人教版选修3-1 第一章 第8节《8电容器的电容》教学设计.doc

人教版选修3-1 第一章 第8节8.电容器的电容 教学设计浙江省温州中学 徐海龙一、教学任务分析1、知识与技能n 了解电容器的作用及其构造n 理解电容器充放电过程中的电流方向及能量转化n 探究电容器带电量与电压之间的关系，深刻理解电容器电容的概念n 研究并理解平行板电容器的电容与哪此因素有关n 了解电容器的分类，可变电容器的变化原因，以及击穿电压和额定电压的概念2、过程与方法n 比值定义法是物理学中经常采用的方法，培养学生掌握用数学工具描述物理量之间的关系的方法。n 合理猜测实验验证，掌握控制变量法在多因素相关实验中的使用,培养学生的迁移类推能力、动手实验能力。n 培养利用现代计算机技术获取、加工、分析科学实验数据的基本科学素养。3、情感、态度与价值观n 借助已有的认知知识与方法，类比迁移到解决不熟悉问题，培养学生形成自我学习能力。n 树立正确对待实验数据的科学态度，大胆假设，小心求证。n 通过了解超级电容器在上海11路公交车上的应用，感受到科学技术是第一生产力，科技改变生活的价值体验。 二、教学过程提纲(一) 电人碗游戏引课通过水容器能储存水资源，引出电荷也需要有容器来储存。由两金属碗加塑料薄膜构成自制电容器。通过PVC摩擦毛皮使金属碗带电，通过学生亲自感受电人碗所带来的威力，了解电容器的构造及符号，了解极板及电介质的作用。(二) 观察充放电现象 探究电容器带电量通过额定电压为380V的电容器充电与放电，使学生直观了解到充电与放电的概念。将电容器接通电源，两极板带上等量异种电荷的过程，叫充电。将两极板相连，正负电荷中和的过程，叫放电。充电的过程电容器从电源处获得了能量，以电场能的形式储存起来；放电的过程则是电容器的能量向外释放。设计一个电容器充放电电路板，使用DES数字实验系统实时监测电路中的电流与电压。并将电路中的电路变化情况实时反映在计算机中。引导学生观察电路中的LED灯哪个亮，进一步判断充电电流的谢方向。充电电流随时间非均匀减少，并最终减小到0，所以灯也就不亮了。电容器两端的电压也是非均匀增加，最后到一个稳定值。电容器充电完毕，哪究竟充进去多少电呢，也就是说电容器带上多少电荷量呢？在观察充电电流I与时间的关系图后，引导学生认识到我们可以设想把它分割成若干份长条形的面积，对每块条形区进行累加，即Q= I1*t1+I2*t2+. ，只要我们分割的足够细，就可以求出。这就是图线与横轴包围的面积。这就是微元法的思想。而利用计算机可以轻易地在0.1s内用微元法把这块面积求出来。(三) 探究能表征电容器容纳电荷本领的物理量引导学生思考，利用这种方法测出电容器两端的电压和所带电荷量后，请大家观察这组实验数据，电容器充电时，随着充电电压的升高，充进去的电量也越多。可是QU是一次线性关系？还是二次方程，或是指数方程？或是别的函数关系呢？需要应用数学手段来处理。很显然，作图是很直观的。一次函数是直线，二次函数是抛物线，不同的函数有不同的曲线类型。针对两只不同电容器的QU图像，引导学生认识到：1、 同一电容器Q/U比值确定，不同电容器Q/U比值不同（或斜率不同）2、不同电容器的QU图像斜率不同。Q/U比值大，意味着让它升高相同的电压，所充进电容器的电量多。即Q/U能够反应一个电容器容纳电荷的本领，我们把它定义为“电容”。介绍电容的单位。并了解上海使用超级电容器作新型电车的试验。(四) 常用电容器及其分类向学生介绍刚才作充放电实验的电容器，叫“电解电容器”。使用时特别注意是有正负极区分的，不能接反，显示“一”号的和接线短一点的那只脚是负极。常见的电容器还有，以纸涂上石蜡为电介质的纸介电容器；以云母片为电介质的云母电容器；以陶瓷为电介质的陶瓷电容器；以聚苯乙烯为电介质的聚苯乙烯电容器，它的特点的耐高压，额定电压高达30KV。这些电容器一旦做好，电容值就确定了，我们把它统称为“固定电容器”。还有一类电容器，象这个，根据需要可以调节电容的大小，把它旋出来，电容就变小了，把它旋进去，电容就变大了。这类电容器我们统称为“可变电容器”。(五) 平行板电容器的电容与哪些因素有关在理解电容的定义及其物理意义后，了解过超级电容器的巨大作用，引导学生思考认为想要获得更大的电容，应该从哪些因素进行改进：两极板面积？两极板间的距离？两极板间的电介质？并指出，在研究众多影响结果的因素时，要使用控制变量法来研究。1、 首先，保持其它因素不变，改变两极板间的距离。请大家注意观察指针的变化，并记下结果。（拉开的时候喊“拉开”，合拢的时候喊“合拢”）2、 接着，我们来研究正对面积的影响。请大家注意观察指针的变化，并记下结果。（错开的时候喊“面积减小”，合回的时候喊“面积增大”）在观察d和S的变化对静电计指针的现象后，引导学生分析对电容的影响。并指出精确实验表明，C与d成反比C与S成正比，系数是 1/4k 。最后，再接着研究电介质对电容的影响。3、 这是一块塑料板。请大家注意观察将这种电介质插入时，静电计的指针如何变化。（插入的时候喊“放进去”，拔出的时候喊“取出来”）实验表明，不同的电介质插入的时候，电容与真空中的情况比起来增大的倍数并不一样。象石蜡能使电容增加2倍，陶瓷却可以增加6倍。这个倍数值，我们称之为电介质的相对介电常数。最后，在实验分析的基础上，得到平行板电容器电容的决定式。(六) 探究小课题1、电人实验时，为何带电的PVC并未与金属碗接触？ 两个金属碗怎样带上电荷的？分别带什么电？2、应用计算机分析处理科学实验是高效的，系统的工作流程是怎样的？电流传感器与电压传感器的工作原理又是什么？三、教学流程图引课：自制电容器电人游戏（电容器构造）380V电容器充放电实验 （充电与放电）类比水容器引出储存电荷的实际需要DES实验分析电容器带电量与电压关系电流方向与大小LED灯指示Q/U比值的物理意义（电容）电流方向DES系统实时绘图电流大小实验探究平行板电容器电容与哪些因素有关（平行板电容器的电容）提出探究性小课题四、附：板书设计8.电容器的电容一、 电容器 -|-储存容纳电荷1、 构造： 极板 电介质2、