粤教版高中物理选修31《了解电容器》教案2新版.docx

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粤教版高中物理选修31《了解电容器》教案2新版

了解电容器

【教学目标】

（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）了解电容器的充放电过程。

（3）理解电容器的电容的概念。

（4）理解决定电容量的因素。

【教学重难点】

重点：

电容的概念及决定电容大小的因素

难点：

电容的概念及决定电容大小的因素

【教学设计思路】

本节教学设计构建了“板块式设计思路”。

第一板块，通过观察生活中的电容器，了解电容器的结构，体现了“从生活到物理”的理念；第二板块，通过实验演示和动画模拟，形象生动地介绍电容器充放电过程；第三板块，本设计做了大胆的创新。

在常规教学中，一般是直接交代电容器两极板的带电量跟电势差成正比，同个电容器的比值是一个定值，不同的电容器比值一般是不相同。

比值越大，表示电容器储存电荷的本领越大。

从而就直接把该比值用于表征了电容器自身的特征。

第四板块，通过学生猜想，实验探究，师生总结，确定影响电容器电容的因素。

该板块充分体现教师的主导作用及师生和谐轻松的教学氛围。

第五板块，通过学生展示，教师拓展，让学生了解电容器在生活和生产中的广泛应用，从而让学生体会到科学技术对社会文明的推动作用，使“物理走向社会”。

通过板块式教学结构的构建，使得教学步骤显得丰满细腻，逻辑严密，更好地突出重点，突破难点。

【教学用具】

学生：

启辉器、电容器展示板、电积木一组（内含导电板、电容器、电阻）、学生电源一个（2V-16V）、“朗威”微机辅助高级中学物理实验系统、计算机

教师：

自制电容器、起电机、电积木一组（内含导电板、电容器、电阻）、学生电源一个（2V-16V）、多量程电流传感器、数据采集器、计算机平行板电容器实验器材（1套）、导线若干、“朗威”微机辅助高级中学物理实验系统、多媒体课件

【教学流程】

【教学资源】

学生：

每组电容器（多个）、电积木一组、“朗威”微机辅助高级中学物理实验系统、电脑、学案

教师：

电容器若干个、平行板电容器实验器材（1个）、感应起电机（1台）、“朗威”微机辅助高级中学物理实验系统、电容计、多媒体课件

【教学过程】

教学环节和教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

【创设情境，引入课题】

实验引入:

