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.docx

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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

《电容器的电容》教学设计

　　教案背景：

在本节课的活动中，教师将单纯的知识传授转换为学生的自主活动，充分体现学生的主体地位，教师的主导地位。

教师在教学中，努力创设适宜学生活动的环境和条件，引导学生分析问题、解决问题，并教会学生学会利用网络学习。

教学课题：

高中物理选修3-1第一章静电场第8节电容器的电容

教材分析：

本节学生会认识电容器这个电学的元件。

知道电容器的构成要素、特点和描述电容器的物理量，及常见的电容器，其中平行电容在高考中出现的频率最高。

另一方面，实际生活中许多电器中都会用电容器，所以本节内容是教学的关键。

根据本节内容的特点和学生的思维认知特点，本节的教学重点定位于对电容概念的理解应用上，教学难点定位于电容的引入，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：

为了提高学生学习的兴趣，本节从实际出发引入新课，同时在本节的教学中采用观察法、讲授法、类比法、探究实验法、互动探究法、网络搜索法使学生从各个角度充分认识电容器，可以很好地突出教学重点、突破教学难点。

　【教学重、难点】

电容的定义式，探究影响平行板电容器电容的因素

物理核心素养

物理概念

1、知道什么是电容器，知道电容器充电和放电时的能量转换；

2、理解电容器电容的概念及定义式，能用来进行有关的计算；

3、掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。

过程与方法

1、通过影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，体会其中蕴涵的物理方法：

控制变量法，能够对问题进行定性分析、定量分析等；

2、能够利用互联网搜索学习新知识。

情感态度与价值观

体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。

 引入：

用锡箔改造容器，通过起电机，让它带电，手触摸有电击的感觉。

引入这是能容纳电荷的容器，称为电容器。

（一）电容器

[教师活动]展示该容器，请大家观察它的构造。

学生汇报观察结果：

该元件有两片锡箔（导体），中间是一层塑料（绝缘）。

教师板书：

任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。

[教师活动]给学生出示相距10cm的两金属板，平行相对放置，并提出思考问题：

这套装置能否构成一个电容器？

学生思考后回答：

能，两金属板是导体，中间的空气是绝缘物体。

教师总结：

这种电容器叫平行板电容器，其中的绝缘物质为空气。

[教师活动]演示电容的充放电，放电时有火花。

[学生活动]分组实验，研究电容器充放电过程。

探究实验：

电容器两极板电势差U和电荷量Q的关系

实验设计：

需要测量的物理量：

U和Q

电压表测U，结合电容器放电过程的I-t图像求Q

实验电路图：

实验记录：

电压（V）

电荷量

（微库）

DIS实验，得到Q和U的正比例关系图像

探究结论：

同一个电容器Q和U的比值为一定值

不同电容器Q和U的比值不同。

（二）电容

电容：

反映电容器储存电荷的本领，用Ｃ来表示学生活动]如何分析水杯存储水的本领，先独立思考，然后再小组讨论回答下题。

学生思考后回答：

可用水量比深度来判断水杯存水的本领。

[学生活动]先猜想如何表示电容器的电容，然后阅读课本相关内容。

学生回答：

电荷量与电压的比值来表示。

[教师总结]可用电容器所带电量与两板间电压的比值来描述电容器容纳电荷的本领。

学生活动：

利用互联网搜索学习电容器的电容与容器所带电荷量Q、电容器两极板间的电势差U的关系是怎么得出来的。

思考C与Q、U有关吗，C由Q、U决定吗？

学生思考后回答：

C不由Q、U这些外界因素决定，因为C由电容自身决定。

[教师板书]

电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容的电容。

比值定义式：

C=Q/U，C不由Q、U决定

物理意义：

电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量

单位：

法拉符号：

F1F＝C/V

1F＝106μF＝1012pF

[学生活动]电容器的电容与极板间的电压、极板所带的电荷量无关，那与什么因素有关呢？

下面我们以平行板电容器为例来研究一下。

[教师板书]

