云南省保山曙光学校高二物理《第八节 电容器的电容》教学设计

用心 爱心 专心 1 第八节第八节 电容器的电容电容器的电容 教学设计教学设计 一 内容及解析一 内容及解析 一 内容 一 内容 电容器及其电容的概念 平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定 式 电容器的动态分析 二 解析 二 解析 本节课的主要内容主要内容是关于电容器及电容的概念 其核心其核心是平行板电容器 的电容 电势差 场强的关系 理解它关键关键就是要理解电容的决定式 采用控制变量 法 类比法对电容器的动态分析 主要是联系 U Q E 保持不变的对应条件与结论 上 一节主要介绍电势差与电场强度的关系 本节计划用二课时 电容器及其电容的概念 平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定式用一课时 电容器的动态分析用一课 时 教学的重点重点是平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定式 1 平行板电容器电容在本章中起到一个承上启下的作用 特别电势差与电场强度及 匀强电场和带电粒子在匀强电场中运动具有引导作用 2 本节首先要介绍的是电容器 之前学生没有了解 可以就用装电能的一种容器来 简单解释 电容是电容器的容积 让学生有一个初步认识 3 本模块主要是联系 U Q E 保持不变的对应条件与结论 二 教学目标及解析二 教学目标及解析 一 目标 1 知道电容器是储存电荷和电场能的装置 了解常见电容器的外形 结构和符号 了解电容器的充 放电过程 了解击穿电压 额定电压的概念 理解电容的意义 知道其单位 并会用电容定义式进行计算 了解影响平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定式 二 解析 本节重点是理解电容的概念及电容器的充 放电过程平行板电容器电容的相 关因素及其电容的决定式 采用控制变量法 类比法 难点是电容器的动态分析 主要是联系 U Q E 保持不变的对应条件与结论 三 问题诊断及分析三 问题诊断及分析 问题 决定平行板电容器电容的那些因素从哪儿去找 方法分析 控制变量法 改变平行板两极板的距离 s 现象 d 偏角 U C d 偏角 U C 改变平行板两极板的正对面积 S 现象 S 偏角 U C S 偏角 U C 两极板间插入绝缘介质 保持 Q S d 不变 现象 插入电介质 偏角 U C 四 教学支持条件分析四 教学支持条件分析 一 教学用具 电容器示教板 静电计 平行板电容器 电介质板 起电机 电池组 分析 C Q U 结论 C 与 d 反相关 分析 C Q U结论 C 与 d 正相关 分析 C Q U结论 C 与电介质有关 用心 爱心 专心 2 导线 单刀双掷开关 多媒体与课件 教学流程 实例引入历史渊源电容器概念的建立充放电特点 电容概念的建立与理解探究平行板电容器电容应用与常见电容器介绍 五 教学过程五 教学过程 创设情景 实例引入 图片展示 电视 电脑等线路板 出示电容器示教板 上装各种电容器 提出课题 电容器到底是什么样的元件 它的作用 构造 原理是什么 本节课就要研究这些问题 电容器产生的历史渊源 介绍略 一 一 电容器电容器 实例探究 出示一纸质电容器并将其拆开 请学生观察 结论 有两片锡箔 导体 中间是一层薄纸 绝缘 1 概念 实际上 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器 问题讨论 两平行导体板夹上一层绝缘物质 空气也算 能否构成电容器 2 充电 放电 演示 连接如图的电路 现象观察 当接 a 时 G 偏转 当接 b 时 G 反偏转 分析 充电 充电电流 电能 电场能 放电 放电电流 电场能 其他形式能量 二 二 电容电容 提出问题 1 既然电容器是用来储存电荷的 而不同电容器容纳电荷的本领是不同的 我们应该用一个物理量表示电容器容纳电荷的能力 这应是一个怎样的物理量呢 定性分析 对一个电容器来说 其储电能力应该是一定的 我们找到的这个物理量对这 个电容器来说也应该是不变的 问题 2 对一个结构一定的电容器 给它带上一定的电荷量 Q 两极间也就有了一定的 电势差U Q 与 U 能用来表示电容器的储存能力吗 学生 不能 原因分析 进一步研究 实验表明 Q 增加为原来的几倍 U 也增加为原来的几倍 而两者的比值 Q U 对同一 电容器是一定的 这符合我们的要求 比值大 意味着在相同的电压情况下 