觀察電容器的充放電現(xiàn)象（實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課） 說課稿 -2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

觀察電容器的充放電現(xiàn)象（實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新課）說課尊敬的各位老師：大家好！我今天說課的內(nèi)容是實(shí)驗(yàn)：觀察電容器的充放電現(xiàn)象。根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，新的學(xué)科素養(yǎng)要求，我將從教材分析，學(xué)情分析，核心素養(yǎng)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程、實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)與反思等八個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。一、教材分析《觀察電容器的充放電現(xiàn)象》是新教材人教版（2019版）必修三中第十章第四節(jié)《電容器的電容》中的重要實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是新高考新增的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，本單元前面幾節(jié)已經(jīng)學(xué)習(xí)了電荷，電場，電勢能，電勢差等物理量，本節(jié)內(nèi)容電容器是對靜電場知識的綜合應(yīng)用。二、學(xué)情分析已有認(rèn)知：學(xué)生前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了電荷、電場、電場強(qiáng)度、電勢能，電勢差等基本物理概念，也有了比值定義法，控制變量法、微元法的思想基礎(chǔ)。認(rèn)知缺乏：但是對電容器這一電學(xué)元件缺乏感性認(rèn)識。另外對于用圖像解決問題還不太熟悉。解決辦法：本節(jié)課通過感性認(rèn)識電容器類比儲(chǔ)水容器，到解剖電容器構(gòu)造，再到電容器的充放電實(shí)驗(yàn)，化抽象為具體。三、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的教學(xué)核心素養(yǎng)目標(biāo)主要包括四個(gè)方面：物理觀念：學(xué)生通過觀察和解剖常見的電容器，了解電容器構(gòu)造。培養(yǎng)學(xué)生對概念的形成與掌握能力?？茖W(xué)思維：通過類比法了解電容器電容的物理意義，并能夠運(yùn)用科學(xué)的思維方法分析電容器充放電過程中的電流和電壓變化規(guī)律。培養(yǎng)學(xué)生思維與歸納總結(jié)的能力?？茖W(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充放電，了解電容器的作用。培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了電容器的基本工作原理，能查閱資料舉例說明電容器的在我國生產(chǎn)生活領(lǐng)域的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的愛國情懷和民族自豪感。四、實(shí)驗(yàn)重難點(diǎn)剖析本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)主要集中在電容器的工作原理以及電容的概念和物理意義上。學(xué)生需要深刻理解電容器如何儲(chǔ)存和釋放電荷，這是理解電容器所有功能的基礎(chǔ)。教學(xué)難點(diǎn)則在于電容器充放電過程中的電流和電壓變化規(guī)律。這部分內(nèi)容涉及較為抽象的理論知識和實(shí)驗(yàn)操作技巧，需要學(xué)生具備一定的物理基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。五、?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)展示為了突破重難點(diǎn)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，我設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)PK！六、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路為了讓學(xué)生有清晰的認(rèn)知，增強(qiáng)學(xué)生邏輯思維能力。實(shí)驗(yàn)思路如下設(shè)計(jì)：由學(xué)生先認(rèn)識電容器——>自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，知道電容器的作用——>再到用新器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察對比電容器充放電，總結(jié)電流電壓隨時(shí)間變化規(guī)律。七、實(shí)驗(yàn)過程設(shè)計(jì)在教學(xué)過程中，我將按照以下步驟進(jìn)行：（一）環(huán)節(jié)一：（1）導(dǎo)入新課：通過互動(dòng)式提問:照相機(jī)閃光燈，為什么閃光瞬間那么亮？引發(fā)學(xué)生思考，從而介紹電容器，只有電容器放電瞬間，才能釋放較大電流.如此設(shè)計(jì)，意在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)緊密相連。這種導(dǎo)入方式能夠幫助學(xué)生建立起物理知識與現(xiàn)實(shí)生活的聯(lián)系，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。（2）通過介紹電容器的歷史發(fā)展，對比萊頓瓶和現(xiàn)代電容器的差異，直接展示電容器實(shí)物，并通過圖片展示電容器的構(gòu)造，介紹電容器的工作原理。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和好奇心。詳細(xì)解釋電容器的“超能力”、內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及電容的概念和物理意義，幫助學(xué)生建立扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，作為本節(jié)課的核心部分，先設(shè)計(jì)好教材中的實(shí)驗(yàn)，將通過學(xué)生的小組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地感受電容器充放電的工作過程。指導(dǎo)學(xué)生用一節(jié)和兩節(jié)電池分別給電容器充電，用電壓表測出電容器兩端電壓，用電流表測出充電和放電電流。