高中物理-電容器的電容教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

PAGE1PAGE電容器的電容【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)與技能⑴知道電容器是儲(chǔ)存電荷和電場(chǎng)能的裝置；⑵了解常見電容器的外形、結(jié)構(gòu)和符號(hào)；⑶了解電容器的充、放電過程，了解擊穿電壓、額定電壓的概念；⑷理解電容的意義，知道其單位，并會(huì)用電容定義式進(jìn)行計(jì)算；⑸了解影響平行板電容器電容的相關(guān)因素及其電容的決定式。2、過程與方法⑴經(jīng)歷影響平行板電容器電容因素的探究過程，體會(huì)其中蘊(yùn)涵的思想方法：控制變量法，提出問題，定性分析、實(shí)驗(yàn)探究與定量分析相結(jié)合等；⑵通過實(shí)驗(yàn)與觀察，了解電容器的構(gòu)造和特點(diǎn)，通過類比法理解電容器的電容概念。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀⑴通過介紹電容器的緣起、發(fā)展與應(yīng)用，滲透STS教育思想；⑵滲透事物的本質(zhì)是有自身的因素即內(nèi)因決定，不由外因決定的觀點(diǎn)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】電容的概念【教學(xué)難點(diǎn)】電容的引入與理解研究影響平行板電容器電容大小因素的實(shí)驗(yàn)探究【教學(xué)方法】問題討論，理論探究與實(shí)驗(yàn)探究相結(jié)合，類比方法【教學(xué)用具】電容器示教板，靜電計(jì)，平行板電容器，電介質(zhì)板，感應(yīng)起電機(jī)，電池組，導(dǎo)線，單刀雙擲開關(guān)，多媒體與課件【教學(xué)過程】提出問題：通過毛皮摩擦橡膠棒可產(chǎn)生靜電荷，如何收集儲(chǔ)存電荷？實(shí)驗(yàn)演示：兩個(gè)大小相同的水盆，中間用薄膜隔開，將摩擦產(chǎn)生的電荷利用錫箔紙導(dǎo)入金屬盆中。一位同學(xué)一只手托住下面的金屬盆，另外一只手觸摸上面金屬盆的內(nèi)部，有被電擊的感覺，說明電荷被儲(chǔ)存起來。萊頓瓶：投影展示，荷蘭科學(xué)家馬森布洛克偶然所得，發(fā)明了萊頓瓶。富蘭克林借助風(fēng)箏，將天上的雷電引下來并儲(chǔ)存在萊頓瓶里，進(jìn)行研究，證明了天電與地電相同。由于能儲(chǔ)存電荷，這種裝置又稱為電容器。一、電容器結(jié)構(gòu)（一）電容器1、概念：實(shí)際上，任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。問題討論：兩平行導(dǎo)體板夾上一層絕緣物質(zhì)（空氣也算）能否構(gòu)成電容器？展示啟輝器內(nèi)電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生直接感知電容器的構(gòu)造。介紹閃光燈的工作原理，提出閃光燈是如何帶上電荷及放出電荷呢？2、電容器的充電、放電展示電路，分析充電、放電過程充電：接a，兩極板分別帶上等量異種電荷，板間形成電場(chǎng)，具有電勢(shì)差，電源能量轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能放電：接b，負(fù)極板電子沿導(dǎo)線移到正極板中和正電荷，電場(chǎng)消失，電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其它能量。如何能知道導(dǎo)線中有電流流過？現(xiàn)象觀察：當(dāng)接a時(shí)，G偏轉(zhuǎn)再回到中間當(dāng)接b時(shí)，G反偏轉(zhuǎn)再回到中間GGabsCE分析：充電、放電電流方向相反，電流為瞬間電流。（二）電容提出問題1：若用一節(jié)電池給電容器供電，電荷量Q為可能會(huì)怎樣？實(shí)驗(yàn)探究：探究電容器兩端電壓與電量的關(guān)系。提出問題2：如何測(cè)量Q與U？數(shù)字電壓表測(cè)量電壓；電荷量接觸均分學(xué)生制定方案，交流，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示，電容器1、2為相同的電容器。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)打到a點(diǎn)時(shí)，電源給電容器1充電，打開開關(guān)S1，電容器1充電結(jié)束，保持開關(guān)S2斷開，將開關(guān)S1打到b點(diǎn)時(shí)，電容器1會(huì)給電容器2充電，充電結(jié)束后，因?yàn)閮呻娙菹嗤娏繒?huì)平分，則此時(shí)電容器1所帶的電荷量為最開始的一半，再將開關(guān)S1斷開，將S2閉合，此時(shí)電容2被短接放電。放電結(jié)束，斷開S2，再將開關(guān)S1打到b點(diǎn)，電容器1會(huì)再次給電容器2充電，充電結(jié)束后，電容器1的電量會(huì)變?yōu)樵瓉淼?/4。實(shí)驗(yàn)操作將電容器兩端接電壓表，按照上面的分析進(jìn)行操作，觀察電壓表的示數(shù)，并記錄在下面的表格內(nèi)。電容器1電荷量QQ/2Q/4電容器1兩極板間的電勢(shì)差實(shí)驗(yàn)表明，①Q(mào)增加為原來的幾倍，U也增加為原來的幾倍，而兩者的比值Q/U是一定的。②比值大，意味著在相同的電壓情況下，能帶的電荷量越大，說明其儲(chǔ)電能力強(qiáng)。