“触电”实验

向学生展示一个平时用于装水的杯子，问：

杯子能装水，那它能装电荷吗？

然后，在水杯里、外各套一层锡箔纸，并用起电机给做好的装置带上电；再让有兴趣的同学体验触电的刺激。

紧接着引出课题：

《了解》电容器。

问：

杯子能装水，那它能装电荷吗？

在纸杯的内层和外层都贴上一层锡箔纸（导体），然后用起电机给它充电。

请勇敢的同学来检验（告知学生绝对安全，但很刺激。

）让三位学生手拉手，首尾两位同学的手分别同时触摸纸杯的内外层锡箔纸。

请学生分享触电的刺激，引入课题。

观察

怀疑

体验

兴奋

思考

利用生活中简单的物件制造实验仪器，让学生体会到生活处处是物理。

利用有趣的物理实验，让学生亲身体会“触电”的刺激，从而调动课堂的气氛，激发学生的学习热情和兴趣，并提出课题。

【形象感知】

1．通过刚才的实验，总结电容器的功能：

储存电荷和电能。

2．让学生通过电容器展示板识别常见的电容器。

3．展示DVD机和启辉器中的电容器，并请学生解剖纸质电容器，并观察其结构，最后得到电容器的结构特点。

1.引导学生回顾实验，并提问实验装置在实验过程中有何功能？

从而得出电容器的功能：

储存电荷和电能。

2.让学生通过观察实物，识别常见电容器。

3.展示日常生活中常见的电容器，鼓励解剖一个电容器，观察其结构，总结出其结构特点。

回顾

思考

回答

观察

识别

动手

思考

总结

通过对实验现象的分析，得出电容器的功能，培养学生观察和总结能力。

让学生通过观察并动手解剖纸质电容器，既能深刻地认识电容器的结构，又培养学生的动手能力，同时也让学生感觉到物理就在身边。

【观察实验分析现象】

提问：

电容器可以储存电荷，那怎样让电容器快速带上电呢？

1.通过课件与学生一起来认识电容器充放电电路。

2.实验演示电容器充放电过程。

3.师生一起通过动画来分析该过程，知道电容器充电、放电、电容器带电量、电场能等概念。

1.分析电容器充放电电路。

2.用电积木演示电容器充放电的过程，指引学生进行有目的的观察（观察灯的亮度变化情况）。

3.利用动画引导学生分析充放电过程，让学生知道电容器充电、放电、电容器带电量、电场能等概念。

观察

思考

观察

思考

分析

记忆

由浅入深，从现象出发，引导学生进行有目的的观察，带动学生动脑分析问题、解决问题，培养学生的逻辑思维能力和口头表达能力。

利用多媒体课件模拟电容器充放电过程，将抽象的物理情境清晰地展现出来，有利于让学生的把感性认识上升到理性认识。

【实验探究1】

1.展示两个体积不同的电容器，让同学们判断哪个电容器容纳电荷的本领强？

2.进行实验，纠正学生可能有的错误认识。

让学生知道：

体积大带电量不一定多，不能简单用电容器带电量来描述电容器带电量的多少，因为电容器带电量和电压有关。

3.引导学生从电容器带电量与电压的关系来寻找一个能描述电容器容纳电荷本领的物理量。

4.让学生用数据采集器和电流传感器来进行实验。

实验的主要方面如下：

（1）实验目的：

探究Q与U的关系？

（2）实验仪器：

DIS实验装置、电积木、两个不同的电容器、导线。

（3）实验方法：

用电流传感器测出放电电路i-t图，再用软件当中的积分功能就能算出电量。

电容器充电结束时的电压等于电源电压，从而得出U;

