高中物理人教版1第一章靜電場第8節(jié)電容器的電容 電容器電容教學(xué)設(shè)計

《電容器電容》教學(xué)設(shè)計1.設(shè)計思想1、“從生活走向物理，從物理走向社會”。力求貼近學(xué)生生活，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過探索物理現(xiàn)象，揭示隱藏在其中的物理規(guī)律，在這個過程中提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。針對學(xué)生對電容器不熟悉的情況，本節(jié)課通過學(xué)生親自參與課堂實驗了解體會電容器的功能特點，不僅使學(xué)生了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而且為后面研究“影響平行板電容器電容大小的因素”做好了準(zhǔn)備。通過演示實驗，使學(xué)生初步認(rèn)識到電容器是一個能容納電荷的電學(xué)元件。而電容器的電荷量的測量是一個難點，故設(shè)計采用了電流傳感器，運用積分的思想，結(jié)合i-t圖象，測出電荷量，這樣使由原來的定性描述變?yōu)槎繙y量，進(jìn)而通過學(xué)生對同一電容器在不同電壓下所帶電荷量以及不同電容器在同一電壓下所帶電荷量的比較，切實體會到電容器電量與電壓之比即電容是描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。2、“注重科學(xué)探究，提倡教學(xué)方式多樣化”?！把芯坑绊懫叫邪咫娙萜麟娙荽笮〉囊蛩亍钡膶嶒灧桨?，采取兩種方案并行，一種為教材中提供的采用平行板電容器與靜電計作為實驗器材，平行板電容器帶電量不變，通過控制變量法，分別只改變電器的正對面積，極板間距，或電介質(zhì)，通過觀察靜電計指針偏角大小來反映兩板電勢差的變化，從而進(jìn)一步說明電容器電容的大小的定性變化。第二組學(xué)生實驗，我準(zhǔn)備了一些平行板電容器（家庭裝修中常用的吊頂材料兩塊純鋁扣板）和數(shù)字萬用表，利用這些器材可以定量地改變平行板間距及正對面積，從而基本得到電容與極板正對面積和板間距和不同電介質(zhì)的定量關(guān)系。3、本節(jié)課通過實驗讓學(xué)生進(jìn)一步體驗了“比值定義法”和“控制變量法”在物理學(xué)上的應(yīng)用，讓學(xué)生體會到物理知識的探究過程也是學(xué)習(xí)物理思想、方法的過程。4通過親歷實驗探究過程，得到實驗結(jié)論，使學(xué)生體驗學(xué)習(xí)的樂趣和戰(zhàn)勝困難、解決問題后的成就感，同時也使學(xué)生認(rèn)識到要想解決問題就要不斷思考與創(chuàng)新。2.教學(xué)背景分析一、教材的地位和作用《電容器電容》是電場一章的重點和難點，在教材中占有重要地位。它是學(xué)完勻強電場后的一個重要應(yīng)用，也是后面學(xué)習(xí)交流電路（電感和電容對交流電的影響）和電子線路（電磁振蕩）的預(yù)備知識，在教材中起承上啟下的作用。電容器部分知識的綜合程度很高，不但能夠?qū)㈦妱莶?、場強、電場力、電勢能等電場的知識結(jié)合在一起，進(jìn)行動態(tài)分析與計算；還能與電路分析結(jié)合在一起，判斷電流、電壓的變化；甚至根據(jù)板間距、正對面積、介質(zhì)的變化，與傳感器部分也有聯(lián)系，所以本節(jié)內(nèi)容對學(xué)生來說有一定的難度。二、學(xué)習(xí)者情況分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電場、電路的基本知識，尤其是電場的內(nèi)容，內(nèi)容較抽象，與生活實際聯(lián)系較遠(yuǎn)，學(xué)習(xí)上有一定的畏難情緒，而電容器正是電場知識的應(yīng)用，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。前面學(xué)習(xí)的電場強度、電勢差等概念，也是利用的比值定義法，在本節(jié)課，有助于加深對電容定義式的確立與理解。