高中物理 電容器電容教學(xué)設(shè)計 新人教版選修3-1.

1、 電容器的電容教學(xué)設(shè)計課題：電容器與電容 我選用的教材是人民教育出版社出版，高中物理選修3-1第一章靜電場第八節(jié)電容與電容器。本節(jié)課要求學(xué)生在掌握靜電知識的基礎(chǔ)上認識一種新的電學(xué)元件-電容器。并抽象出元件工作原理的物理過程，探究影響平行板電容器的電容大小的因素。這不僅是對前面所學(xué)的靜電知識的綜合運用，同時是后面學(xué)習(xí)LC振蕩電路的必備知識，為學(xué)習(xí)交變電路和電子線路奠定基礎(chǔ)。學(xué)情分析：知識方面：1）在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場力和電場能的知識，為學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容奠定了一定的基礎(chǔ)。但學(xué)生對于電容器這樣的非線性元件卻是第一次學(xué)習(xí)遇到。由于電學(xué)概念比較抽象，加之一般學(xué)生對電磁現(xiàn)象的感性認識又較少就使

2、得學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)時普遍感到比較困難就所以電容器概念的教學(xué)成為本節(jié)的難點之一。因此在教學(xué)中，可以多增設(shè)實驗，讓學(xué)生易于理解和接受，同時培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力和科學(xué)探究能力2）在靜電場的學(xué)習(xí)中學(xué)生已經(jīng)很明確的知道驗電器是用于檢驗電荷的存在及多少的，但本節(jié)課中的驗電器卻變身為靜電計，這需要學(xué)生在理解電容的知識的基礎(chǔ)上才能理解其中的原理，給學(xué)生在探究影響平行板電容器電容大小的因素是設(shè)立了很大的障礙。能力方面：高二的學(xué)生已經(jīng)具備一定的觀察能力，分析能力，和實驗?zāi)芰?，但學(xué)生的的抽象思維能力不強所以電容器的充放電過程成為本節(jié)課的又一難點。根據(jù)以上的教材與學(xué)情分析，我確立以下教學(xué)三維目標教學(xué)重難點重點：在電容

3、器概念的理解，及電容器的充放電過程；電容的概念及其定義，及影響平行板電容器電容大小的因素。難點：主要是怎樣讓學(xué)生理解電容器的概念，抽象的充放電過程，及電容的定義的得出。教學(xué)目標以現(xiàn)代教育理念為指導(dǎo)，根據(jù)普通高中物理課程標準的要求，并根據(jù)以上教學(xué)內(nèi)容分析和學(xué)生學(xué)習(xí)心理分析。確定如下三維目標：知識與技能目標1、知道什么是電容器及常見的電容器在生活中的應(yīng)用；2.會用靜電知識分析電容器的充放電過程3、理解電容器電容的概念及定義式，及影響平行板電容器大小的影響因素，并會應(yīng)用定義式判斷某個平行板電容器某個過程中電容的變化4.通過“平行板電容器大小的影響因素”的實驗操作提高實驗技能，科學(xué)探究能力和抽象思維能

4、力。過程與方法 1.通過自制電容器，深刻理解電容器的儲存電荷和能量的作用 2.能在實驗中概括與抽象的方法，抽象出電容器充放電過程的規(guī)律。 3.學(xué)習(xí)探究物理問題的控制變量研究方法。 4.在探究“平行板電容器大小的影響因素”的過程中進一步體會科學(xué)探究的學(xué)習(xí)方式。情感目標 1.通過利用生活用品自制電容器，體會物理學(xué)與社會生活緊密相連。2.通過小組探究“平行板電容器大小的影響因素”養(yǎng)成主動和他人合作，的精神，體驗探究過稱的艱辛與喜悅。關(guān)于演示實驗的教學(xué)建議 在講解本節(jié)內(nèi)容時，我們通過實驗演示將抽象的知識直觀化、形象化，對于設(shè)計的實驗：可以讓學(xué)生自制電容器揭開電容器的神秘面紗，使學(xué)生明白電容器的結(jié)構(gòu)非常