再更換不同的電容器重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。我設(shè)計(jì)如下三步：（1）任務(wù)分配與小組合作在實(shí)驗(yàn)步驟講解完畢后，我詳細(xì)地分配了任務(wù)：“同學(xué)們，接下來我們將分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每個(gè)小組作為一個(gè)整體，需要共同完成觀察并記錄電容器充放電過程中的數(shù)據(jù)變化。每位同學(xué)還有個(gè)人任務(wù)，那就是根據(jù)你們小組記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制電流-時(shí)間和電壓-時(shí)間圖表，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行詳細(xì)的分析。”可以清晰地看到電容器充放電過程中電流和電壓的變化情況嗎？（2）數(shù)據(jù)記錄與分析要求學(xué)生詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過程中的電流和電壓數(shù)據(jù)，并繪制成圖表。通過圖表分析，學(xué)生可以更直觀地看到電流和電壓的變化趨勢，從而更深入地理解電容器的性能特點(diǎn)和工作原理。（3）實(shí)驗(yàn)總結(jié)與討論在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)。讓他們分享自己在實(shí)驗(yàn)過程中的觀察結(jié)果，此處引導(dǎo)學(xué)生交流討論：實(shí)驗(yàn)中，哪些困擾？如電容小，充放電時(shí)間短，等引發(fā)學(xué)生思考與討論，并提出創(chuàng)新設(shè)想。（三）環(huán)節(jié)三：介紹我的創(chuàng)新器材，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)由學(xué)生提出一些創(chuàng)新想法后引出我的改進(jìn)方案，我將課本實(shí)驗(yàn)方案，作了如下改進(jìn)：1、指針式電壓表內(nèi)阻不夠大且不易定量觀察，更換為數(shù)字電壓表。2、普通電流表更換為可正反偏的靈敏毫安表。3、選擇電容較大的電容器。4、將電流電壓采集器直接連接到電路中，觀察充放電過程中電流電壓隨時(shí)間變化的圖形，讓學(xué)生觀察電容器充放電現(xiàn)象、記錄數(shù)據(jù)，并計(jì)算電荷量。設(shè)計(jì)意圖：延長充放電時(shí)間，方便學(xué)生觀察電壓，電流的變化及電流的方向，并突破該處的難點(diǎn)電荷量的計(jì)算。同時(shí)能夠幫助學(xué)生直觀地理解電容器的工作原理和電容的概念，同時(shí)培養(yǎng)他們的實(shí)驗(yàn)觀察能力和科學(xué)探究精神。演示步驟（1）開始充電并觀察電壓和電流變化隨著電源的接通，電流表和電壓表的讀數(shù)開始逐漸上升。我提問：“同學(xué)們，對比剛剛的小組實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在你們覺得電容器充電過程中，電流和電壓的變化有什么規(guī)律呢？”學(xué)生們開始聚精會(huì)神地觀察，并小聲討論起來?；卮穑骸半娏鞅淼淖x數(shù)一開始上升得很快，然后逐漸變慢，最后趨于穩(wěn)定；而電壓表的讀數(shù)則是持續(xù)穩(wěn)定地上升。”相比于小組實(shí)驗(yàn)，儀器更精密，準(zhǔn)確。電容器的儲(chǔ)能特性。（2）放電并觀察電壓和電流變化（3）接通電壓電流信號采集器，再次觀察充電，放電過程，電流隨時(shí)間變化的圖像（4）給右側(cè)電容器充電，探究Q與電壓關(guān)系如此設(shè)計(jì)，傳統(tǒng)器材與創(chuàng)新器材對比實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對電容器的理解，能夠從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識，理解更深刻。我將電容器的充放電時(shí)電流都是由極大值快速減小到零，這一抽象現(xiàn)象，具體可視化，輕松突破了本節(jié)重難點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)器材的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，也希望幫助學(xué)生建立集成電路的物理思想。（四）環(huán)節(jié)四：拓展探究與跨學(xué)科聯(lián)系：介紹不同類型的電容器以及超級電容器的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識視野。如輕輕一碰實(shí)現(xiàn)給手機(jī)充滿電、在上海一輛電動(dòng)公交車，停車一分鐘就能儲(chǔ)滿電，續(xù)航10到15公里的儲(chǔ)能式無軌電車、過去經(jīng)常在炎熱的夏天突然停電，半個(gè)小時(shí)或幾個(gè)小時(shí)才能來電，如今有微電網(wǎng)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，再也不會(huì)停電啦，這些科技的奧秘就在于超級電容器。在這里可以給學(xué)生留一個(gè)有興趣的探究，超級電容器到底是什么？這種學(xué)科的拓展有助于打破學(xué)科壁壘，拓寬學(xué)生的知識視野，培養(yǎng)他們的綜合素養(yǎng)。環(huán)節(jié)五：總結(jié)反饋與評價(jià)總結(jié)本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)，邀請學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和觀察到的現(xiàn)象。解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題。并布置精心設(shè)計(jì)好的課后評價(jià)作業(yè)：（1）看圖求電荷量。（2）查閱資料研究，什么是超級電容？運(yùn)用在哪些領(lǐng)域？通過反饋評價(jià)，可以看出學(xué)生對本實(shí)驗(yàn)的掌握程度。綜上所述，通過詳細(xì)且具體的實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)，本節(jié)課旨在讓學(xué)生在親身實(shí)踐中深入理解電容器的工作原理和應(yīng)用價(jià)值。確保每個(gè)學(xué)生都能積極參與到實(shí)驗(yàn)中，從而獲得更加豐富和深刻的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。九、實(shí)驗(yàn)效果評價(jià)與反思本節(jié)實(shí)驗(yàn)課精心設(shè)計(jì)一系列遞進(jìn)式探究活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的