（三）平行板电容器的电容

[学生活动]猜想平行板电容器的电容可能与什么因素有关？

学生回答：

可能与极板面积、板间的距离、两板间的绝缘物质有关。

[学生活动]思考用实验如何来探究电容跟这些因素间的关系？

[师生总结]采用控制变量法。

[实验步骤]

（1）介绍静电计：

静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。

使用时把它的金属球跟一个导体相连（或者同时接地），从指针的偏转角度就可以测出两个导体问的电势差。

（2）实验探究

甲、保持极板上的电荷量Q、S不变，改变平行板两极板的距离d

现象：

d↓偏角↓U↓C↑

d↑偏角↑U↑C↓

乙、保持极板上的电荷量Q、d不变，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↑

丙、保持Q、S、d都不变，两极板间插入绝缘介质

现象：

插入电介质偏角↓　　　U↓　　　　　C↑

⑷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，

；

当板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的

倍，即

[学生活动]阅读课本，了解几种电介质的介电常数。

（四）常用电容器

[学生活动]阅读课本认识常见电容器，了解它们的构造和特点。

常见电容器：

（1）分类方法

：

固定电容器，可变电容器，半可变电容器等。

可变电容器通常是通过改变正对面积或改变极板间距离来改变电容的。

[学生活动]结合自主学习实践应用——辨认电容器示教板的各个电容属于哪一类。

[学生活动]利用互联网搜索学习电器中的可变电容器都有哪些呢？

分别是什么原理呢？

电容器的重要参数：

（1）击穿电压：

电容器两极间电压超过某一数值，电介质被击穿，电容器损坏，这个极限电压为电容器的击穿电压。

电容器正常工作时的电压应低于击穿电压。

（2）额定电压：

电容器长期工作时所能承受的电压，额定电压低于击穿电压．

（五）回顾总结

1.请同学总结回顾本节所学内容；

2．对照学习目标检查自己的学习情况。

（六）作业：

通过互联网搜索：

1.电视机、电脑中应用的电容器分别是那种类型的，工作原理是什么？

2.收集常见电容式传感器的资料，分析说明其工作原理。

　　【小结】对本节内容做简要的小结。

电容器的电容学情分析

学生初中已经学习了电阻这个常见的电学元件。

本节还是进一步学习另一个电学元件，电容器。

本节，在教材中起承上启下的作用。

学生学习了一些利用比值定义法定义的物理量，例如电场强度，电势等。

对电容的定义应该好理解。

教材首先讲解了电容的功用，通过介绍电容器的构造及使用，使学生认识电容器有储存电荷的本领，同时介绍了电容的概念、定义式，最后介绍了电容器的电容与哪些因素有关．本节中电容器的充放电现象和电容概念，是高中物理教学的重点和难点之一，比较抽象。

学生认识事物已经从偏重于具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，对一些问题已经能够从前面所学知识推理出来，因此这节课着重于使学生从演示实验的分析探究中获得知识，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力．

本节课教学围绕教学目标层层展开，学生首先认识了什么是电容器，演示的电容器的放电过程，效果很明显。

学生分组探究电容器的充放电，学生学习热情高涨。

根据本节内容的特点和学生的思维认知特点，本节的教学重点定位于对电容概念的理解应用上，教学难点定位于电容的概念的突破，巧妙设计实验电路利用DIS数字实验探究Q和U成正比，从而突破了难点。

研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究，学生利用控制变量法探究了各因素对平行板电容的影响，效果明显。

学习知识后能解决电容器的基本问题，达到了预设的教学目标。

在课堂教学中积极发挥学生的主体地位，注重学生的探究过程和知识的建构过程，让学生体验科学探究的一般过程，领悟科学研究的方法。

在整个教学中做到了以知识为载体，渗透对学生物理思想、物理方法和科学精神的培育，学生在学习知识的同时，领悟研究问题的一般思维过程和方法，提升了学生的科学素养。

教学课题：

高中物理选修3-1第一章静电场第8节电容器的电容

教材分析：

本节学生会认识电容器这个电学的元件。

知道电容器的构成要素、特点和描述电容器的物理量，及常见的电容器，其中平行电容在高考中出现的频率最高。

另一方面，实际生活中许多电器中都会用电容器，所以本节内容是教学的关键。

根据本节内容的特点和学生的思维认知特点，本节的教学重点定位于对电容概念的理解应用上，教学难点定位于电容的引入，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：

