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《电容器的电容》教学设计

2008年11月03日 08:04:25 来源:平罗县物理教研网访问量：163次

《电容器的电容》教学设计

一、教材分析

“电容器的电容”这一节内容，虽不是电场这一章的重点，但是却是近几年高考的一个热点，特别是匀强电场一般采用平行板电容器带电后来产生的，是进一步学习交流电路的基础，在教材中起承上启下的作用。

关于电容器的知识，大多数学生都很陌生，而电容器的充电、放电和电容概念，既重要又非常抽象，是高中物理教学难点之一。导体的电容，严格的说是导体所带的电量与电势的比值。而中学阶段一般只能通过放电产生的电火花强弱、小灯泡的亮度等定性说明，不足以说明电量Q与电压u成正比。本课运用演示实验（主要原理是将电解电容充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量。）使“电容”这一抽象概念变得直观、具体，学生易于理解和接受，学生的观察能力和抽象思维能力也得到了培养和提高。

二、学生分析

高二学生认识事物已经从偏重于具体的形象思维向偏重于抽象逻辑思维转型，对一些问题已经能够从前面所学知识推理出来，因此这节课着重于学生从演示实验的分析探究中获得知识，培养能力。

三、教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是电容器及常用的电容器。

2、知道电容器充、放电过程及能量的变化。

3、理解电容的概念及其定义式，并能用它进行计算。

4、知道平行板电容器的电容跟哪些因素有关。

（二）方法与过程

1、培养学生的科学探究能力、动手能力和抽象思维能力。

2、学习用控制变量法研究问题。

（三）情感态度与价值观

1、渗透内因决定事物本质的哲学观点。

2、科学探究来自于求知欲。

四、重点难点

重点：电容的概念。

难点：电容的引入。

五、设计思想

本节课主要采用的教学方法：实验法、问题探究法。通过充电后电容器可以使电流计指针偏转，引起学生了解电容器的兴趣，激发学生的求知欲。通过学生亲手拆一个纸制电容器，让学生了解电容器的构造，使学生产生自制电容器的兴趣。让学生观察电容器充放电实验现象后思考并回答问题，培养学生的推理能力。给电解电容充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量。从而得到电容的概念。然后从电容器结构猜想决定电容大小的因素，并从探究平行板电容器来验证猜想，得出电容的决定式。

六、教学过程

新课引入

初中我们学了简单电路，在这册书中又学习了电场，能否用你们已有的电学知识让电流表的指针偏转？（学生能想到用电源，让学生来演示）

教师继续提问：除了电源以外还有其它办法吗？

教师演示电容器放电，请学生思考电容器与电源的共同特点

能储存电能，来引入新课

引出课题：“电容器电容”

一、电容器

请同学自己拆一个纸质电容器来了解电容器的构造。

1、电容器的构造

在两个相互靠近的导体叫做电容器的两个极板

中间夹上一层绝缘物质（也叫电介质）

从两极板引出两条引线

在两个相隔很近又彼此绝缘的导体就可以看成是一个电容器。

2、电容器的工作原理

演示充放电实验，电路如图：

(1)演示实验一：演示电容器的充放电过程，将s掷a，用1．5V干电池对3300uF的电容器充电，然后将s掷b，观察放电时间现象；

动画演示充电过程

思考1：电荷为什么会移动？而且还要绕远路？（电视差，绝缘）

思考2：充完电后为什么又没有电荷移动了？（电视差相等）

思考3：充电后电容器两极板的带电特点（带等量异种电荷）

思考4：电容器的带电量是指（一个极板所带电量的绝对值）

思考5：充电过程中能量是如何转化的？（电能转化为电场能）

动画演示放电过程

思考1：放电后两极板上的电荷哪去了？（相互中和，电容器不带电）

思考2：充电过程中能量是如何转化的？（电场能转化为其它形式的能）

小结电容器的工作原理：

电容器充电后可以储存电能，需要时再将电场能释放出来！

回顾放电实验思考：电容器能存储多少电荷？

为表征电容器容纳电荷本领的大小我们引入一个新物理量“电容”

二、电容

演示实验：

实验原理：将电解电容充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量。

(1)演示实验一：演示对同一个电容器，电荷量与电压的关系。

将s掷a，用1．5V干电池对3300uF的电容器充电，然后将s掷b，记下放电时间t。；然后用3.0V的电池，重复实验，记下放电时间t₁，比较t₀和t₁

思考：同一个电容器在不同电压下贮存电荷是不是一样多？哪次多？为什么？可以得到什么结论？

结论：同一个电容器，电压不同充的电量不同。

(2)演示实验二：演示电压相同时，不同的电容，容纳的电荷量的多少。

将s掷a，用3V的电压对1000uF的电容器充电，再将s掷b，记下放电时间t₂，比较t₁和t₂。

结论：相同的电压，不同的电容，容纳的电荷量是不同的。

(3)将s掷a，用4.5V的电压对1000uF的电容器充电，再将s掷b，记下放电时间t₃。

将数据填入下表：

电容器编号	组	充电电压（U/V）	充入电量Q（t/s）	Q与U的比值
电容1	1
电容1	2
电容2	3
电容2	4

分析表中数据思考：哪组数据可以反应电容器容纳电荷的本领？

在(1)、(2) 、(3)的基础上得出：电容器容纳电荷的本领不能只用Q一个量来反应，需要同时考虑Q和U，相同电压下的Q才能反应电容器容纳电荷的本领。且同一个电容器Q/U不变，不同的电容器Q/U不同，可见Q/U可以反映电容器容纳电荷的本领

引出电容的概念：

电容定义：

电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值反映了电容器存储电荷的本领。物理学中把电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值叫做电容器的电容

定义式：C=Q/U

单位：法拉符号：F

1F=1C/V

1F=10⁶μF=10¹²pF

那么电容器的电容是不是与电量成正比，与电压成反比？

比较刚实验中的两个电容，同一电容器充不充电，是否充满，电容器贮存的本领不变。电容器的电容与其带电量和电压无关。

哪么电容器的电容到底与什么因素有关呢？

（研究最简单的电容器）

三、平行板电容器

1、展示说明什么是平行板电容器。

2、平行板电容器的电容的大小到底由哪些因素决定呢？

学生根据电容器内部构造猜想：平行板电容器的电容大小可能与两极板正对面积S、绝缘材料的介电常数ε、两极板间距离d有关。

3、如何用实验来验证它们之间的关系呢？

实验中采取什么方法？需要测什么物理量？需用哪些实验器材？如何操作实验？

师生共同讨论后，老师演示实验

实验1、保持Q和d不变，研究C和S的关系

-------发现S越小，U越大；根据C=Q/U，说明C越小

实验2、保持Q和S不变，研究C和d的关系

-------发现d越大，U越大；根据C=Q/U，说明C越小

实验3、保持Q，S和d都不变，研究C和电介质的关系

-------发现插入电介质后，U减小；根据C=Q/U，说明C变大

理论研究指出：平行板电容器的电容与极板的正对面积S成正比，跟两极板间的距离成反比，与介质的介电常数ε成正比

理论与精确实验表明

电容的决定式： C=

四、常用电容器（展示图片认识常用电容器）

学生带着以下问题阅读“常用电容器”，

1、常用电容器有哪些？

2、可变电容器如何来改变电容的？

3、什么是电容器的击穿电压和额定电压？两者有何关系？

五、课堂小结

1、什么是电容器？

2、电容的定义、定义式。

3、平行板电容器的决定式。

六、作业

1、阅读“电容式传感器”。

2、每位同学发挥自己的想象，动手做一个电容器，电容越大越好。

编辑：圆叶

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