引出電容概念：1、定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值2、定義式：（比值定義）3、物理意義：C是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。4、單位：在國際單位制中單位是法拉（F），1F=1C/V1μF=10-6F，1рF=10-12F（三）研究影響平行板電容器電容大小的因素1、提出課題：平行板電容器是最簡(jiǎn)單，也是最基本的電容器，電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，因此它與其它量（Q、U）無關(guān),只與電容器自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，影響平行板電容器電容大小的因素會(huì)有哪些？2、猜想：板間距離、平行板的面積、正對(duì)面積、電介質(zhì)的材料3、實(shí)驗(yàn)探究：①實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法②實(shí)驗(yàn)器材：兩塊金屬板（組成平行板電容器）、靜電計(jì)（使用時(shí)金屬球與金屬外殼分別與電容器兩極板連接，指針張角可反映出兩極板間的電勢(shì)差，張角越大，則兩極板間電勢(shì)差越大）、起電機(jī)（用來感應(yīng)起電，接觸極板可使極板帶電）、電介質(zhì)（刀形云母，相對(duì)介電常數(shù)大于空氣）4．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)根據(jù)指針張角的大小變化，將電勢(shì)差的變化填入下面的表格中，并分析出電容C的變化（注意先記錄張角變化，再進(jìn)行電勢(shì)差與電容的變化分析）：實(shí)驗(yàn)操作d增大d減小S增大S減小插入電介質(zhì)拔出電介質(zhì)電勢(shì)差U電容C通過分析得出結(jié)論（1）.電容器的電容隨兩極板間距離的增大而______，隨兩極板間距離的減小而_______。（2）.電容器的電容隨兩極板間正對(duì)面積的增大而_____，隨正對(duì)面積的減小而________。（3）.電容器的電容隨電介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)的增大而______，隨電介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)的減小而_______。5．平行板電容器的定義式：教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步總結(jié)：這個(gè)公式反映了電容器的電容與電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與極板正對(duì)面積成正比，與它的板間距離成反比，。也進(jìn)一步的說明了電容器電容與電量、電勢(shì)差無關(guān)。就由它本身的性質(zhì)決定。因此，也將這個(gè)式子稱之為電容的決定式。相對(duì)介電常數(shù):是一個(gè)與電介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)（無單位）。讀表1.8—1，空氣的近似為1（一般性研究中，空氣對(duì)C的影響可以忽略）（水指純凈水）（四）常見的電容器介紹固定電容器+固定電容器+電解電容器2、固定電容器根據(jù)材料不同，常見的有：聚苯乙烯電容器；陶瓷電容器電解電容器（電容比較大，有極性），符號(hào)：可變電容器3、可變電容器可變電容器符號(hào)：演示：動(dòng)片，定片問題：試分析變?nèi)菰?？（五）小結(jié)：1、通過本節(jié)課，你學(xué)到了哪些知識(shí)？2、本節(jié)課學(xué)習(xí)過程涉及哪些科學(xué)方法？板書設(shè)計(jì)電容器構(gòu)造作用3、電容器的充電、放電二、電容1、概念：2、定義式：（比值法定義）3、物理意義：C是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。4、單位：法拉（F）1F=1C/V1μF=10-6F，1рF=10-12F三、平行板電容器的電容1、探究影響電容大小的因素2、決定式：四、常見電容器學(xué)情分析電容器在各種電子儀器中都有廣泛的應(yīng)用，但是學(xué)生對(duì)電容器并不熟悉，因此導(dǎo)入新課應(yīng)從學(xué)生熟悉的情景入手，讓學(xué)生首先直觀、感性的了解電容器。本節(jié)學(xué)生又見到了中學(xué)階段常用的比值法定義物理量，以及用科學(xué)的探究式的方法研究電容與哪些因素有關(guān)，并且實(shí)驗(yàn)得到了控制變量法。這些都有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)品質(zhì)，以及認(rèn)真觀察、勤于思考、團(tuán)結(jié)協(xié)作的科學(xué)精神，讓學(xué)生在實(shí)踐中鍛煉思維能力，所以不管是演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)都要認(rèn)真組織好。效果分析本節(jié)課從“如何儲(chǔ)存電荷”入手，調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心、求知欲，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，降低了學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生很好的理解了“電容”的定義。