为了提高学生学习的兴趣，本节从实际出发引入新课，同时在本节的教学中采用观察法、讲授法、类比法、探究实验法、互动探究法、使学生从各个角度充分认识电容器，可以很好地突出教学重点、突破教学难点。

物理核心素养

（一）物理观念

1、知道什么是电容器，知道电容器充电和放电时的能量转换；

2、理解电容器电容的概念及定义式，能用来进行有关的计算；

3、掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。

（二）科学思维与实验探究

1、通过影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，体会其中蕴涵的物理方法：

控制变量法，能够对问题进行定性分析、定量分析等；

2、能够利用互联网搜索学习新知识。

（三）科学态度与责任

体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。

教学方法与手段　　

演示实验和学生分组实验：

电容器的充放电。

演示实验探究电荷量和电势差的关系，演示实验，探究影响平行板电容器因素

电容器的电容测评练习

1．电容器是一种常用的电子元件，对电容器认识正确的是（　　）

A．电容器的电容表示其储存电荷的能力

B．电容器的电容与它所带的电荷量成正比

C．电容器的电容与它两极板间的电压成正比

D．电容的常用单位有μF和pF,1μF＝103pF

2．（多选）如图1所示，当待测物体在左右方向发生位移时，电介质板随之在电容器两极板之间移动。

如果测出了电容的变化，就能知道物体位移的变化。

若电容器的电容变大，则物体的位移可能的变化是（　　）

图1

A．加速向右移动　　　　　　B．加速向左移动

C．减速向右移动D．减速向左移动

3．（多选）对于水平放置的平行板电容器，下列说法中正确的是（　　）

A．将两极板的间距加大，电容将增大

B．将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小

C．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大

D．在下极板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的铝板，电容将增大

4．（多选）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

B．将带电荷量变为2Q

C．将极板正对面积变为2S

D．将两极间充满介电常数为2的电介质

5.如图2所示是一个平行板电容器，其电容为C，带电荷量为Q，上极板带正电，两极板间距为d。

现将一个检验电荷＋q由两极板间的A点移动到B点，A、B两点间的距离为s，连线AB与极板间的夹角为30°，则静电力对检验电荷＋q所做的功等于（　　）

图2

A.

B.

C.

D.

6．（多选）如图3所示，平行板电容器的两极板A、B接在电池两极，一带正电的小球悬挂在电容器内部，闭合S，电容器充电，这时悬线偏离竖直方向的夹角为θ，下列说法中正确的是（　　）

图3

A．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ增大

B．保持S闭合，将A板向B板靠近，则θ不变

C．断开S，将A板向B板靠近，则θ增大

D．断开S，将A板向B板靠近，则θ不变

7.如图4所示，平行板电容器与一个恒压直流电源连接，下极板通过A点接地，一带正电小球被固定于P点，现将平行板电容器的下极板竖直向下移动一小段距离，则（　　）

图4

A．平行板电容器的电容将变大

B．静电计指针张角变小

C．电容器的电荷量不变

D．带电小球的电势能将增大

8.如图5所示，两块水平放置的平行正对的金属板a、b与电源E相连，在距离两板等距离的M点有一个带电液滴处于静止状态。

若将b板向上平移一小段距离，但仍在M点下方，稳定后，下列说法正确的是（　　）

①液滴将加速向下运动　②M点电势升高　③带电液滴在M点的电势能增大　④在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，电场力做功相同

图5

A．①②B．③④

C．①③D．②④

9．如图6所示，为一只电容式传感器部分构件的示意图。

当动片（实线圈）和定片（虚线圈）之间正对扇形区的圆心角的角度θ发生变化时，电容C便发生变化，于是通过测量电容C的变化情况就可以知道θ的变化情况。

那么，下列图中，能正确反映C和θ间函数关系的是（　　）

图6

10.如图7所示，水平放置的平行板电容器，闭合开关与稳压直流电源连接，下板固定，当上板在AB位置时，一个带电油滴刚好静止在电容器的中点，现在断开开关，使上板在AB位置与A′B′位置之间上下往复移动，以下关于带电油滴的运动描述正确的是（　　）

