高中物理 电容器电容教学设计 新人教版选修31.docx

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高中物理电容器电容教学设计新人教版选修31

电容器的电容教学设计

课题：

电容器与电容

我选用的教材是人民教育出版社出版，高中物理选修3-1第一章静电场第八节电容与电容器。

本节课要求学生在掌握静电知识的基础上认识一种新的电学元件--电容器。

并抽象出元件工作原理的物理过程，探究影响平行板电容器的电容大小的因素。

这不仅是对前面所学的静电知识的综合运用，同时是后面学习LC振荡电路的必备知识，为学习交变电路和电子线路奠定基础。

学情分析：

知识方面：

1）在学习本节课之前，学生已经学习了电场力和电场能的知识，为学习本节内容奠定了一定的基础。

但学生对于电容器这样的非线性元件却是第一次学习遇到。

由于电学概念比较抽象，加之一般学生对电磁现象的感性认识又较少就使得学生在学习电学时普遍感到比较困难就所以电容器概念的教学成为本节的难点之一。

因此在教学中，可以多增设实验，让学生易于理解和接受，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力．

2）在静电场的学习中学生已经很明确的知道验电器是用于检验电荷的存在及多少的，但本节课中的验电器却变身为静电计，这需要学生在理解电容的知识的基础上才能理解其中的原理，给学生在探究影响平行板电容器电容大小的因素是设立了很大的障碍。

能力方面：

高二的学生已经具备一定的观察能力，分析能力，和实验能力，但学生的的抽象思维能力不强所以电容器的充放电过程成为本节课的又一难点。

根据以上的教材与学情分析，我确立以下教学三维目标

教学重难点

重点：

在电容器概念的理解，及电容器的充放电过程；电容的概念及其定义，及影响平行板电容器电容大小的因素。

难点：

主要是怎样让学生理解电容器的概念，抽象的充放电过程，及电容的定义的得出。

教学目标

以现代教育理念为指导，根据《普通高中物理课程标准》的要求，并根据以上教学内容分析和学生学习心理分析。

确定如下三维目标：

知识与技能目标

1、知道什么是电容器及常见的电容器在生活中的应用；

2.会用静电知识分析电容器的充放电过程

3、理解电容器电容的概念及定义式，及影响平行板电容器大小的影响因素，并会应用定义式判断某个平行板电容器某个过程中电容的变化．

4.通过“平行板电容器大小的影响因素”的实验操作提高实验技能，科学探究能力和抽象思维能力。

过程与方法

1.通过自制电容器，深刻理解电容器的储存电荷和能量的作用

2.能在实验中概括与抽象的方法，抽象出电容器充放电过程的规律。

3.学习探究物理问题的控制变量研究方法。

4.在探究“平行板电容器大小的影响因素”的过程中进一步体会科学探究的学习方式。

情感目标

1.通过利用生活用品自制电容器，体会物理学与社会生活紧密相连。

2.通过小组探究“平行板电容器大小的影响因素”养成主动和他人合作，的精神，体验探究过称的艰辛与喜悦。

关于演示实验的教学建议

　　在讲解本节内容时，我们通过实验演示将抽象的知识直观化、形象化，对于设计的实验：

可以让学生自制电容器揭开电容器的神秘面纱，使学生明白电容器的结构非常的简单。

用充电的电容器短路放电产生电火花使学生感受到电容器储存电荷的本领，显示充放电过程，并用实验演示电容器的电量和电压的关系，用万用表直接测量电容的大小，降低探究影响平行板电容器电容大小的因素的门槛改演示实验为学生实验，让学生同过探究获取知识。

