高中物理人教版1第一章静电场第8节电容器的电容 电容器电容教学设计

《电容器电容》教学设计1.设计思想1、“从生活走向物理，从物理走向社会”。力求贴近学生生活，激发学生的学习兴趣，通过探索物理现象，揭示隐藏在其中的物理规律，在这个过程中提高学生的科学素养。针对学生对电容器不熟悉的情况，本节课通过学生亲自参与课堂实验了解体会电容器的功能特点，不仅使学生了解其内部结构，而且为后面研究“影响平行板电容器电容大小的因素”做好了准备。通过演示实验，使学生初步认识到电容器是一个能容纳电荷的电学元件。而电容器的电荷量的测量是一个难点，故设计采用了电流传感器，运用积分的思想，结合i-t图象，测出电荷量，这样使由原来的定性描述变为定量测量，进而通过学生对同一电容器在不同电压下所带电荷量以及不同电容器在同一电压下所带电荷量的比较，切实体会到电容器电量与电压之比即电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。2、“注重科学探究，提倡教学方式多样化”。“研究影响平行板电容器电容大小的因素”的实验方案，采取两种方案并行，一种为教材中提供的采用平行板电容器与静电计作为实验器材，平行板电容器带电量不变，通过控制变量法，分别只改变电器的正对面积，极板间距，或电介质，通过观察静电计指针偏角大小来反映两板电势差的变化，从而进一步说明电容器电容的大小的定性变化。第二组学生实验，我准备了一些平行板电容器（家庭装修中常用的吊顶材料两块纯铝扣板）和数字万用表，利用这些器材可以定量地改变平行板间距及正对面积，从而基本得到电容与极板正对面积和板间距和不同电介质的定量关系。3、本节课通过实验让学生进一步体验了“比值定义法”和“控制变量法”在物理学上的应用，让学生体会到物理知识的探究过程也是学习物理思想、方法的过程。4通过亲历实验探究过程，得到实验结论，使学生体验学习的乐趣和战胜困难、解决问题后的成就感，同时也使学生认识到要想解决问题就要不断思考与创新。2.教学背景分析一、教材的地位和作用《电容器电容》是电场一章的重点和难点，在教材中占有重要地位。它是学完匀强电场后的一个重要应用，也是后面学习交流电路（电感和电容对交流电的影响）和电子线路（电磁振荡）的预备知识，在教材中起承上启下的作用。电容器部分知识的综合程度很高，不但能够将电势差、场强、电场力、电势能等电场的知识结合在一起，进行动态分析与计算；还能与电路分析结合在一起，判断电流、电压的变化；甚至根据板间距、正对面积、介质的变化，与传感器部分也有联系，所以本节内容对学生来说有一定的难度。二、学习者情况分析学生已经学习了电场、电路的基本知识，尤其是电场的内容，内容较抽象，与生活实际联系较远，学习上有一定的畏难情绪，而电容器正是电场知识的应用，可以有效激发学生的学习兴趣。前面学习的电场强度、电势差等概念，也是利用的比值定义法，在本节课，有助于加深对电容定义式的确立与理解。经过高一阶段的力学知识的学习，学生已经具备一定的分析能力，尤其是大小变化的动态分析，对于学习电容的决定关系做好了准备。3.教学目标(含重、难点)一、本节课教学目标如下：1．知识与技能：（1）知道电容器的概念，认识常见电容器，通过实验感知电容器的充、放电现象；（2）理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义、公式、单位；（3）通过实验了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器电容大小的方法。2．过程与方法：（1）通过探究电容器的电荷量与电势差之间的关系，进而体验比值定义法；（2）通过对不同实验方案的设计，体验物理学研究常用的方法——控制变量法；（3）通过电流传感器、电压传感器的使用，了解数字化实验设备的基本操作。3．