图7

A．油滴在电容器两极板间上下往复运动

B．油滴始终向下极板运动最后到达下极板

C．油滴始终处于静止状态

D．上板向上移动时，油滴做加速运动；上板向下移动时，油滴做减速运动

11.计算机键盘上的每一个按键下面都有一个电容传感器。

电容的计算公式是C＝ε

，其中ε＝9.0×10－12F·m－1，S表示两金属片的正对面积，d表示两金属片间的距离。

当某一键被按下时，d发生改变，引起电容器的电容发生改变，从而给电子线路发出相应的信号。

已知两金属片的正对面积为50mm2，键未被按下时，两金属片间的距离为0.60mm。

只要电容变化达0.25pF，电子线路就能发出相应的信号。

那么为使按键得到反应，至少需要按下多大距离？

图8

12.如图9所示，平行板电容器的电容为C，带电荷量为Q，极板长为L，极板间距离为d，极板与水平面间夹角为α，P、M两点恰好处在电容器的边缘，两极板正对区域均看成匀强电场。

现有一质量为m的带电液滴由两极板的中央P点从静止开始沿与极板平行的直线运动到M点，此过程中克服空气阻力做功W，求：

图9

（1）液滴的电荷量；

（2）液滴开始运动瞬时的加速度大小；

（3）液滴到达M点的速度大小。

1.解析：

选A　电容是表示电容器容纳电荷的本领的物理量，A正确。

电容是电容器本身的性质，只与正对面积、极板间的距离和电介质的性质有关，与电容器的带电荷量和两极板间的电压无关，B、C不正确。

电容器的常用单位的换算关系是1μF＝106pF，D不正确。

2.解析：

选BD　电介质板插入电容器板间的部分越多，相对介电常数εr越大，电容C越大，故只有电介质板移动的方向会影响εr的大小，而与其做加速运动还是减速运动无关。

由于相对介电常数εr发生变化而引起电容器的电容C的变化，根据C＝

可知，当电容C变大时，εr应该增大，电介质板应向左移动，所以选项B、D正确。

3.解析：

选BCD　影响平行板电容器电容大小的因素有：

①随正对面积的增大而增大；②随两极板间距离的增大而减小；③在两极板间放入电介质，电容增大。

由此可知B、C选项正确。

对D选项，实际上是减小了平行板的间距，所以D也对。

4.解析：

选CD　电容器的电容和电容器极板上的电荷量、电压无关，所以选项A、B不正确；根据公式C＝

可知选项C、D正确。

5.解析：

选C　电容器两极板间电势差为U＝

，场强为E＝

＝

。

而AB两点间电势差为UAB＝Essin30°＝

，静电力对＋q所做的功为W＝qUAB＝

，C正确。

6.解析：

选AD　保持S闭合，则电容器两极板间的电压不变，由E＝

可知，当A板向B板靠近时，E增大，小球所受电场力增大，θ增大，A正确，B错误；断开S，则两板带电荷量不变，由Q＝CU＝

＝

E可知，将A板向B板靠近，并不改变板间电场强度，小球所受的电场力不变，故θ不变，D正确，C错误。

7.解析：

选D　根据C＝

知，下极板竖直向下移动一小段距离，即d增大，则电容减小，故A错误。

静电计测量的是电容器两端的电势差，因为电容器始终与电源相连，则电势差不变，所以静电计指针张角不变，故B错误。

下极板竖直向下移动一小段距离，电容减小，根据电容的定义式C＝

，电容器与电源保持相连，则U不变，当C减小，则Q也减小，故C错误。

电势差不变，d增大，则由公式E＝

分析得知板间电场强度减小，P点与上极板间的电势差减小，而P点的电势比上极板低，上极板的电势不变，则P点的电势增大，因为带电小球带正电荷，则小球的电势能增大，故D正确。

