎng)學(xué)生觀察分析能力了解電容表的使用方法了解靜電計(jì)的使用方法指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提出問(wèn)題：自己選擇器材，設(shè)計(jì)方案，探究影響電容大小的因素。經(jīng)過(guò)更精確的定量實(shí)驗(yàn)可以確定，平行板電容器的電容C跟相對(duì)介電常量成正比，跟極板正對(duì)面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。即絕緣體也叫電介質(zhì)，介電常數(shù)是衡量絕緣性能的，相對(duì)介電常數(shù)是一個(gè)比值，真空為1，空氣近似為1，插入電介質(zhì)，可以減小電容的體積，增大電容量，提高耐壓值。在猜想的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行探究。研究方法：控制變量法。記錄現(xiàn)象d↑→U↑→C↓d↓→U↓→C↑S↑→U↓→C↑S↓→U↑→C↓插入→U↓→C↑拔出→U↑→C↓分析總結(jié)，理解式中各量的物理意義。分析數(shù)據(jù)，得到平行板電容器的電容與影響因素間的關(guān)系式。介紹相對(duì)介電常數(shù)，和電解質(zhì)的種類有關(guān)。介紹靜電計(jì)、電容表，為后面的實(shí)驗(yàn)探究做好鋪墊，降低學(xué)生的實(shí)驗(yàn)難度培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力鍛煉學(xué)生的分析總結(jié)能力培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手操作能力鍛煉學(xué)生的分析總結(jié)能力10分鐘展示幾種常見(jiàn)的電容器介紹生活中幾個(gè)電容器的作用的案例：照相機(jī)、鍵盤(pán)、手機(jī)觸摸屏中的電容的應(yīng)用。1、儲(chǔ)能元件例如閃光燈。充電時(shí)把電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能放電時(shí)把電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量2、傳感器S、d或ε發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容的變化，電容變化會(huì)引起Q或U的變化，這樣就將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。分析實(shí)例：若保持U不變找到這些電容器的兩極、板間距、正對(duì)面積以及介質(zhì)，分析變化過(guò)程觀察了解閃光燈的工作時(shí)間極短，工作電流極大，一般的電池難以勝任，故采用一顆大電容為其供電，可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。d↓→C↑→Q↓存在放電電流插入→C↑→Q↑存在充電電流液面高，S↑→C↑→Q↑開(kāi)闊學(xué)生視野，聯(lián)系生活實(shí)際，物理和現(xiàn)實(shí)生活生產(chǎn)緊密相連。在應(yīng)用中運(yùn)用電容器的知識(shí)，進(jìn)行動(dòng)態(tài)判斷。7分鐘讓學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)的知識(shí)和方法，加強(qiáng)學(xué)生的知識(shí)整合能力，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解課堂小結(jié)，分享交流，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)了什么。分享交流，合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力。3分鐘作業(yè)1.讓學(xué)生實(shí)際動(dòng)手制作一個(gè)電容器；2.上網(wǎng)查閱電容器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。3.完成教材33頁(yè)1-3題。板書(shū)設(shè)計(jì)電容器電容電容器1.構(gòu)造：極板電介質(zhì)三、平行板電容器的電容2.符號(hào)：3.帶電量:四、電容器的應(yīng)用二、電容1.定義：2.定義式：QUOTEC=QUC=Q學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)內(nèi)容評(píng)價(jià)問(wèn)題難度能識(shí)別電容器容易能說(shuō)出電容器的結(jié)構(gòu)容易能說(shuō)出電容器上數(shù)字的含義容易能說(shuō)出電容的定義一般能說(shuō)出電容的決定因素一般能區(qū)分定義式與決定式一般能進(jìn)行初步的動(dòng)態(tài)分析較難能判斷電容類傳感器工作過(guò)程較難能否進(jìn)一步查詢電容相關(guān)知識(shí)較難本教學(xué)設(shè)計(jì)與以往或其他教學(xué)設(shè)計(jì)相比的特點(diǎn)1、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，調(diào)動(dòng)學(xué)生探究積極性，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)在教學(xué)過(guò)程中，以三個(gè)問(wèn)題為主線，依次引導(dǎo)學(xué)生深入思考電容的結(jié)構(gòu)、電容的定義以及電容的決定因素。根據(jù)生活實(shí)際，按照學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，從什么是電容，電容有什么作用入手，引起學(xué)生的興趣；再到