另外，可以借助媒体动画、视频将过程再现，这样，有益于学生对知识的理解和接受．

学法分析

1、课程开始的演示实验，让学生通过自制电容器，了解电容器的构造，掌握电容器的应用就是通过充电和放电实现的；

2、在学习电容的概念时，利用水容器盛水来类比电容器容纳电荷，让学生在对比中利用正迁移，帮助对新知识的理解；

3、在研究电容的三个决定因素时，彻底的颠覆了教材上的实验，将演示实验改为学生探究实验，引导学生在三个方面进行探究。

同时，新的实验更能体现控制变量法。

4、教材中的演示实验，可以作为习题，判断静电计指针的偏转情况，同时体会等效替代法。

教法分析

1、启发式教学

高中阶段教师必须对一些物理问题创设一些情境，学生在教师的启发下解决问题。

可以充分体现学生的主体地位。

2、类比法教学

本节利用水容器水量与水面高度关系来类比电容器带电量与电压的关系。

可以帮助学生对电容的理解。

3、探究式实验教学

本节课加入了学生利用电容表自主探究平板电容器的电容与极板正对面积、极板距离、介电常数三者之间的关系的实验。

使学生在探索中加深对知识的理解，找出自己渴望得到的答案。

教学实验器材

　　平行板电容器，静电计，各种电容器，学生电源一个，导线若干，铝箔纸、一次性塑料水杯三个、吸管一包，纸巾一包，硬纸板两块，万用表一个．

教学过程：

1、电容器教学

实验一

教师演示：

用纸巾摩擦吸管，将另一根吸管用纸巾摩擦后，用大头针吸管插在中间部分架在另一吸管上。

将摩擦过的吸管靠近架着的吸管，发现它们互相排斥。

用一根没有摩擦过的吸管去靠近架着的吸管发现它们互相吸引。

问：

请学生用静电的知识解释一下你看到的现象。

（复习静电知识，引出储存电荷的需要。

）

答:

用纸巾摩擦过的吸管带了同种电荷所以互相排斥，而用没有摩擦过的吸管靠近就会在靠近的一端感应出异种电荷，所以互相吸引。

教师再问：

到底真的是这样的还是老老师做了什么手脚呢？

那我们就来测测摩擦过的吸管真的有电荷存在吗?

我们在生活中用什么来测量家庭电路是否有电呢？

答：

测电笔

教师用电笔中最重要的部分，也及是这个氖泡，用氖泡来刮摩擦过的吸管请前面的同学观察氖泡是否会亮。

前排的学生会发现只有一点点亮，后面的学生肯定看不到，激起学生的好奇心，将材料发给学生自己做。

将全班分组，每两人一组。

发给学生三根吸管，纸巾若干，一颗大头针。

教师检查学生的实验进展并及时引导出现操作错误或有问题的学生。

在大部分学生完成实验时，教师提问：

现在大部分同学都看到了实验现象了，那么你们想不想让氖泡更亮一点呢？

如果你将吸管放久了的话，再用氖泡去刮已经不会亮了。

就像泼出去的水，不会回来了。

我们用杯子装水，那么同学们你们是否能用杯子将电荷装进去呢？

这就是我们今天要学习的内容。

请同学认真阅读课本中第30页电容器部分的内容。

用老师发给你们的材料能否将吸管上的电荷储存起来，储存的电荷能使氖泡更亮一些？

其实在人类发现了电荷之后就一直想储存电荷来做研究，历史上物理学家们发明了莱顿瓶，为进一步研究提供了一种新的手段，富兰克林就用莱顿瓶将雷电储存起来，证明了天上的电荷地电的一致。

发给学生三个纸杯，长10mm宽30厘米的铝箔纸若干，纸巾5张，氖气泡一个。

（培养学生的自学能力，运用知识的能力）

当大部分学生都能将电荷储存，并能使氖泡发光。

请学生总结什么是电容器，电容器的工作原理是什么，电荷为什么会再电容器中而不会逃离，电容器可以用来做什么，氖泡发光了，又能说明什么。

引导学生总结电容器的结构，使学生明白电容器的结构其实非常的简单，揭示了电容器的神秘面纱，打破学生普遍认为电学难这道防线。

并引导学生分析电容器的工作原理及电容器具有储存电荷与电场能的作用。

教师提问：

电容器能储存电荷也能放出电荷，那么电荷在存放电荷过程中有什么样的特点呢？

实验二

教师演示教材中的实验，不连成电路，直接用表笔连接电源、直接短接表笔。

这样可以简化学生读懂电路图的过程，避免出现电源还在电路中的错误认识。

通过实验，再次体会电容器的工作过程，并体会能量的转化过程。

教师分析：

当电容器两端连接到电源时，电流计指针偏转，这证明有电荷移动到电容器上，当电容器的两端电荷达到一定程度时，电荷不在移动，这个过程叫做充电过程；当将电流计短接在电容器两端时，电流计指针反向偏转，电容两端的电荷全部放出，这个过程称之为放电过程。

