高中物理-电容器的电容教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE1PAGE电容器的电容【教学目标】1、知识与技能⑴知道电容器是储存电荷和电场能的装置；⑵了解常见电容器的外形、结构和符号；⑶了解电容器的充、放电过程，了解击穿电压、额定电压的概念；⑷理解电容的意义，知道其单位，并会用电容定义式进行计算；⑸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⑴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：控制变量法，提出问题，定性分析、实验探究与定量分析相结合等；⑵通过实验与观察，了解电容器的构造和特点，通过类比法理解电容器的电容概念。3、情感态度与价值观⑴通过介绍电容器的缘起、发展与应用，渗透STS教育思想；⑵渗透事物的本质是有自身的因素即内因决定，不由外因决定的观点。【教学重点】电容的概念【教学难点】电容的引入与理解研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究【教学方法】问题讨论，理论探究与实验探究相结合，类比方法【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，电池组，导线，单刀双掷开关，多媒体与课件【教学过程】提出问题：通过毛皮摩擦橡胶棒可产生静电荷，如何收集储存电荷？实验演示：两个大小相同的水盆，中间用薄膜隔开，将摩擦产生的电荷利用锡箔纸导入金属盆中。一位同学一只手托住下面的金属盆，另外一只手触摸上面金属盆的内部，有被电击的感觉，说明电荷被储存起来。莱顿瓶：投影展示，荷兰科学家马森布洛克偶然所得，发明了莱顿瓶。富兰克林借助风筝，将天上的雷电引下来并储存在莱顿瓶里，进行研究，证明了天电与地电相同。由于能储存电荷，这种装置又称为电容器。一、电容器结构（一）电容器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？展示启辉器内电容器的内部结构，让学生直接感知电容器的构造。介绍闪光灯的工作原理，提出闪光灯是如何带上电荷及放出电荷呢？2、电容器的充电、放电展示电路，分析充电、放电过程充电：接a，两极板分别带上等量异种电荷，板间形成电场，具有电势差，电源能量转化为电场能放电：接b，负极板电子沿导线移到正极板中和正电荷，电场消失，电场能转化为其它能量。如何能知道导线中有电流流过？现象观察：当接a时，G偏转再回到中间当接b时，G反偏转再回到中间GGabsCE分析：充电、放电电流方向相反，电流为瞬间电流。（二）电容提出问题1：若用一节电池给电容器供电，电荷量Q为可能会怎样？实验探究：探究电容器两端电压与电量的关系。提出问题2：如何测量Q与U？数字电压表测量电压；电荷量接触均分学生制定方案，交流，进行实验探究实验电路图如图所示，电容器1、2为相同的电容器。当单刀双掷开关打到a点时，电源给电容器1充电，打开开关S1，电容器1充电结束，保持开关S2断开，将开关S1打到b点时，电容器1会给电容器2充电，充电结束后，因为两电容相同，电量会平分，则此时电容器1所带的电荷量为最开始的一半，再将开关S1断开，将S2闭合，此时电容2被短接放电。放电结束，断开S2，再将开关S1打到b点，电容器1会再次给电容器2充电，充电结束后，电容器1的电量会变为原来的1/4。实验操作将电容器两端接电压表，按照上面的分析进行操作，观察电压表的示数，并记录在下面的表格内。电容器1电荷量QQ/2Q/4电容器1两极板间的电势差实验表明，①Q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是一定的。②比值大，意味着在相同的电压情况下，能带的电荷量越大，说明其储电能力强。引出电容概念：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：（比值定义）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/V1μF=10-6F，1рF=10-12F（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，电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，因此它与其它量（Q、U）无关,只与电容器自身的内部结构有关，影响平行板电容器电容大小的因素会有哪些？2、猜想：板间距离、平行板的面积、正对面积、电介质的材料3、实验探究：①实验方法：控制变量法②实验器材：两块金属板（组成平行板电容器）、静电计（使用时金属球与金属外壳分别与电容器两极板连接，指针张角可反映出两极板间的电势差，张角越大，则两极板间电势差越大）、起电机（用来感应起电，接触极板可使极板带电）、电介质（刀形云母，相对介电常数大于空气）4．进行实验根据指针张角的大小变化，将电势差的变化填入下面的表格中，并分析出电容C的变化（注意先记录张角变化，再进行电势差与电容的变化分析）：实验操作d增大d减小S增大S减小插入电介质拔出电介质电势差U电容C通过分析得出结论（1）.电容器的电容随两极板间距离的增大而______，随两极板间距离的减小而_______。（2）.电容器的电容随两极板间正对面积的增大而_____，随正对面积的减小而________。（3）.