5、的簡單。用充電的電容器短路放電產(chǎn)生電火花使學(xué)生感受到電容器儲存電荷的本領(lǐng)，顯示充放電過程，并用實驗演示電容器的電量和電壓的關(guān)系，用萬用表直接測量電容的大小，降低探究影響平行板電容器電容大小的因素的門檻改演示實驗為學(xué)生實驗，讓學(xué)生同過探究獲取知識。另外，可以借助媒體動畫、視頻將過程再現(xiàn)，這樣，有益于學(xué)生對知識的理解和接受 學(xué)法分析1、課程開始的演示實驗，讓學(xué)生通過自制電容器，了解電容器的構(gòu)造，掌握電容器的應(yīng)用就是通過充電和放電實現(xiàn)的；2、在學(xué)習(xí)電容的概念時，利用水容器盛水來類比電容器容納電荷，讓學(xué)生在對比中利用正遷移，幫助對新知識的理解；3、在研究電容的三個決定因素時，徹底的顛覆了教材上的實驗，

6、將演示實驗改為學(xué)生探究實驗，引導(dǎo)學(xué)生在三個方面進行探究。同時，新的實驗更能體現(xiàn)控制變量法。4、教材中的演示實驗，可以作為習(xí)題，判斷靜電計指針的偏轉(zhuǎn)情況，同時體會等效替代法。教法分析1、啟發(fā)式教學(xué)高中階段教師必須對一些物理問題創(chuàng)設(shè)一些情境，學(xué)生在教師的啟發(fā)下解決問題?？梢猿浞煮w現(xiàn)學(xué)生的主體地位。2、類比法教學(xué)本節(jié)利用水容器水量與水面高度關(guān)系來類比電容器帶電量與電壓的關(guān)系?？梢詭椭鷮W(xué)生對電容的理解。3、探究式實驗教學(xué)本節(jié)課加入了學(xué)生利用電容表自主探究平板電容器的電容與極板正對面積、極板距離、介電常數(shù)三者之間的關(guān)系的實驗。使學(xué)生在探索中加深對知識的理解，找出自己渴望得到的答案。教學(xué)實驗器材平行板電容

7、器，靜電計，各種電容器，學(xué)生電源一個，導(dǎo)線若干，鋁箔紙、一次性塑料水杯三個、吸管一包，紙巾一包，硬紙板兩塊，萬用表一個教學(xué)過程： 1、電容器教學(xué)實驗一教師演示：用紙巾摩擦吸管，將另一根吸管用紙巾摩擦后，用大頭針吸管插在中間部分架在另一吸管上。將摩擦過的吸管靠近架著的吸管，發(fā)現(xiàn)它們互相排斥。用一根沒有摩擦過的吸管去靠近架著的吸管發(fā)現(xiàn)它們互相吸引。問：請學(xué)生用靜電的知識解釋一下你看到的現(xiàn)象。（復(fù)習(xí)靜電知識，引出儲存電荷的需要。）答:用紙巾摩擦過的吸管帶了同種電荷所以互相排斥，而用沒有摩擦過的吸管靠近就會在靠近的一端感應(yīng)出異種電荷，所以互相吸引。教師再問：到底真的是這樣的還是老老師做了什么手腳呢？那

8、我們就來測測摩擦過的吸管真的有電荷存在嗎?我們在生活中用什么來測量家庭電路是否有電呢？答：測電筆教師用電筆中最重要的部分，也及是這個氖泡，用氖泡來刮摩擦過的吸管請前面的同學(xué)觀察氖泡是否會亮。前排的學(xué)生會發(fā)現(xiàn)只有一點點亮，后面的學(xué)生肯定看不到，激起學(xué)生的好奇心，將材料發(fā)給學(xué)生自己做。將全班分組，每兩人一組。發(fā)給學(xué)生三根吸管，紙巾若干，一顆大頭針。教師檢查學(xué)生的實驗進展并及時引導(dǎo)出現(xiàn)操作錯誤或有問題的學(xué)生。在大部分學(xué)生完成實驗時，教師提問：現(xiàn)在大部分同學(xué)都看到了實驗現(xiàn)象了，那么你們想不想讓氖泡更亮一點呢？如果你將吸管放久了的話，再用氖泡去刮已經(jīng)不會亮了。就像潑出去的水，不會回來了。我們用杯子裝水，

