高中物理《电容器的电容》优质课教案、教学设计

1、教学设计选修 3-1 第一章 静电场第8节 电容器的电容【教学目标】1. 知识与技能知道电容器是储存电荷和电场能的装置；了解电容器的电容器的外形、结构和符号及充、放电过程理解电容的意义，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。2. 过程与方法经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中蕴涵的思想方法通过类比法理解电容器的电容概念。3. 情感态度与价值观体会类比的方法和控制变量法；培养学生探究的意识和能力；中渗透事物本质是自身的因素，即内因决定外因，不由外因决定观点，激发学习物理知识的兴趣。【教学重点】电容的概念、电容定义式和决定式及其应用【

2、教学难点】电容的定义和理解研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究【教学用具】电容器示教板，静电计，平行板电容器，电介质板，感应起电机【教学过程】富兰克林“引电实验”来引出电容器。【莱顿瓶】图片展示电视、电脑等线路中的电容器提出课题：电容器到底是什么样的元件？它的作用、构造、原理是什么？ 合作探究 1：电容器结构及充、放电现象。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） 。合作生成：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？aA2. 充电、

3、放电过程bsEC实验演示 1：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合作探究 2：电容提出问题：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？（引导学生用类比的方法研究：比如电阻） 演示实验 2：（实验电路同上一电路）不同充电电压时，观察电容器充放电时，灵敏电流计指针的偏转幅度。（学生能根据数据得到电压越高，电荷量越大；并且能得到粗略的得到电荷量与电压的比值是恒定的。）课件演示 2：让学生通过观察到的实验

4、现象得到结论：电容器储存的电荷量不仅与电容有关还与充电电压有关。并且根培灵敏电流计指针偏转的幅度，粗略的得到，同一个电容器， 电荷量与充电电压的比值保持不变，为建立电容的概念做好铺垫。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。合作生成：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=CC= DQQDUU2. 定义式：，或者 （比值定义）3. 单位：在国际单位制中单位是法拉（F），1F=1C/V 1F=10-

5、6F， 1F=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（4）物理意义：C 是表示电容器容纳电荷本领的物理V1a hV2b sAS1S2 EC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ft穿电压、额定电压的概念。）课堂训练 1.一个电容器，

6、充电后所带电荷量为Q=410-6C 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 410-6C 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。课堂训练 2.对于一给定的电容器，在如下图所示中，描述电容 C、带电荷量 Q、电压 U 之间的相互关系的图线中正确的是 （）小结：C 取决于电容器自身结构而与是否带电无关。过渡：通过上面的学习我们知道电容是电容器储存电荷本领的物理量，与 U 和Q 都没有关系，只与电容器的本身的构造有关。那么和什么因素有关？有什么知道呢？我们下面研究平行板电容器的电容与什么因素有关合作探究 3： 研究影响平行

7、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因素有哪些？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两极板大小（ 用面积 S 表示）两极板间的距离 d3研究电容器内部的结构因素：方法分析：控制变量法Q 不变（离源） U 用静电计测实验装置分析：3. 实验探究改变平行板两极板的距离 dC 与 d 反相关现象：d 偏角UCd 偏角UC 分 析改变平

8、行板两极板的正对面积 S现象：S 偏角UCC=Q/U结论S 偏角U分析CC 与 d 正相关C=Q/U结论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UC分析C 与电介质有关C=Q/U结论合作生成 3：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 C =时，S4pkd当板间充满同一种介质时，电容变 C大为真空时的倍，即eer r S=4pkd（3）相对介电常数是一个与电介质性质有 e r 关的常数（无单位）。读表 1.81，空气的近似为 1（一般性研究中，空气对 C 的影响可以忽略）（水指纯净水） 电容 C 是描述电容器容纳电荷本领

9、的物理量。定义式C = Q适用于任何电容器C 与Q、U 无关决定式eUSC =r4pkd只适用于平行板电容器反映C 的决定因素课堂训练 3.（1） 平行板电容器的电容是比较小的，桌上的平行板电容器的电容，半径约 0.1m，相距 0.1m试求其电容 C 的大小。学生活动：（2.8pF）（2） 若要得到 2F 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：（22.6m2，约 10 倍） S =4pkdC =合作探究 4： 常用电容器1. 从构造上看，可分为固定电容器和可变电容器聚苯乙烯电容器；陶瓷电容器2. 固定电容器根据材料不同，常见的有：固定电容器电解电容器电解电容器（电容比较

10、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？ 合作生成 4：(1) 常用的电容器,从构造上看,可分为 和 两类.可变电容器(2) 常见的固定电容器有 和 两种,其表示符号分别为 和 .教材上所给出的可变电容器是利用 的改变来改变电容大小的,其表示符号为 . (3)ft穿电压是指 .电容器上标出的额定电压一般 (选填“大于”或“小于”)ft穿电压.课堂小结：课后作业：拓展思考 1:若电容器充电后：（1） 保持两极板与电源连接，增加两极板间的距离 d，请分析电容 C、板间电压 U、板间场强 E如何变化，并说出理由。（2） 保持两极板与电源断开，增加两极板间的距离 d，请分析电容 C、板间电压 U、板间场强 E如何变化，并说出理由。拓展思考 2: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