8.解析：

选B　电容器与电源相连，电容器板间的电压不变，b板向上平移一小段距离，由E＝

可知场强变大，液滴的电场力变大，液滴将加速向上运动，a、M间的电势差增大，a点电势为零，M点电势降低，由于液滴带负电，带电液滴在M点的电势能增大。

在b板移动前后两种情况下，若将液滴从a板移到b板，两板间的电势差不变，电场力做功相同。

B项正确。

9.解析：

选D　若设θ＝180°时两板正对面积为S0，则圆心角θ和电容C满足关系式C＝

·

·S0，因为

为一定值，可知C和θ为线性关系，图线可表示为C＝k0·θ，其中k0＝

，D正确。

10.解析：

选C　带电油滴刚好悬浮静止在电容器的中点，说明油滴所受重力和电场力等大反向，即qE＝mg。

当上板在AB位置与A′B′位置之间上下往复移动时，不管上板在哪个位置（除AB位置外），两极板的带电荷量Q为定值，板间的电场强度为E＝

＝

不变化，所以总有qE＝mg，油滴所受的合力仍为零，始终处于静止状态。

11.解析：

由题中给出的电容计算公式C＝ε

及相关数据，解得键未按下时的电容C1＝0.75pF，

由

＝

得，

＝

，又C2＝1.00pF，解得Δd＝0.15mm。

答案：

0.15mm

12.解析：

（1）板间电压U＝

，电场强度E＝

，对液滴qE＝mgcosα，由以上三式求得液滴带电荷量

q＝

。

（2）释放瞬间mgsinα＝ma，液滴的加速度

a＝gsinα。

（3）对加速过程应用动能定理

mgLsinα－W＝

mv2

液滴到达M点的速度

v＝

。

答案：

（1）

（2）gsinα

（3）

《电容器的电容》课后反思与总结

《电容器的电容》是高中物理新课标选修3-1（人教版）第一章第八节的内容。

本节学生会认识电容器这个电学的元件。

知道电容器的构成要素、特点和描述电容器的物理量，及常见的电容器，其中平行电容在高考中出现的频率最高。

另一方面，实际生活中许多电器中都会用电容器，所以本节内容是教学的关键。

这次教学过程中我用到多种教学资源，学生电学实验盒，DIS数字实验室，电流传感器，电压传感器，平行板电容器，静电计。

这些资源的利用对学生掌握新知识起到预期的良好效果。

整节课的流程非常顺利，学生通过这节课的学习达成了教学目标，经过后期的习题练习可以使学生更深刻掌握本节课的内容。

但在教学过程中还有不足之处，主要有以下几点：

1.由于教学资源的限制，以及个人临场发挥的原因，使得电容器充放电的学生分组实验没有起到预期的效果，学生对实验现象观察不够仔细，描述不准确

2.教学语言不够精炼，在重难点教学中还不能一针见血。

我会在以后的备课以及教学过程中不断磨练自己，最终到达这一目标。

3.对于学生回答问题后的评价过于单一，不能达到鼓励学生学习，给学生以包容之感，好的评价还能使课堂的学习气氛得到升级。

4.课堂教学过程中对学生的备课不足，导致课堂教学过程不够顺利，对本节课的预设不足。

应该针对教学班级的理解程度，和当堂课的教学进度制作多套习题方案，以使学生更深刻理解本节课的抽象微观内容。

5.多媒体运用不够熟练，使得它教学过程中起的作用不够好

6.教学过程应饱满而且要动静结合，使得学生在重难点问题的攻克变得更容易。

电容器的电容课标分析

物理核心素养

（一）物理观念

1、知道什么是电容器，知道电容器充电和放电时的能量转换；

2、理解电容器电容的概念及定义式，能用来进行有关的计算；

3、掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。

（二）科学思维与实验探究

1、通过影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，体会其中蕴涵的物理方法：

控制变量法，能够对问题进行定性分析、定量分析等；

2、能够利用互联网搜索学习新知识。

（三）科学态度与责任

体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。