9、那么同學(xué)們你們是否能用杯子將電荷裝進去呢？這就是我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。請同學(xué)認真閱讀課本中第30頁電容器部分的內(nèi)容。 用老師發(fā)給你們的材料能否將吸管上的電荷儲存起來，儲存的電荷能使氖泡更亮一些？其實在人類發(fā)現(xiàn)了電荷之后就一直想儲存電荷來做研究，歷史上物理學(xué)家們發(fā)明了萊頓瓶，為進一步研究提供了一種新的手段，富蘭克林就用萊頓瓶將雷電儲存起來，證明了天上的電荷地電的一致。發(fā)給學(xué)生三個紙杯，長10mm寬30厘米的鋁箔紙若干，紙巾5張，氖氣泡一個。（培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，運用知識的能力）當大部分學(xué)生都能將電荷儲存，并能使氖泡發(fā)光。請學(xué)生總結(jié)什么是電容器，電容器的工作原理是什么，電荷為什么會再電容器中而不會

10、逃離，電容器可以用來做什么，氖泡發(fā)光了，又能說明什么。 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)電容器的結(jié)構(gòu)，使學(xué)生明白電容器的結(jié)構(gòu)其實非常的簡單，揭示了電容器的神秘面紗，打破學(xué)生普遍認為電學(xué)難這道防線。并引導(dǎo)學(xué)生分析電容器的工作原理及電容器具有儲存電荷與電場能的作用。教師提問：電容器能儲存電荷也能放出電荷，那么電荷在存放電荷過程中有什么樣的特點呢？實驗二教師演示教材中的實驗，不連成電路，直接用表筆連接電源、直接短接表筆。這樣可以簡化學(xué)生讀懂電路圖的過程，避免出現(xiàn)電源還在電路中的錯誤認識。通過實驗，再次體會電容器的工作過程，并體會能量的轉(zhuǎn)化過程。教師分析：當電容器兩端連接到電源時，電流計指針偏轉(zhuǎn)，這證明有電荷移動到電容器

11、上，當電容器的兩端電荷達到一定程度時，電荷不在移動，這個過程叫做充電過程；當將電流計短接在電容器兩端時，電流計指針反向偏轉(zhuǎn)，電容兩端的電荷全部放出，這個過程稱之為放電過程。2、電容教學(xué)發(fā)給學(xué)生不同規(guī)格的電容器，請學(xué)生認真觀察電容器的外表的標注，這時學(xué)生會發(fā)現(xiàn)不同的電容器外面標有不同的數(shù)字？（設(shè)立這樣的情境，再次激起學(xué)生的求知欲望。介紹電容的概念，定義式，及單位。）學(xué)生在觀察電容器的外表標注時，會發(fā)現(xiàn)不同的電容器上都有標有數(shù)字和單位，問學(xué)生：這些單位表示的是什么物理量呢？（1）電容器的帶電量與兩極板電勢差的關(guān)系取學(xué)生手中一個電容比較大的電容器，如圖所示連接電路，一邊連接，一邊說明電路的連接方式。

12、在充電結(jié)束后，提高電源的電壓，可以觀察到充電可以繼續(xù)進行，說明電壓越高，電容的帶電量越大，同理，帶電量越大，電容兩極板的電勢差越高。定量的關(guān)系采用教材中直接給出的方式。得出電容電容的定義式C=Q/U（2）對定義式的說明利用類比的方式，這里需要強調(diào)：不同水容器裝入等高的水而容水量不同，是橫截面積決定了水容器容納水的能力；不同電容器在相同電壓下容納電荷不同，是電容決定了電容器容納電荷的本領(lǐng)。（3）電容的單位通過學(xué)生讀取電容器的電容介紹電容的單位。法 微法 皮法，毫法 納法 3、平行板電容器的電容教學(xué)分析：通過提問工藝上是怎么做到電容器的電容大小不一樣的呢？引起學(xué)生探究影響電容器電容大小的因素的興趣