电容器的电容随电介质相对介电常数的增大而______，随电介质相对介电常数的减小而_______。5．平行板电容器的定义式：教师引导学生进一步总结：这个公式反映了电容器的电容与电介质的介电常数成正比，与极板正对面积成正比，与它的板间距离成反比，。也进一步的说明了电容器电容与电量、电势差无关。就由它本身的性质决定。因此，也将这个式子称之为电容的决定式。相对介电常数: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）（四）常见的电容器介绍固定电容器+固定电容器+电解电容器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：可变电容器3、可变电容器可变电容器符号：演示：动片，定片问题：试分析变容原理？（五）小结：1、通过本节课，你学到了哪些知识？2、本节课学习过程涉及哪些科学方法？板书设计电容器构造作用3、电容器的充电、放电二、电容1、概念：2、定义式：（比值法定义）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：法拉（F）1F=1C/V1μF=10-6F，1рF=10-12F三、平行板电容器的电容1、探究影响电容大小的因素2、决定式：四、常见电容器学情分析电容器在各种电子仪器中都有广泛的应用，但是学生对电容器并不熟悉，因此导入新课应从学生熟悉的情景入手，让学生首先直观、感性的了解电容器。本节学生又见到了中学阶段常用的比值法定义物理量，以及用科学的探究式的方法研究电容与哪些因素有关，并且实验得到了控制变量法。这些都有利于培养学生的科学品质，以及认真观察、勤于思考、团结协作的科学精神，让学生在实践中锻炼思维能力，所以不管是演示实验还是学生动手操作实验都要认真组织好。效果分析本节课从“如何储存电荷”入手，调动学生的好奇心、求知欲，引导学生设计实验，并进行实验探究，降低了学习难度，帮助学生很好的理解了“电容”的定义。在探究影响电容大小的因素，实验现象比较明显，学生能直观的了解电容的变化对电压的影响。另外，由于内容太多，节奏较快，学生对本节规律的应用还是有较大困难，应加入一节习题课。再者，学生在课堂上也不能很好的了解电容器在实际中的应用，课后要引导学生通过网络补充学习。教材分析《电容器的电容》是普通高中课程标准实验教科书·物理（选修3-1）（人民教育出版社）第一章第8节的内容。主要包括：电容器的结构和工作原理，电容概念及其定义式，平行板电容器电容与各因素的关系，平行板电容器电容的决定式，还有电容器的应用和分类等等。本节内容体现的是电场知识在生活中的一个具体应用，也是后面学习LC振荡电路、交变电路和电子线路的必备知识，在教材中起着承上启下的重要作用。评测练习【评测练习1】关于电容的说法正确的是()A．电容器简称电容B．电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量C．电容器的电容由电容器本身的因素决定，与电容器是否带电无关D．电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量【评测练习2】如图所示，给电容器充电后再断开电源，此时静电计指针偏转一个角度。减小两板间的距离，静电计的指针偏角增大还是减小？【课后巩固】一、根据所学内容，自制一个电容尽可能大莱顿瓶，可上网查阅资料二、阅读课本P32页【做一做】，了解用传感器观察电容器的放电过程，思考解决材料中提出的问题三、完成课本【问题与练习】【巩固提高】1．一个空气平行板电容器，极板间距离为d，正对面积为S，充以电荷量Q后，两极板间电压为U，为使电容器的电容加倍，可采用的办法是()A．将电压变为U/2B．将带电荷量变为2QC．将极板正对面积变为2SD．将两极间充满相对介电常数为2的电介质2．如图所示，电路中A、B为两块竖直放置的金属板，C是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述做法可使静电计指针张角增大的是（）A．使A、B两板靠近一些B．使A、B两板正对面积减小一些C．断开S后，使B板向右平移一些D．断开S后，使A、B正对面积减小一些3．平行板电容器的两极板A、B接于电池两极，一带正电小球悬挂在电容器内部，闭合电键S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，如图所示则（）A．保持开关S闭合，带正电的A极板向B极板靠近则θ角增大B．保持开关S闭合，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角不变C．开关S断开．带正电的A极板向B极板靠近则θ角增大D．开关S断开，带正电的A极板向B极板靠近，则θ角不变课后反思本节课从“如何储存电荷”入手，引入电容器的概念，利用“完全相同带电体接触电荷均分”这一理论，设计实验探究电容器电压与电量的关系，从而得出Q正比于U，进而用其比值定义物理量“电容”，降低了学习难度。影响电容大小的因素，限于时间，采用的是演示实验，实验现象比较明显，若能由学生分组实验，效果应该会更好。另外，实验室只有一只可以测电容的电表，若有多只，也可以直接测量电容，但平行板电容器的电容太小，或许改为测量可变电容器的电容较好。整节课，由于内容太多，节奏较快，当堂测评无法进行，学生在课堂上也不能很好的了解电容器在实际中的应用，课后要引导学生通过网络补充学习。课标分析课程标准：观察常见的电容器的构造，理解电容器的电容，能说明电容