能带的电荷量越大 这正能说明其储电能力强 对电容概念的总结 1 定义 电容器所带的电荷量 Q 与电容器两极板间的电势差 U 的比值 2 定义式 U Q C 或者 U Q C 比值定义 A a b s C E V1 S1 h V2 S2 用心 爱心 专心 3 3 物理意义 C 是表示电容器容纳电荷本领的物理量 4 单位 在国际单位制中单位是法拉 F 1F 1C V 1 F 10 6F 1 F 10 12F 常见电容器 一般是几十 pF 到几千 F 之间 类比理解 C 大 意味着 U 1V 时 容纳的电荷量大 储电本领强 不同容器装水 水深都是 1 S 大的容器容纳的水量多 问题讨论 S 大 能装水的总量就一定多吗 不一定 容器的高度 h 不同 V Sh C 大 能储存的电荷量就一定多吗 不一定 C 能承受的最大电压不同 因此 C 大 储电本领大 是指相对于同一电势差 U 而言 电容器能容纳的电荷还跟 它能承受的最大电压有关 引出击穿电压 额定电压的概念 5 击穿电压 额定电压 工作电压 电容器的外壳有标注 例题 1 一个电容器 充电后所带电荷量为 Q 4 10 6C 的电荷量时 它的板间电势差 U 2V 由此可知 该电容器的电容是 F 如果再充进 4 10 6C 的电荷量 其电容为 F 如果用导线将电容器两极相连 放电后 其电容为 F 学生活动 略 小结 C 取决于电容器自身结构而与是否带电无关 类比 水桶的储水能力在设计好后就 确定了 与是否使用无关 三 研究影响平行板电容器电容大小的因素 三 研究影响平行板电容器电容大小的因素 1 提出课题 平行板电容器是最简单 也是最基本的电容器 几乎所有的电容器都是平行 板电容器的变形 所以我们从研究平行板电容器入手 探究决定其电容大小的因素 问题 决定平行板电容器电容的那些因素从哪儿去找 2 定性分析 电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量 因此它只与电容器自身的内部结构有关 与其它量 Q U 应该无关 环境因素也可不予考虑 研究电容器内部的结构因素 方法分析 控制变量法 实验装置分析 3 实验探究 改变平行板两极板的距离 s 现象 d 偏角 U C d 偏角 U C 两极板大小 用面积 S 表示 两极板间的距离 d 两极板间的电介质 Q 不变 离源 U 用静电计测 分析 C Q U 结论 C 与 d 反相关 用心 爱心 专心 4 改变平行板两极板的正对面积 S 现象 S 偏角 U C S 偏角 U C 两极板间插入绝缘介质 保持 Q S d 不变 现象 插入电介质 偏角 U C 4 进一步的研究 引申 以上实验还只是定性分析 从理论角度进行定量研究 表明 当平行板电容器两极板之间是真空时 kd S C 4 当板间充满同一种介质时 电容变大为真空时的 r 倍 即 kd S C r 4 5 相对介电常数 r 是一个与电介质性质有关的常数 无单位 读表 1 8 1 空气的 r 近 似为 1 一般性研究中 空气对 C 的影响可以忽略 水指纯净水 例题 2 平行板电容器的电容是比较少的 桌上的平行板电容器的电容 半径约 0 1m 试 求其电容 C 的大小 学生活动 2 8pF 问题 若要得到 2 F 的电容 每个极板的面积要做多大 试与窗户作个比较 学生活动 kdCS 422 6m2 约 10 倍 四 常见的电容器介绍 四 常见的电容器介绍 1 从构造上看 可分为固定电容器和可变电容器 2 固定电容器根据材料不同 常见的有 聚苯乙烯电容器 陶瓷电容器 电解电容器 电容比较大 有极性 符号 3 可变电容器 符号 演示 动片 定片 问题 试分析变容原理 六 课堂小结 六 课堂小结 电容器由两片导体为极板 中间隔以电介质构成 电容 C 是描述电容器容纳电荷本领的物理量 定义式 U Q C 适用于任何电容器C 与 Q U 无关 决定式 kd S C r 4 只适用于平行板电容器反映 C 的决定因素 七 目标检测 七 目标检测 分析 C Q U结论 C 与 d 正相关 分析 C Q U结论 C 与电介质有关 固定电容器 电解电容器 可变电容器 用心 爱心 专心 5 1 课堂练习 如图所示 给电容器充电 静电计指针偏转一个角度 以下情况中静电计的指针偏角增大还是减小 把两板间的距离减小 把两板间的正对面积减小 在两板间插入相对介电常数较大的电介质 学生活动 减小 增大 减小 2 拓展应用 电容式传感器介绍 传感器是把非电物理量 如位移 速度 压力 温度 流量等 转换成易于测量 传输 处理的电学量 如电压 电流 电阻 电容等