电容器的电容教学详案.docx

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电容器的电容教学详案

电容器的电容教案设计

课题

电容器的电容

课时

一课时

课型

教授+实验课

教材分析

《电容器与电容》选定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。

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，其中平行电容是高考的热点，也是基本综合题目中重要的组成环节，更是一些科技信息题目中重要组成部分。

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。

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，然后通过充放电实验，用检流计显示短暂的充放电电流，从而得到电容器有储存电荷的本领的结论。

同时介绍了电容的概念、定义式，再讲解电容器的电容与哪些因素有关．本节的难点是电容概念的引入，教材是这样处理的，“实验表明……”，接下来用盛水的容器进行比喻，并在教材的“做一做”给出了定量实验的方案。

研究影响平行板电容器电容的因素，教材这个实验是相当成熟的，有利于学生进一步熟悉探究性学习方法。

教材最后常见的电容器部分与学生的生活实际和生产实际联系十分密切，很好体现了新课程：

“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。

本节的内容是学完匀强电场后一个重要的应用，对进一步学习LC振荡电路和交变电路和电子线路有重要的作用。

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。

　学生在日常生活中是可以见到电容器的，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。

教学目标

知识与技能

1、知道什么是电容器及常见的电容器在生活中的应用；

2.知道电容器充电和放电时的能量转换；

3、理解电容器电容的概念及其定义

，并能用来进行有关的计算．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．通过接触自制电容器，深刻理解电容器的储存电荷和能量的作用；

2．通过实物展示，多媒体图片展示，实验演示，动画模拟培养观察和思考的能力；

3．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。

培养实验观察、分析能力；

4．学习探究物理问题的控制变量研究方法。

能对问题进行定性分析、定量分析；

5．通过分组探究实验，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。

培养发现问题，解决问题的能力，在具体问题的处理中理解掌握电容器的相关概念、性质。

情感与价值观

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．体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养探究新事物的兴趣；

3．通过小组探究“平行板电容器大小的影响因素”培养主动和他人合作的精神，体验探究过程的艰辛与喜悦。

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：

1．可以通过与学生展示自制电容器，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。

2．用教学动画展示实验，让学生更易了解充、放电的抽象过程，从而使学生对电容器有“容纳电荷”的功能有感性认识。

3．设计学生自主探究实验：

加不同电压的相同电容器，以及加相同电压的不同电容器充电后多用电表示数大小变化,形象的展示电容器的电量与电压这一抽象关系，引出电容的概念，突破电容概念这个教学难点。

4．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，，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．

教学准备

器材准备

汤碗两个，锡箔纸一张，绝缘物体一张，常见的电容器示教板，六个不同容量电容器，六个相同容量电容器，一个静电计，一个介质板，导线若干，学生电源一个，万用表六个。

组织准备

将学生分成三大组和六小组，并请学生自行推举各大组发言人和各小组发言人。

本节重难点

重点：

电容的概念，电容器的充放电过程，及影响平行板电容器电容大小的因素。

难点：

电容的引入与理解，抽象的充放电过程，及电容的定义的得出。

探究影响平行板电容器电容大小因素的实验。

教学方法分析

教法分析

✧综合演示教学

本节课通过演示实验以及与同学互动实验，可以让同学更好了解电容器的构造及工作原理。

✧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。

✧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。

✧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。

学法分析

1、课程开始的展示实验，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。

教学过程

步骤

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

5分钟

1　上节课我们学习了静电，那么我们能不能把静电像水一样储存起来呢？

请两个同学上来跟老师一起完成实验。

展示两个金属汤碗中间加一绝缘物体且在上面汤碗与绝缘物体之间加一条长于汤碗边缘的锡箔纸，如图

请一位同学托住下面汤碗。

用橡胶管与毛皮摩擦后与锡箔纸接触使其带电。

并请另一位同学触摸上面的金属碗。

并说出感受。

引出电容器：

能储存电荷的我们叫它电容器。

1．仔细观察老师实验工具与实验现象。

参加实验的同学如实说出参加感受，手托下汤碗同学无特别感觉，手摸上汤碗同学感到出点似地刺痛。

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；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。

新课教学

一、电容器（8分钟）

1　请同学观察的自制的电容器研究电容器构造，同时板书：

任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。

2　相邻两同学是否构成电容器?