13、。再引導(dǎo)學(xué)生將問題簡化為探究影響平行板電容器的電容大小的因素。這里是我對教材改變最多的地方，把演示實驗改為探究式試驗。由于教材的實驗對于學(xué)生的研究存在兩大障礙：1） 電容并不是直接測出而是通過保持電容器兩端的電荷量不變，通過判斷靜電計上的電壓再通過電容的定義式推倒得出；2） 電壓的測量時用靜電計讀出的，而靜電計為什么可以測量電壓，是學(xué)生在理解電容知識的基礎(chǔ)上才能理解的，這就又給學(xué)生理解這個實驗設(shè)了一個障礙?，F(xiàn)在，已經(jīng)有直接測量電容的儀器，并且是數(shù)字顯示，我們就利用萬用表進行本實驗。使用萬用表，可以直接找出電容與各量的關(guān)系，避免了書中實驗的間接測量。這樣實驗的難度就大打折扣，但實驗?zāi)康牡倪_成并不

14、打折。本實驗的研究對象是由鋁箔紙、硬紙板、一次性紙杯、聚乙烯膜制作的平行板電容器。將鋁箔紙平鋪在兩塊硬紙板上，作為電容器的兩級，用一次性紙杯做把手，用聚乙烯膜做電解質(zhì)，于是組成了非常理想的平行板電容器。這樣做的目的也是利用生活中很常見的材料制作簡易的電容器，使學(xué)生再次體會電容器構(gòu)造的簡單，更貼近學(xué)生生活，使學(xué)生覺得電學(xué)不再是高高在生，而是拓手可及。教師：同學(xué)們，現(xiàn)在我們了解了描述電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量電容，那么現(xiàn)在請同學(xué)們回顧一下剛才我給同學(xué)們看的電容器中上面標的電容的大小是一樣的嗎？學(xué)生：有的不一樣？教師：那么工藝上是怎么制作電容不一樣的電容器呢？這就就需要知道怎么改變電容器的電容大小

15、了，換句話說，也就是影響電容器電容的大小因素有哪些？不管是什么樣形式的電容器，總有一物理規(guī)律來指導(dǎo)實踐，那么我們就從最簡單的電容器，平行板電容器著手，探究影響平行板電容器電容的大小因素有哪些，并總結(jié)出規(guī)律，并利用實踐實際檢驗規(guī)律，是否具有普適性。老師為了降低同學(xué)們理解這個實驗的難度，用萬用表直接測量電容器的大小，同學(xué)們可以直接通過觀察讀數(shù)的變化來確定電容大小的變化。由于后面的同學(xué)們并不能看到老師做的實驗，老師將操作過程投影到銀屏上，和同學(xué)們一起分享這個探究過程。這是老師用鋁箔紙、硬紙板作為平行板的兩級、一次性紙杯作為手柄、聚乙烯膜做為電解質(zhì)，制作的平行板電容器。老師手中的萬用表式可以用于測量電

16、容的，請同學(xué)任意拿一個電容器上來我們測測看，將測出的數(shù)據(jù)和標注的對比在誤差范圍內(nèi)可以認是相等的。咦？我并沒有連接到平行板電容器上啊，為什么也有示數(shù)呢？學(xué)生：任何兩個彼此絕緣而又相鄰很近的導(dǎo)體，都可以看作是電容器，而萬用表連接出來的兩端就是一個電容器。教師：分析得很好，那現(xiàn)在我們將這兩端連接到平行板電容器上，請一位同學(xué)將你看到的示數(shù)讀出來，學(xué)生：教師：請同學(xué)們討論這樣的一個平行板電容器，它的材料、結(jié)構(gòu)有哪些地方時可以改變的呢？學(xué)生：正對面積大小、兩級之間的距離、電解質(zhì)、極板的材料教師：很好，現(xiàn)在是眾口不一啊，每個人都有自己的想法，怎么辦？學(xué)生：一個個來！控制變量教師：很好，大家不急我們一個個來，