情感、态度与价值观：（1）通过参与整个探究过程，体验科学探究的历程；（2）通过实验，可以增强学生在探究及实验过程中合作交流的团队意识，同时也使学生进一步认识到物理学给人们生活带来的进步，从而增强了学生学好科学文化知识的信心和毅力；（3）通过实验的改进与创新，体会物理与生活的紧密联系，激发学习兴趣。二、教学重点：1．电容的定义及定义式；2．平行板电容器电容的决定式三、教学难点：1．确立电容的概念；2．平行板电容的大小影响因素及其大小探究。四、教学器材手摇起电机、自制水杯电容器、成品电容器（450V200μF）、平行板电容板、静电计、金属板（铝扣板）、PVC塑料板、电容表、导线、灵敏检流计、单刀双掷开关、干电池、电解电容、电子蜂鸣器等。

教学流程示意导入：学生参与导入：学生参与“水杯”电震实验演示拆解电容器，观察其结构演示拆解电容器，观察其结构引导分析：了解电容器的充放电过程（蜂鸣器实验引导分析：了解电容器的充放电过程（蜂鸣器实验大电容火花放电实验）电容器充放电示教板演示，观察电容器充放电电流电压的变化关系电容器充放电示教板演示，观察电容器充放电电流电压的变化关系实验分析：电荷量和电势差的关系实验分析：电荷量和电势差的关系归纳总结：得到电容定义式归纳总结：得到电容定义式学生猜想：影响平行板电容器电容的因素学生猜想：影响平行板电容器电容的因素实验探究：得到定性关系，半定量关系实验探究：得到定性关系，半定量关系归纳总结：平行板电容器电容的表达式归纳总结：平行板电容器电容的表达式电容器的简单应用电容器的简单应用小小结作业：学生自己动手制作电容器、上网查阅电容器的作用作业：学生自己动手制作电容器、上网查阅电容器的作用教学过程教师活动学生活动设计意图时间安排创设情境引入新课出示教师自制的“水杯电容器”，让学生先观察这个改造的“水杯”的结构，中间是一只普通的水杯，内侧和外侧分别是一张锡箔纸。提问：水杯能装水，老师的这个经过改造的水杯，能装电吗？教师利用感应起电机为“水杯电容器”充好电。请四位同学上台前来，并排站，手拉手，第一位同学拿着“水杯”的外侧，并让第四位同学伸出手摸“水杯”的内侧。四名学生几乎同时跳起来，身体有被过电的一刹那。让学生说说他的感受。改进课本上的演示实验，利用电流流过身体的感官刺激引起学生的关注，激发学生的学习本节课的兴趣，亲身体验电容器容纳电荷电能的功能。3分钟电容器的构造和作用电容器充放电实验实验观察分析传感器演示电容器的充放电过程电容的定义式影响电容大小的因素定性或半定量探究指导学生观察拆开的实物电容器，教师出示拆开电容器的实物。观察拆开电容器的内部结构，了解实际电容器的真正结构。真正了解电容器的内部构造2分钟出示成品大电容器450V200μF，演示大电容器的充电与放电过程，利用直流高压电源为电容器充电，然后用螺丝刀将电容器的两极短接，实验现象为火花迸出，声响巨大。让学生利用桌面上提供的干电池，电容器，电子蜂鸣器，练习使用电容器使电子蜂鸣器发出声音。观察大电容的充放电现象，留下深刻的印象，强烈感知电容器的功能：容纳电荷，储存能量。直观了解电容器的充放电过程，为下一步分析电容器的充放电过程做准备。激发学生的学习兴趣，加强学生的感官刺激。亲自动手，体会电容器的充放电，激发兴趣，锻炼动手能力，体验物理实验的乐趣。2分钟2分钟分析电容器的充放电过程，出示示教板，利用电流传感器来记录电容器的充放电电流-时间图像。介绍电流传感器。积极思考，了解电容器在电路中的作用，观察电容器的充放电过程，理解充放电电流-时间图像。了解电容器在充放电过程中的i-t图以及u-t图像以及其物理意义。提出问题：怎样测得电容器的电荷量。电容器的带电量与两板电势差存在什么关系？演示实验1：测量A电容器不同电势差时对应电荷量演示实验2：测量B电容器不同电势差时对应的电荷量提出问题：通过数据分析可以得到什么结论。通过改变电容器的两板电势差，发现电容器的带电量不同，进一步研究发现，同一电容器的这个比值相等，而不同电容器的这个比值不同。积极思考讨论，回答问题。观察图像的特点，思考电流-时间图像与坐标轴所围成的面积具有什么物理意义。