經(jīng)過高一階段的力學(xué)知識的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備一定的分析能力，尤其是大小變化的動態(tài)分析，對于學(xué)習(xí)電容的決定關(guān)系做好了準(zhǔn)備。3.教學(xué)目標(biāo)(含重、難點)一、本節(jié)課教學(xué)目標(biāo)如下：1．知識與技能：（1）知道電容器的概念，認(rèn)識常見電容器，通過實驗感知電容器的充、放電現(xiàn)象；（2）理解電容的概念及定義方法，掌握電容的定義、公式、單位；（3）通過實驗了解影響平行板電容器電容大小的因素，了解平行板電容器的電容公式，知道改變平行板電容器電容大小的方法。2．過程與方法：（1）通過探究電容器的電荷量與電勢差之間的關(guān)系，進(jìn)而體驗比值定義法；（2）通過對不同實驗方案的設(shè)計，體驗物理學(xué)研究常用的方法——控制變量法；（3）通過電流傳感器、電壓傳感器的使用，了解數(shù)字化實驗設(shè)備的基本操作。3．情感、態(tài)度與價值觀：（1）通過參與整個探究過程，體驗科學(xué)探究的歷程；（2）通過實驗，可以增強學(xué)生在探究及實驗過程中合作交流的團(tuán)隊意識，同時也使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識到物理學(xué)給人們生活帶來的進(jìn)步，從而增強了學(xué)生學(xué)好科學(xué)文化知識的信心和毅力；（3）通過實驗的改進(jìn)與創(chuàng)新，體會物理與生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。二、教學(xué)重點：1．電容的定義及定義式；2．平行板電容器電容的決定式三、教學(xué)難點：1．確立電容的概念；2．平行板電容的大小影響因素及其大小探究。四、教學(xué)器材手搖起電機、自制水杯電容器、成品電容器（450V200μF）、平行板電容板、靜電計、金屬板（鋁扣板）、PVC塑料板、電容表、導(dǎo)線、靈敏檢流計、單刀雙擲開關(guān)、干電池、電解電容、電子蜂鳴器等。

教學(xué)流程示意導(dǎo)入：學(xué)生參與導(dǎo)入：學(xué)生參與“水杯”電震實驗演示拆解電容器，觀察其結(jié)構(gòu)演示拆解電容器，觀察其結(jié)構(gòu)引導(dǎo)分析：了解電容器的充放電過程（蜂鳴器實驗引導(dǎo)分析：了解電容器的充放電過程（蜂鳴器實驗大電容火花放電實驗）電容器充放電示教板演示，觀察電容器充放電電流電壓的變化關(guān)系電容器充放電示教板演示，觀察電容器充放電電流電壓的變化關(guān)系實驗分析：電荷量和電勢差的關(guān)系實驗分析：電荷量和電勢差的關(guān)系歸納總結(jié)：得到電容定義式歸納總結(jié)：得到電容定義式學(xué)生猜想：影響平行板電容器電容的因素學(xué)生猜想：影響平行板電容器電容的因素實驗探究：得到定性關(guān)系，半定量關(guān)系實驗探究：得到定性關(guān)系，半定量關(guān)系歸納總結(jié)：平行板電容器電容的表達(dá)式歸納總結(jié)：平行板電容器電容的表達(dá)式電容器的簡單應(yīng)用電容器的簡單應(yīng)用小小結(jié)作業(yè)：學(xué)生自己動手制作電容器、上網(wǎng)查閱電容器的作用作業(yè)：學(xué)生自己動手制作電容器、上網(wǎng)查閱電容器的作用教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖時間安排創(chuàng)設(shè)情境引入新課出示教師自制的“水杯電容器”，讓學(xué)生先觀察這個改造的“水杯”的結(jié)構(gòu)，中間是一只普通的水杯，內(nèi)側(cè)和外側(cè)分別是一張錫箔紙。提問：水杯能裝水，老師的這個經(jīng)過改造的水杯，能裝電嗎？教師利用感應(yīng)起電機為“水杯電容器”充好電。請四位同學(xué)上臺前來，并排站，手拉手，第一位同學(xué)拿著“水杯”的外側(cè)，并讓第四位同學(xué)伸出手摸“水杯”的內(nèi)側(cè)。四名學(xué)生幾乎同時跳起來，身體有被過電的一剎那。