物理粤教版高二年级选修3-1第一章第7节教学设计2.doc

第七节 了解电容器广州市南武中学 谈妍青【教材分析】“了解电容器”这一节内容，是后面学习LC振荡电路的必备知识，是进一步学习交流电路和电子线路的基础，关于电容器的知识，大多数学生都很陌生，而电容器的充电、放电和电容概念，既重要又非常抽象，是高中物理教学难点之一。运用演示实验讲授这一课，使“电容”这一抽象概念变得直观、具体，学生易于理解和接受，学生的观察能力和抽象思维能力也得到了培养和提高。一 教学目标1. （一）知识与技能1、知道电容器的基本结构，认识常见的电容器及其在实际中的应用；2、了解电容器充电和放电过程；3、理解电容器电容的概念；4、理解决定电容量的因素。（二）过程与方法 1、观察电容器的结构和电容器的充电和放电过程过程，认识实验在物理学研究过程中的作用；2、定义电容器的电容，加深对比值法的认识；3、经历决定电容因素的探究过程，尝试用科学探究方法研究物理问题。（三）情感态度与价值观1、通过决定电容因素的探究活动，培养学生参与科学探究活动的热情和实事求是的科学态度；2、体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。 二 教学重点难点电容的概念及电容的引入，影响电容器的因素。三 教学过程新课引入 打开调频收音机，调节调频旋钮调台。设问：1、我们是通过调节的那些电学元器件来实现收不同的频道的呢？ 2、摄影光线不足，你一定知道用闪光灯。可你知道闪光的能量是从哪里来的呢？引入：我们调节的是一个叫电容器的电学元器件，闪光的能量来自电容器。电容器的使用很广泛，今天我们就来学习并了解一下电容器。新课讲解一.识别电容器通过观察与思考了解电容器及其构造实物展示：将一个纸制电容器轻轻展开，让学生观察元件结构，识别绝缘层和极板。电容器中将两片锡箔纸作为电容器的两个极板，两个极板非常靠近，中间的绝缘层用薄绝缘纸充当，分别用两根导线连接两极这就是纸制电容器的结构。学生讨论：两片锡纸是导体，但是是彼此绝缘的。老师总结：两个彼此靠近又相互绝缘的导体便构成了电容器。实物展示：平行板电容器老师总结：平行板电容器是最简单的电容器，我们今天就通过平行板电容器来了解电容器这样一种电学元器件。二、电容器的充放电电路图（如图1）提出问题： 如果将单刀双掷开关拨向a，灯泡会亮吗？学生回答： 不会，两块金属板是绝缘的。图1实验演示： 当我们单刀双掷开关拨向a，我们发现，灯泡闪亮一下后又熄灭了。老师分析： 灯泡闪亮，说明电路当中发生了电荷的定向移动，移动的电荷无法通过电容器，聚集在电容器的极板上，这样电容器的两极板就带上了等量异种的电荷，我们把这一过程，叫电容器的充电。提出问题： 那么为什么电流很快就减小为零了呢？PPT演示： 如图2图2提出问题： 如果两块极板上，带上了等量的异种电荷，它们之间会形成什么呢？ 学生回答： 两块极板之间形成了电场。老师分析： 因为电场的存在，使得两块极板之间形成了电势差，当极板间的电势差和电源两端的相等的时候，电路中电荷的定向移动便停止了，充电过程也相应停止。提出问题：电容器充电结束，此时我们把开关拨向b，灯泡会亮吗？学生回答：会的，当开关拨向b后，电容器两极板的异种电荷相互中和，形成电荷的定向移动，形成电流。老师总结：我们把这一过程叫做电容器的放电，老师总结：充电和放电过程中能的变化：充电后，电源断开，两个极板上都保存有电荷，两板间有电场存在，电源的电能就储存在电场当中，我们称之为电场能a充电过程，电源的电能转化为电容器的电场能放电后，两极板不再有电荷，所以不存在电场，也就没有了电场能b放电过程，电容器的电场能转化为其他形式的能三、 电容器的电容提出问题：如果在电容器充电结束后，增大加在电容器两端的电压，电容器两极板的电荷量会发生怎样的变化？学生讨论：如果电容器两端所加的电压增加的话，电路中电荷将发生定向移动，使得电容器两块极板上的电荷量增加。提出问题：电压U增加，电荷量Q也增加，Q和U到底是什么关系呢？怎么证明？我们以前遇到过类似的情况么？ 学生讨论：Q可能正比于U，也可能正比于U2可以利用图像来证明，在功和速度的关系里面，我们遇到过类似的问题，利用Excel分别划出Q-U，Q-U2等图线，得出关系。提出问题：要划出图像，必须先得到一组相应的数据，电压U比较容易测量，电荷量Q怎么办呢？老师分析：我们现有的工具只能利用电流传感器，得出I随时间变化的图线，怎么得出Q？能不能再次借鉴一下我们学过的方法。学生讨论：因为Q=I t ，而我们又可以得到I-t图线，我们可以借鉴以前利用V-t图线求位移的方法，利用I-t图线来求得Q。实验探究：电路图如图31、 按电路图连接电路；2、 打开DISLab中的“电容器的电容”专用软件，开始采集数据，将开关拨向1，当电流减小为零后，再将开关拨向2 ，完成数据采集。然后选定充电（或放电）部分的图像，积分求出面积，填入表格；3、 改变电源电压，重复2过程；4、 完成表格，利用Excel绘制图线，得出规律。U1V2V3V4V5VQ得出结论：Q U Q =C U 提出问题：不同的电容器，比例系数C 一般不相同，能说明什么问题么？学生讨论：说明比例系数C 反映了电容器的某种能力，储存电荷的能力。老师总结：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间电势差U的比值，叫做电容器的电容。用C表示电容。 单位：法拉（F） *类比理解电容： 用不同的容器装水，要使容器中的水深为1cm，需要的水多，容器的横截面积就大 使不同的电容器两板间的电势差为1V，需要的电荷量越多，表示电容器的电容大。四、决定电容的因素现在我们提高平行板电容器来研究提出问题：电容器的电容和哪些因素有关呢？学生讨论：可能和两块极板之间的距离，面积等因素有关。提出问题：电容器电容的变化只能通过获得，我们希望其中一个量不变，通过另外一个量的变化，来反映C的变化，选择Q不变，还是U不变？ 学生分析：如果选择U不变，Q的测量相对比较麻烦 ，所以选择Q不变来测量U。老师分析：我们会选择Q不变来测量U，我们将电容器从电路当中独立出来，这样电荷无法流走，Q保持一定，但是在这里我们不用电压表或者电压传感器来测量，我们会用一种叫静电计的机器来测量（如图4）。 张角张大，说明U增大，张角减小，说明U减小实验验证：a.改变两极板的正对面积S 现象：S越大，偏角越小，说明静电计指出的电势差U越小，电容越大b.改变两极板间的距离d现象：d越小，偏角越小 说明静电计指出的电势差U越小，电容越大c.保持Q、S、d都不变，插入电介质现象：偏角越大，说明静电计指出的电势差U越小，电容越大说明电介质的插入，平行板电容器的电容会增大UC结论d变大C与距离成反比d变小S变大C与正对面积成正比 S变小插入介质插入介质，C增大得出结论：影响平行板电容器的电容大小的因素：正对面积S,板间距离d,电介质 公式 表示电容器性能的两个重要指标 电容器电容。 .电容器的耐压值：电容器所能承受的最大电压。（如果超过这个电压，电容器内的