观察实验，分析数据，总结规律，得到电容的物理概念。类比：把电容器容纳电荷的物理过程与往水杯里盛水的物理过程类比。往同一水杯里灌水，水的体积与液面上升的高度成正比，而对于不同的水杯，这个比值一般不同，这个比值其实就是水容器的横截面积，它反映了不同水容器的盛水的本领不同。于是类比出，电容器的带电量与电容器两板的电势差之比反映了电容器的容纳电荷的本领。锻炼学生分析问题总结问题的能力，学习新型数字化实验室仪器的使用，体会数字化仪器的功能和便捷。遵循学生的认知规律，分解实验过程，使学生逐步深入理解引入电容的意义18分钟总结电容的定义式，介绍单位。得到电容的概念，体会比值定义法，对电容的单位有初步的感知。知识迁移能力提出问题：思考电容的大小与哪些因素有关？通过观察平行板电容器，思考影响因素。学生提出：平行板电容器的电容大小可能与正对面积，两极板间距，和电介质有关。培养学生观察分析能力了解电容表的使用方法了解静电计的使用方法指导学生进行实验设计提出问题：自己选择器材，设计方案，探究影响电容大小的因素。经过更精确的定量实验可以确定，平行板电容器的电容C跟相对介电常量成正比，跟极板正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。即绝缘体也叫电介质，介电常数是衡量绝缘性能的，相对介电常数是一个比值，真空为1，空气近似为1，插入电介质，可以减小电容的体积，增大电容量，提高耐压值。在猜想的基础上设计实验方案，进行探究。研究方法：控制变量法。记录现象d↑→U↑→C↓d↓→U↓→C↑S↑→U↓→C↑S↓→U↑→C↓插入→U↓→C↑拔出→U↑→C↓分析总结，理解式中各量的物理意义。分析数据，得到平行板电容器的电容与影响因素间的关系式。介绍相对介电常数，和电解质的种类有关。介绍静电计、电容表，为后面的实验探究做好铺垫，降低学生的实验难度培养学生实验设计能力和动手操作能力锻炼学生的分析总结能力培养学生实验设计能力和动手操作能力锻炼学生的分析总结能力10分钟展示几种常见的电容器介绍生活中几个电容器的作用的案例：照相机、键盘、手机触摸屏中的电容的应用。1、储能元件例如闪光灯。充电时把电能转化为电场能放电时把电场能转化为其他形式能量2、传感器S、d或ε发生变化时，都会引起电容的变化，电容变化会引起Q或U的变化，这样就将非电学量转化为电学量。分析实例：若保持U不变找到这些电容器的两极、板间距、正对面积以及介质，分析变化过程观察了解闪光灯的工作时间极短，工作电流极大，一般的电池难以胜任，故采用一颗大电容为其供电，可以很好的解决这个问题。d↓→C↑→Q↓存在放电电流插入→C↑→Q↑存在充电电流液面高，S↑→C↑→Q↑开阔学生视野，联系生活实际，物理和现实生活生产紧密相连。在应用中运用电容器的知识，进行动态判断。7分钟让学生自己总结本节的知识和方法，加强学生的知识整合能力，加深学生对知识的理解课堂小结，分享交流，通过这节课的学习，学会了什么。分享交流，合作学习，培养学生的团队合作精神。培养学生归纳总结能力。3分钟作业1.让学生实际动手制作一个电容器；2.上网查阅电容器在生产生活中的应用。3.完成教材33页1-3题。板书设计电容器电容电容器1.构造：极板电介质三、平行板电容器的电容2.符号：3.带电量:四、电容器的应用二、电容1.定义：2.定义式：QUOTEC=QUC=Q学习效果评价设计内容评价问题难度能识别电容器容易能说出电容器的结构容易能说出电容器上数字的含义容易能说出电容的定义一般能说出电容的决定因素一般能区分定义式与决定式一般能进行初步的动态分析较难能判断电容类传感器工作过程较难能否进一步查询电容相关知识较难本教学设计与以往或其他教学设计相比的特点1、创设问题情境，调动学生探究积极性，提高学生科学素养在教学过程中，以三个问题为主线，依次引导学生深入思考电容的结构、电容的定义以及电容的决定因素。根据生活实际，按照学生的认识规律，从什么是电容，电容有什么作用入手，引起学生的兴趣；再到