讓學(xué)生說說他的感受。改進(jìn)課本上的演示實驗，利用電流流過身體的感官刺激引起學(xué)生的關(guān)注，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)本節(jié)課的興趣，親身體驗電容器容納電荷電能的功能。3分鐘電容器的構(gòu)造和作用電容器充放電實驗實驗觀察分析傳感器演示電容器的充放電過程電容的定義式影響電容大小的因素定性或半定量探究指導(dǎo)學(xué)生觀察拆開的實物電容器，教師出示拆開電容器的實物。觀察拆開電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，了解實際電容器的真正結(jié)構(gòu)。真正了解電容器的內(nèi)部構(gòu)造2分鐘出示成品大電容器450V200μF，演示大電容器的充電與放電過程，利用直流高壓電源為電容器充電，然后用螺絲刀將電容器的兩極短接，實驗現(xiàn)象為火花迸出，聲響巨大。讓學(xué)生利用桌面上提供的干電池，電容器，電子蜂鳴器，練習(xí)使用電容器使電子蜂鳴器發(fā)出聲音。觀察大電容的充放電現(xiàn)象，留下深刻的印象，強烈感知電容器的功能：容納電荷，儲存能量。直觀了解電容器的充放電過程，為下一步分析電容器的充放電過程做準(zhǔn)備。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強學(xué)生的感官刺激。親自動手，體會電容器的充放電，激發(fā)興趣，鍛煉動手能力，體驗物理實驗的樂趣。2分鐘2分鐘分析電容器的充放電過程，出示示教板，利用電流傳感器來記錄電容器的充放電電流-時間圖像。介紹電流傳感器。積極思考，了解電容器在電路中的作用，觀察電容器的充放電過程，理解充放電電流-時間圖像。了解電容器在充放電過程中的i-t圖以及u-t圖像以及其物理意義。提出問題：怎樣測得電容器的電荷量。電容器的帶電量與兩板電勢差存在什么關(guān)系？演示實驗1：測量A電容器不同電勢差時對應(yīng)電荷量演示實驗2：測量B電容器不同電勢差時對應(yīng)的電荷量提出問題：通過數(shù)據(jù)分析可以得到什么結(jié)論。通過改變電容器的兩板電勢差，發(fā)現(xiàn)電容器的帶電量不同，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，同一電容器的這個比值相等，而不同電容器的這個比值不同。積極思考討論，回答問題。觀察圖像的特點，思考電流-時間圖像與坐標(biāo)軸所圍成的面積具有什么物理意義。觀察實驗，分析數(shù)據(jù)，總結(jié)規(guī)律，得到電容的物理概念。類比：把電容器容納電荷的物理過程與往水杯里盛水的物理過程類比。往同一水杯里灌水，水的體積與液面上升的高度成正比，而對于不同的水杯，這個比值一般不同，這個比值其實就是水容器的橫截面積，它反映了不同水容器的盛水的本領(lǐng)不同。于是類比出，電容器的帶電量與電容器兩板的電勢差之比反映了電容器的容納電荷的本領(lǐng)。鍛煉學(xué)生分析問題總結(jié)問題的能力，學(xué)習(xí)新型數(shù)字化實驗室儀器的使用，體會數(shù)字化儀器的功能和便捷。遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，分解實驗過程，使學(xué)生逐步深入理解引入電容的意義18分鐘總結(jié)電容的定義式，介紹單位。得到電容的概念，體會比值定義法，對電容的單位有初步的感知。知識遷移能力提出問題：思考電容的大小與哪些因素有關(guān)？通過觀察平行板電容器，思考影響因素。學(xué)生提出：平行板電容器的電容大小可能與正對面積，兩極板間距，和電介質(zhì)有關(guān)。培養(yǎng)學(xué)生觀察分析能力了解電容表的使用方法了解靜電計的使用方法指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗設(shè)計提出問題：自己選擇器材，設(shè)計方案，探究影響電容大小的因素。經(jīng)過更精確的定量實驗可以確定，平行板電容器的電容C跟相對介電常量成正比，跟極板正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。