2、电容教学

发给学生不同规格的电容器，请学生认真观察电容器的外表的标注，这时学生会发现不同的电容器外面标有不同的数字？

（设立这样的情境，再次激起学生的求知欲望。

介绍电容的概念，定义式，及单位。

）

学生在观察电容器的外表标注时，会发现不同的电容器上都有标有数字和单位，问学生：

这些单位表示的是什么物理量呢？

（1）电容器的带电量与两极板电势差的关系

取学生手中一个电容比较大的电容器，如图所示连接电路，一边连接，一边说明电路的连接方式。

在充电结束后，提高电源的电压，可以观察到充电可以继续进行，说明电压越高，电容的带电量越大，同理，带电量越大，电容两极板的电势差越高。

定量的关系采用教材中直接给出的方式。

得出电容电容的定义式C=Q/U

（2）对定义式的说明

利用类比的方式，这里需要强调：

不同水容器装入等高的水而容水量不同，是横截面积决定了水容器容纳水的能力；不同电容器在相同电压下容纳电荷不同，是电容决定了电容器容纳电荷的本领。

（3）电容的单位

通过学生读取电容器的电容介绍电容的单位。

法微法皮法，毫法纳法

3、平行板电容器的电容教学

分析：

通过提问工艺上是怎么做到电容器的电容大小不一样的呢？

引起学生探究影响电容器电容大小的因素的兴趣。

再引导学生将问题简化为探究影响平行板电容器的电容大小的因素。

这里是我对教材改变最多的地方，把演示实验改为探究式试验。

由于教材的实验对于学生的研究存在两大障碍：

1）电容并不是直接测出而是通过保持电容器两端的电荷量不变，通过判断静电计上的电压再通过电容的定义式推倒得出；

2）电压的测量时用静电计读出的，而静电计为什么可以测量电压，是学生在理解电容知识的基础上才能理解的，这就又给学生理解这个实验设了一个障碍。

现在，已经有直接测量电容的仪器，并且是数字显示，我们就利用万用表进行本实验。

使用万用表，可以直接找出电容与各量的关系，避免了书中实验的间接测量。

这样实验的难度就大打折扣，但实验目的的达成并不打折。

本实验的研究对象是由铝箔纸、硬纸板、一次性纸杯、聚乙烯膜制作的平行板电容器。

将铝箔纸平铺在两块硬纸板上，作为电容器的两级，用一次性纸杯做把手，用聚乙烯膜做电解质，于是组成了非常理想的平行板电容器。

这样做的目的也是利用生活中很常见的材料制作简易的电容器，使学生再次体会电容器构造的简单，更贴近学生生活，使学生觉得电学不再是高高在生，而是拓手可及。

教师：

同学们，现在我们了解了描述电容器容纳电荷的本领的物理量电容，那么现在请同学们回顾一下刚才我给同学们看的电容器中上面标的电容的大小是一样的吗？

学生：

有的不一样？

教师：

那么工艺上是怎么制作电容不一样的电容器呢？

这就就需要知道怎么改变电容器的电容大小了，换句话说，也就是影响电容器电容的大小因素有哪些？

不管是什么样形式的电容器，总有一物理规律来指导实践，那么我们就从最简单的电容器，平行板电容器着手，探究影响平行板电容器电容的大小因素有哪些，并总结出规律，并利用实践实际检验规律，是否具有普适性。

老师为了降低同学们理解这个实验的难度，用万用表直接测量电容器的大小，同学们可以直接通过观察读数的变化来确定电容大小的变化。

由于后面的同学们并不能看到老师做的实验，老师将操作过程投影到银屏上，和同学们一起分享这个探究过程。

这是老师用铝箔纸、硬纸板作为平行板的两级、一次性纸杯作为手柄、聚乙烯膜做为电解质，制作的平行板电容器。

老师手中的万用表式可以用于测量电容的，请同学任意拿一个电容器上来我们测测看，将测出的数据和标注的对比在误差范围内可以认是相等的。

咦？

我并没有连接到平行板电容器上啊，为什么也有示数呢？

学生：

任何两个彼此绝缘而又相邻很近的导体，都可以看作是电容器，而万用表连接出来的两端就是一个电容器。

教师：

分析得很好，那现在我们将这两端连接到平行板电容器上，请一位同学将你看到的示数读出来，

学生：

教师：

请同学们讨论这样的一个平行板电容器，它的材料、结构有哪些地方时可以改变的呢？

学生：

正对面积大小、两级之间的距离、电解质、极板的材料

教师：

很好，现在是众口不一啊，每个人都有自己的想法，怎么办？

学生：

一