17、還有其他的想法嗎？跟據(jù)同學(xué)們剛才的猜想，我們將全班分為四個小組，每個小組分別討論一種想法，并設(shè)計出你的方案，兩分鐘后請各組上來展示你們的設(shè)計。教師：首先我們來看看當兩級之間的距離不同時會不會給電容器的電容帶來影響。請一組同學(xué)上來給我們示范一下，你是怎么改變平行板兩級的距離的大小的？下面的同學(xué)認真看他的操作過程，并觀察讀數(shù)的變化，思考這樣做對嗎？讀數(shù)的變化你能得出什么樣的結(jié)論。教師：從這個實驗中我們可以看出這位同學(xué)嚴格的按照了控制變量法，得出了這樣結(jié)論請另外一組的同學(xué)上來 還是要求下面的同學(xué)認真看他的操作過程，并觀察讀數(shù)的變化，思考這樣做對嗎？教師：從這組實驗中我們得出的論是好的下一組教師：從這

18、一組的實驗中我們得到這樣的結(jié)論：同樣大小 兩級距離也不變的情況下，電解質(zhì)不一樣的電容器，它的電容也不一樣。教師;從這一組的實驗中我們知道兩級的材料并不影響電容器的電容大小。綜合以上的分析你是否能給出一個公式來表示影響平行板電容器大小的因素呢？假設(shè)在空氣中的電容為C=s/4kd測得在其他電解質(zhì)中電容的大小為真空中的倍這時 得出出電容公式：   課后思考題1、現(xiàn)在你們知道你們剛才看到的電容器它們是怎么實現(xiàn)體積小而電容大嗎？請同學(xué)們自己閱讀常見的電容器這部分內(nèi)容。2、請閱讀教材中探究影響平行板電容器電容的因素實驗，思考以下幾下問題1）試驗中怎么判斷電容的大小2）試驗中電壓是如何測

19、量的3）實驗中有幾個電容器4）實驗中的誤差是怎么來的板書設(shè)計：電容器 作用：儲存電荷與能量 原理：正負電荷互相吸引 工作方式：充電放電過程電容 C=Q/U表示電容儲存電荷的能力 單位：F （法）影響平行板電容器電容的因素 正對面積S 兩級板之間的距離d 電解質(zhì)得出空氣中的電容為C=s/4kd在其他介質(zhì)中測出的電容是真空中的倍設(shè)計體會教師講清楚和學(xué)生學(xué)會并不相同，學(xué)生學(xué)會和學(xué)生會學(xué)也會存在極大的差異。新教材并不是僅僅學(xué)習(xí)知識，而是以知識為載體，讓學(xué)生掌握學(xué)習(xí)知識的方法。這就要求新課堂真正要以學(xué)生為主體，讓學(xué)生真正參與到學(xué)習(xí)中，師生共同來發(fā)現(xiàn)問題，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下解決問題。以下是另一種設(shè)計老師也

20、做了一個電容器，把它連接到驗電器上，用吸管給它充電。同學(xué)們看到張角越來越大，這證明電容器的電量越來越多?，F(xiàn)在我用電插將電容器的兩端連接起來，驗電器的張角閉合了，這說明了什么呢？答:說明電全部被中和了？對，這個過程成為放電。那么如果電容器的兩端帶的電不一樣多的話，用電插連接兩端，結(jié)果會與剛才的一樣嗎？答：不會，因為如果不一樣就不能完全中和，驗電器還會有一定的張角。那么著也就說明了驗電器的兩端所帶的電荷是等量異號的。我發(fā)現(xiàn)有同學(xué)很小心盡量讓鋁箔紙保持平整，可是有些同學(xué)的卻是皺巴巴的。是否越平整的存的電越多呢？我們來測試一下。恰恰相反，皺巴巴的反而存的電更多。這到底是為什么呢，等我們學(xué)完了這節(jié)課的內(nèi)