3　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？

总结：

这种电容器叫平行板电容器，其中的绝缘物质为电介质。

在电路图中用

符号表示。

4　演示实验：

按图连接电路（注意电源电压不得超过电容器的最大耐压值）．

当S接a和接b时，观察电流表指针的偏转情况．

[现象]

当S接a时,电流表指针发生偏转．

当S接b时,电流表指针反向偏转．

[动画与多媒体课件模拟上述过程]

给学生一分钟时间观察现象，分析规律

5　

观察同学分析进度，适当分析点拨：

S接a时：

S接b时：

动画模拟电容器的充放电过程,再给学生三分钟进行分析。

引导学生汇报：

1．当电容器的两个极板与电源的两极相连时，电路中有电流通过，使电容器的两个极板带上异种电荷，这个过程叫充电．

2．当用导线把已经充电的电容器两极板连接起来时，导线中也有电流通过，最后使电容器的极板不带电，这一过程叫放电．

[引申]由于放电的最终结果是两极板都不带电，说明原来两极板所带电荷量异性等量．我们把一个极板所带电荷量的绝对值叫电容器的所带电荷量Q．

[问题讨论]独立思考后回答下题，可以看书寻找答案。

有电流就有电流做功，会消耗能量，在充放电过程中能量如何转化的？

1．思考电容器的构造并记录笔记。

2．认真思考回答：

构成，中间空气绝缘，人是导体且靠得近。

3．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。

4．观察且试着分析规律

5．观察现象，根据老师的点拨汇报

学生回想上一章所学内容，思考后回答：

充电：

电源能量电场能;放电：

电场能其他形式能。

1　自制电容器结构简单，是同学更容易了解电容器的结构。

2　正规地了解电容器的定义

3　深入了解电容器的构造及认识平行板电容器。

4　初步尝试分析电容器充电放电原理。

5　让学生对电容器充放电有感性认识，培养学生观察思考和分析和解决问题的能力。

动画模拟形象生动可以把复杂抽象的问题简单和形象化

二、电容（13分钟）

6　类比问学生：

水杯可以盛水，可称为水容器。

水杯存水的本领大小由什么决定，电容器储存电荷的本领的由哪些因素决定呢？

引入概念：

电容：

反映电容器储存电荷的本领，用Ｃ来表示。

7　实例展示：

如何能表征大容器储存水的本领大（由本身结构决定）?

类比那电容器储存电荷的特性如何表征呢?

是否也同水杯储水一样?

一样的话，它涉及的是哪些物理量?

8　设计：

探究实验一：

给同一只电容器加不同的充电电压看电量是否相同，而储电量的多少可以通过万能表的电流的大小来定性分析。

探究实验二：

用相同的充电电压给不同的电容器充电看储电量是否相同。

学生自主探究的过程中遇到困难时，提供有效帮助。

9　电容的定义式

引导学生分析实验结论并得出电容的定义式。

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

多媒体展示巩固习题。

习题：

将一个平行板电容器的两极板分别接在电压是6v的电池组正负极，跟电池组负极相连的极板带电量是-9×10-8C，则电容器的带电量为？

电容器的电容为？

若将此电容器两极板节电压为3V电源，电容器的电容为？

此时其带电量为多少？

［指出］电容器所带电荷量：

每个极板所带电荷量的绝对值.