（4）实验数据处理：

分别把两个电容器在不同电压下带电量填在表格中，算出Q与U的比值，并分别画出Q-U图像。

（5）分析与总结：

1）Q-U图是一条直线，说明同一个电容器的带电量与电压成正比，比值是一个定值。

而不同电容器其斜率不同，该比值不同。

利用图像比较相同电压下不同电容器的带电量，比较那个电容器容纳电荷的本领强。

2）与m—V图类比，得到用Q、U比值来描述电容器容纳电荷本领的启发。

3）用比值定义法定义电容器容纳电荷的本领，该比值叫做电容器的电容。

4）单位：

1法拉（F）=1库仑（C）/伏特（V）。

5）含义：

电容器两极板电压差为1V时，两极板的带电量。

6）强调比值定义法的重要性和作用。

1.设疑：

两个体积不同的电容器，哪个电容器容纳电荷的本领强？

（学生可能猜测体积大的电容器能容纳的电荷更多，从而认为该电容器容纳电荷本领就强。

）

2.顺着学生的认识，用上面的电路，与学生一起来进行以下实验：

①演示用小电压给体积大的电容器充电，测出、记录其带电量（较小）；②用大电压给体积小的电容器充电，测出、记录其带电量（较大）；由①②可知体积大的带电量不一定大。

再看是不是电量大的，容纳电荷的本领就强？

用小电压给体积小的电容器充电，发现其电量比①小，由此可见：

电容器带电量与电压有关，不能简单用电量来表示电容器容纳电荷的本领。

追问：

那电容器带电量和电压到底有何关系？

3.引导学生利用两个不同的电容器进行实验，分别测出两个电容器在不同电压下电容器的带电量。

具体操作如下：

1）电量的测量：

引导学生利用刚才实验测电量的方法，先用传感器测i-t，再通过电脑算积分，直接得到电量。

2）电压的测量：

有的学生可能会想到用电压表，引导学生思考电容器充电完之后，其两端电压等于电源电压。

3）请同学们动手实验，把数据记录到学案中，观察数据特点，同学们会发现当电压增大时，电量也增大，请同学们画出Q-U图。

引导学生通过分析图像判断出哪个电容器容纳电荷的本领强。

（斜率大的那个图线对应的电容器容纳电荷的本领强，因为在充电电压相同的情况下，带电量多）。

4）展示m—V图像，由图看出物质的质量与它的体积成正比，问1、2两种物质谁的密度大？

（物质2），为什么？

（体积相同的情况下2的质量大），追问那么我们是怎样定义密度的？

（用比值定义法定义，，它的物理含义是单位体积某种物质的质量。

）

5）启发的物理含义义，单位，物理含义：

表示单位电压下，电容器的带电量。

从而得到描述电容器容纳电荷本领的物理量——电容。

6）向学生强调比值定义法在物理研究方法中的重要地位与作用。

观察

思考

回答

观察

分析

领会

思考

回忆

回忆

动手实验

讨论

交流

分析

回忆

比较

理解

理会

理解

记忆

体会

通过设疑引起学生的学习兴趣。

让学生大胆说出自己的想法，了解学生认知中的前概念。

通过实验，帮助学生纠正自己错误的认识，同时为接下来的探究指明了方向。

根据前苏联教育家维果茨基的“最近发展区”理论，本节课大胆地利用了传感技术和电脑让学生测量电量，既能很好地突破难点，培养了学生动手实验的能力，和大胆尝试的魄力，也能让学生深刻地体会到现代信息技术与物理课程的有机整合。

指导学生通过观察实验数据的特点，通过作图对数据进行分析，从而定性地探究出电容的概念，成功突破教学重点。

通过与之前的知识进行类比，让学生受到启发——可用比值定义法来研究问题，并能让学生体会到比值定义法是一种重要的物理研究方法

体会物理研究方法的重要性

【实验探究2】

1.实验目的：

探究决定电容器电容的因素。

2.实验猜想：

让学生猜想电容器的电容可能跟哪些因素有关。

2.实验方法：

控制变量法

3.实验仪器：

平行板电容器、电容计、导线、固定轨道。

4.进行实验：

用电容计进行定性探究，得到影响电容器电容的因素。

再结合理论，让学生知道平行板电容器的电容与两极板的正对面积S成正比、与两极板间的距离d成反比，并跟两极板间插入的电介质有关。

方便同学们记住这个规律，给出如下公式：

。

说明S表示正对面积，d表示两极板间的距离，E表示电介质常数。

让学生思考根据决定电容器的因素想想做可变电容器的方法。

设疑：

根据，能否说电容器的电容与Q成正比，与U成反比？

与类比，引导学生发现电容器的电容应该跟它本身的因素有关。

让学生观察平行板电容器，并鼓励学生猜想电容器的电容可能与哪些因素有关，并说明猜想的依据？

学生可能猜想：

与两极板的正对面积、两极板间的距离、极板的材料有关。

利用控制变量法进行实验，引导学生总结：

影响平行板电容器电容的因素有三个，两极板的正对面积、两极板间的距离、两极板间插入的电介质。

提问：

能否根据影响电容的因素做一个可变电容器？

鼓励同学们大胆提出方案。

思考

回答

回忆

观察

猜想

发言

观察

总结

通过设疑，引起学生的求知欲望。

通过类比，明确研究方向。

通过让学生观察实物，进行有目的的猜想，既培养学生猜想的能力，又让老师更好地了解学生的已有认识，提高探究活动的科学性和可行性。

利用“控制变量法”进行实验。

通过实验，说明影响电容器的因素，既能让学生信服，又能让学生认识到“实验是检验真理的唯一标准”。

把理论应用到实际，实现学生认知的第二次飞跃。

【知识应用】

1.让学生展示课前搜索到的有关电容器的应用实例。

2.教师补充科技前沿的电容器应用例子——超级电容客车。

1.组织学生进行展示。

2.利用视频进行超级电容客车的介绍，对学生进行情感态度价值观的教育。

展示

观看

兴奋

充分调动学生学习的主动性和积极性，培养学生主动利用多种资源进行学习研究的意识和习惯，

用新型科技产品——超级电容客车拓展电容器的应用，向学生展示了近代科学。

【课堂小结】

利用填空练习进行总结，帮助学生整理思路。

引导学生进行总结，理清本节的思维线索。

回忆

回答

课堂总结以学生为主体来完成，通过学生自己对知识的总结，理清本节的知识结构