在探究影響電容大小的因素，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，學(xué)生能直觀的了解電容的變化對(duì)電壓的影響。另外，由于內(nèi)容太多，節(jié)奏較快，學(xué)生對(duì)本節(jié)規(guī)律的應(yīng)用還是有較大困難，應(yīng)加入一節(jié)習(xí)題課。再者，學(xué)生在課堂上也不能很好的了解電容器在實(shí)際中的應(yīng)用，課后要引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充學(xué)習(xí)。教材分析《電容器的電容》是普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理（選修3-1）（人民教育出版社）第一章第8節(jié)的內(nèi)容。主要包括：電容器的結(jié)構(gòu)和工作原理，電容概念及其定義式，平行板電容器電容與各因素的關(guān)系，平行板電容器電容的決定式，還有電容器的應(yīng)用和分類等等。本節(jié)內(nèi)容體現(xiàn)的是電場(chǎng)知識(shí)在生活中的一個(gè)具體應(yīng)用，也是后面學(xué)習(xí)LC振蕩電路、交變電路和電子線路的必備知識(shí)，在教材中起著承上啟下的重要作用。評(píng)測(cè)練習(xí)【評(píng)測(cè)練習(xí)1】關(guān)于電容的說法正確的是()A．電容器簡(jiǎn)稱電容B．電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量C．電容器的電容由電容器本身的因素決定，與電容器是否帶電無關(guān)D．電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢(shì)差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量【評(píng)測(cè)練習(xí)2】如圖所示，給電容器充電后再斷開電源，此時(shí)靜電計(jì)指針偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度。減小兩板間的距離，靜電計(jì)的指針偏角增大還是減?。俊菊n后鞏固】一、根據(jù)所學(xué)內(nèi)容，自制一個(gè)電容盡可能大萊頓瓶，可上網(wǎng)查閱資料二、閱讀課本P32頁【做一做】，了解用傳感器觀察電容器的放電過程，思考解決材料中提出的問題三、完成課本【問題與練習(xí)】【鞏固提高】1．一個(gè)空氣平行板電容器，極板間距離為d，正對(duì)面積為S，充以電荷量Q后，兩極板間電壓為U，為使電容器的電容加倍，可采用的辦法是()A．將電壓變?yōu)閁/2B．將帶電荷量變?yōu)?QC．將極板正對(duì)面積變?yōu)?SD．將兩極間充滿相對(duì)介電常數(shù)為2的電介質(zhì)2．如圖所示，電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板，C是一只靜電計(jì)，開關(guān)S合上后，靜電計(jì)指針張開一個(gè)角度，下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是（）A．使A、B兩板靠近一些B．使A、B兩板正對(duì)面積減小一些C．?dāng)嚅_S后，使B板向右平移一些D．?dāng)嚅_S后，使A、B正對(duì)面積減小一些3．平行板電容器的兩極板A、B接于電池兩極，一帶正電小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合電鍵S，電容器充電，這時(shí)懸線偏離豎直方向的夾角為θ，如圖所示則（）A．保持開關(guān)S閉合，帶正電的A極板向B極板靠近則θ角增大B．保持開關(guān)S閉合，帶正電的A極板向B極板靠近，則θ角不變C．開關(guān)S斷開．帶正電的A極板向B極板靠近則θ角增大D．開關(guān)S斷開，帶正電的A極板向B極板靠近，則θ角不變課后反思本節(jié)課從“如何儲(chǔ)存電荷”入手，引入電容器的概念，利用“完全相同帶電體接觸電荷均分”這一理論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究電容器電壓與電量的關(guān)系，從而得出Q正比于U，進(jìn)而用其比值定義物理量“電容”，降低了學(xué)習(xí)難度。影響電容大小的因素，限于時(shí)間，采用的是演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較明顯，若能由學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，效果應(yīng)該會(huì)更好。另外，實(shí)驗(yàn)室只有一只可以測(cè)電容的電表，若有多只，也可以直接測(cè)量電容，但平行板電容器的電容太小，或許改為測(cè)量可變電容器的電容較好。整節(jié)課，由于內(nèi)容太多，節(jié)奏較快，當(dāng)堂測(cè)評(píng)無法進(jìn)行，學(xué)生在課堂上也不能很好的了解電容器在實(shí)際中的應(yīng)用，課后要引導(dǎo)學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充學(xué)習(xí)。課標(biāo)分析課程標(biāo)準(zhǔn)：觀察常見的電容器的構(gòu)造，理解電容器的電容，能說明電容