6.学生类比想到：

水→容器的容积．（本身结构决定）

电荷→电容器的电容．（本身结构决定）

7.观察图片的得出：

可用水量比深度来判断．

根据以往知识，猜想与电荷量Q与电容器两极板间电势差U有关

8.在教师提供的实验器材下分小组完成实验，并完成实验报告，最后由大组发言人汇报实验成果。

9.思考与分析

完成习题和对习题进行小结。

6.学会用熟悉的事物来分析不熟悉的事物。

体验物理在生活中的联系。

7.让学生由类比的方法，回忆知识，学会猜想。

8.通过分组探究实验培养学生观察，记录，分析，归纳的能力，培养学生与人合作交流，个人决策能力，语言表达能力，让学生体会探究的乐趣，掌握探究的方法。

9.有探究实验的过渡比教材直接给出定义式更易于让学生接受

培养学生解决问题的能力。

三、影响平行板电容器电容的因素（学生设计教师辅助探究）（7分钟）

10.过渡：

通过上面的学习，我们知道电容是描述电容器存储电荷本领的物理量，与U和Q都没有关系，只与电容器本身的构造有关系。

那么电容与电容器本身的哪些什么因素有关？

（1）投影实验装置

把一已充电的平行板电容器和一静电计相连．

（2）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．

（3）演示试验并让学生观察现象。

a.保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板的正对面积S．

b.保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板间的距离d．

c.保持Q、S、d都不变，在两极板中间插入电介质．

（4）与同学一起分析总结：

由C=

可知，在Q一定的情况下，U越大，C越小．

由a得到：

S越大，U越小，则C越大．

由b得到：

d越小，U越小，则C越大．

由c得到：

插入电介质，U减小，C增大．

理论和实验表明：

平行板电容器的电容C跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即

C=

11.引导学生推导：

（1）充电后保持极板与电源相连接的含义是U不变．

。

由E=

（2）充电后切断与电源的连接的含义是电容器的电荷量Q不变．

又由E=

不变

10.A.猜想可能与极板面积、板间的距离、两板间的绝缘物质有关。

B.设计实验（根据老师提示，用控制变量法）

C.观察实验,观察到

a.保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板的正对面积S，S越大，静电计指示的电势差越小．

b.保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板间的距离d,d越小,静电计指示的电势差越小．

c.保持Q、S、d都不变，在两极板中间插入电介质，静电计指示的电势差减小．

D.记录数据

E.归纳整理

F.得出结论

11.学生跟随老师推导，分析出结果。

10.体会控制变量法在探究中的使用，培养学生实事求是的科学态度和质疑的科学精神，培养学生个人决策能力，与人合作交流能力。

解决问题的能力。

11.让学生掌握电容器电容大小变化。

ε

4、常用电容器（5分钟）

12.让学生阅读课本认识常见电容器，了解它们的构造和特点。

总结：

分类方法

①按形状分：

圆柱形电容器，平行板电容器，球形电容器等。

②按构造分：

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。

多媒体展示：

电容器外包装上的参数

介绍电容器的重要参数：

（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．

12.阅读课本认识常见电容器，了解它们的构造和特点。

了解电容器的重要参数。

12.培养学生自学能力自主学习获取信息，并能回答问题。

板书

电容器作用：

储存电荷与能量

原理：

正负电荷互相吸引

工作方式：

充电放电过程

电容C=Q/U表示电容储存电荷的能力

单位：

F（法）

影响平行板电容器电容的因素

正对面积S

两级板之间的距离d

电解质

得出空气中的电容为C=s/4лkd

在其他介质中测出的电容是真空中的ε倍

课堂小结

2分钟

1、电容器由两片导体为极板，中间隔以电介质构成。

电容器的充电：

电容器与电源相连，电源能量→电场能；电容器的放电：

电容器与导线相连，电场能→其他形式的能量。

2、电容C是描述电容器容纳电荷本领的物理量。

定义式

，适用于任何电容器，C与Q，U无关

决定式

只适用于平行板电容器，反映C由ε、S、d自身因素决定

3、学到一种问题处理方法：

遇到不容易理解的问题可以用熟知的东西类比理解

课后习题

1．复习本节内容．

2．练习发下的补充习题

3．预习下节内容，带电粒子在匀强电场中的运动．

教学反思

本节课学生用科学的实验探究式的方法研究电容与哪些因素有关，并且实验用到了控制变量法，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，较常规的讲授或灌输知识的方法效果要好的多，有利于提高学生实验技能，但在实验中，若环境较潮湿，产生静电的效果会不好，在实验中很难确保实验的成功，所以选择了动画模拟演示。

另外，本节内容与实际结合较为密切，但是由于时间有限，且教师讲清楚和学生学会并不相同，学生学会和学生会学也会存在极大的差异。

研究影响平行板电容器电容大小的因素实验原理并没有详尽解释给学生。

不过由于网络的便捷性，有兴趣的学生可以利用网络搜索来进行下一步的学习。

新教材并不是仅仅学习知识，而是以知识为载体，让学生掌握学习知识的方法。

这就要求新课堂真正要以学生为主体，让学生真正参与到学习中，师生共同来发现问题，学生在教师的指导下解决问题。

补充习题：

1．下列关于电容的说法正确的是　（　）

A．电容器简称电容　

B．电容器A的电容比B的大，说明A带的电荷量比B的多

C．电容在数值上等于使两极极间电势差为lV时电容器需要带的电荷量

D．由公式C=Q／U知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比

2、要使平行板电容器两极板间的电势差加倍，同时极板间的场强减半，下述四种办法中应采取哪种（）

A．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的4倍

B．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的4倍

C．两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的2倍

D．两极板的电荷量减半，板间距离为原来的2倍

3．如图所示，先接通开关s使电容器充电，然后断开开关S．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q、电容C、两板间电势差u、电容器两极板间场强E的变化情况是（　）

　A．Q变小，C不变，U不变，E变小

　B．Q变小，C变小，U不变，E不变

　C．Q不变，C变小，U变大，E不变

　D．Q不变，C变小，U变小，E变小