21、容大家就會明白了?，F(xiàn)在我們請每個小組總結(jié)你自制電容器的收獲，從這里你懂得了哪些知識？答：電容器具有儲存電荷的能力，氖管亮了，證明電容器也儲存了能量，電容器的兩端帶等量異號的電荷。實際上任何兩個彼此絕緣，又相隔很近的導(dǎo)體，都可以看做是電容器。中間的絕緣部分我們成為電解質(zhì)。當我們這樣的理解電容器是再去去看我們周圍的事物時，是否覺得生活中到處都是電容器呢？就比如說靜電計是否也是個電容器呢？不妨回家找找還有那些東西是可以看做電容器，可以用來儲存電荷的，如果你有什么新的想法歡迎隨時與我交流。最簡單的電容器就是這樣的兩塊金屬平行板中間加上一個聚乙烯膜。兩個彼此絕緣的又相隔很近的導(dǎo)體，它也能儲存電荷。我們也

22、用氖管給它充電，看看這個計算器能否顯示出數(shù)字。它顯示出數(shù)據(jù)了！但是電壓太低了，還不能使氖泡發(fā)光，同學(xué)們是否有什么其他的辦法能是這樣的一個電容器也能使氖泡發(fā)光呢？下面的內(nèi)容的學(xué)習(xí)就能讓同學(xué)們很簡單的解決這個問題。（在這里有可能讓學(xué)生誤以為電容器充放電時間很短，但下面的測量C=Q/U的實驗可以看到這樣的過程。）演示實驗三：利用實驗室配備的電子感應(yīng)圈對平行金屬板構(gòu)成的電容器充電10秒，充滿電荷之后將電子感應(yīng)圈移開用靜電計進行檢驗，用電插將兩端連接起來，檢驗兩個極板的電荷是等量且相異的。我們知道了電容可以存儲電荷，那么一個電容器能儲存的電荷有沒有極限呢？請同學(xué)們想象水如果加滿的時候就會溢出，電容充滿電

23、荷的時候是否也會放出來呢？電荷釋放到空氣中會是什么樣的呢？答：電火花 演示實驗二：用實驗室配備的電子感應(yīng)圈慢慢的加壓，加到一定程度是就發(fā)生火花放電。這個實驗證明了：電容的存電的能力是有限的。原因是電壓過大就會將絕緣的部分個擊穿。我們現(xiàn)在知道了電容器可以儲存電荷和能量，可以充電，也可以放電。我們也知道了電容器的存電量是有限的，不同電荷的存電能力是不一樣的。我們再改自制的電容器充電，看看靜電計的張角能張多大。是否可以無限大呢？同學(xué)通過充電后就張開一定角度后就不會再張開了。是否這就說明電荷的帶電量是一定的呢？答：不一定！因為可能是吸管帶的電量不夠多不能傳給他了？問：電荷是往什么地方運動的呢？答：電勢

24、低的地方。引導(dǎo)學(xué)生分析：兩極板積累異號電荷越多，其中帶正電荷一極電勢越高，帶負電荷一極電勢越低，從而電勢差越大將電容器的另一端與靜電計的外殼相連，問這時候的張角是否可以表示電容兩端的電壓呢？當我們給電容器充電時張角越大，就是U越大，實驗證明Q/U是個常數(shù)，我們將這個常數(shù)用C表示，它表示電容器的儲存電荷的能力，稱為電容。 單位：法拉（F）   同學(xué)學(xué)們知道一個1F的平行板電容要多大嗎？這樣的電容要比地球半徑還大。所以常用單位有微法（ F），皮法（pF）   學(xué)生實驗二：再回到剛才的實驗，現(xiàn)在我們給電容器加了電荷了，我們也知道C=Q/U那么有什么辦法能在不加電荷的情況下使靜電計的張角發(fā)生改變呢？答：改變電容的大小那么我們怎么改變電容的大小呢？這里我們將問題簡化為研究影響平行板電容器的大小的因素，同學(xué)們請看這是一個平行板電容器，我現(xiàn)在用9v的電池給它充電，當我將它提起來時卻能使氖管發(fā)光，這是為什么呢？請同學(xué)們根據(jù)老師的實驗，觀察電容器的結(jié)構(gòu)，大膽的猜想影響平行板電容器的大小的因素會有哪些?學(xué)生可能的猜想：面積 距離 夾在中間的物質(zhì) 問：當一個物理量有多個因素影響的時候我們用什么方法來研究呢？答：控制變量發(fā)方法，（器材有：平行板電容器，靜電計，電子感應(yīng)圈）兩極間距d；兩極正對面積S（2