即絕緣體也叫電介質(zhì)，介電常數(shù)是衡量絕緣性能的，相對介電常數(shù)是一個比值，真空為1，空氣近似為1，插入電介質(zhì)，可以減小電容的體積，增大電容量，提高耐壓值。在猜想的基礎(chǔ)上設(shè)計實驗方案，進(jìn)行探究。研究方法：控制變量法。記錄現(xiàn)象d↑→U↑→C↓d↓→U↓→C↑S↑→U↓→C↑S↓→U↑→C↓插入→U↓→C↑拔出→U↑→C↓分析總結(jié)，理解式中各量的物理意義。分析數(shù)據(jù)，得到平行板電容器的電容與影響因素間的關(guān)系式。介紹相對介電常數(shù)，和電解質(zhì)的種類有關(guān)。介紹靜電計、電容表，為后面的實驗探究做好鋪墊，降低學(xué)生的實驗難度培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力和動手操作能力鍛煉學(xué)生的分析總結(jié)能力培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力和動手操作能力鍛煉學(xué)生的分析總結(jié)能力10分鐘展示幾種常見的電容器介紹生活中幾個電容器的作用的案例：照相機、鍵盤、手機觸摸屏中的電容的應(yīng)用。1、儲能元件例如閃光燈。充電時把電能轉(zhuǎn)化為電場能放電時把電場能轉(zhuǎn)化為其他形式能量2、傳感器S、d或ε發(fā)生變化時，都會引起電容的變化，電容變化會引起Q或U的變化，這樣就將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。分析實例：若保持U不變找到這些電容器的兩極、板間距、正對面積以及介質(zhì)，分析變化過程觀察了解閃光燈的工作時間極短，工作電流極大，一般的電池難以勝任，故采用一顆大電容為其供電，可以很好的解決這個問題。d↓→C↑→Q↓存在放電電流插入→C↑→Q↑存在充電電流液面高，S↑→C↑→Q↑開闊學(xué)生視野，聯(lián)系生活實際，物理和現(xiàn)實生活生產(chǎn)緊密相連。在應(yīng)用中運用電容器的知識，進(jìn)行動態(tài)判斷。7分鐘讓學(xué)生自己總結(jié)本節(jié)的知識和方法，加強學(xué)生的知識整合能力，加深學(xué)生對知識的理解課堂小結(jié)，分享交流，通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)會了什么。分享交流，合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力。3分鐘作業(yè)1.讓學(xué)生實際動手制作一個電容器；2.上網(wǎng)查閱電容器在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。3.完成教材33頁1-3題。板書設(shè)計電容器電容電容器1.構(gòu)造：極板電介質(zhì)三、平行板電容器的電容2.符號：3.帶電量:四、電容器的應(yīng)用二、電容1.定義：2.定義式：QUOTEC=QUC=Q學(xué)習(xí)效果評價設(shè)計內(nèi)容評價問題難度能識別電容器容易能說出電容器的結(jié)構(gòu)容易能說出電容器上數(shù)字的含義容易能說出電容的定義一般能說出電容的決定因素一般能區(qū)分定義式與決定式一般能進(jìn)行初步的動態(tài)分析較難能判斷電容類傳感器工作過程較難能否進(jìn)一步查詢電容相關(guān)知識較難本教學(xué)設(shè)計與以往或其他教學(xué)設(shè)計相比的特點1、創(chuàng)設(shè)問題情境，調(diào)動學(xué)生探究積極性，提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)在教學(xué)過程中，以三個問題為主線，依次引導(dǎo)學(xué)生深入思考電容的結(jié)構(gòu)、電容的定義以及電容的決定因素。根據(jù)生活實際，按照學(xué)生的認(rèn)識規(guī)律，從什么是電容，電容有什么作用入手，引起學(xué)生的興趣；再到