课外读物第二课时教学设计

第8节 电容器的电容

教学设计

洛阳市市第十二中学

韩敬宽

教案背景：在本节课的活动中，教师将单纯的知识传授转换为学生的自主活动，充分体现学生的主体地位，教师的主导地位。教师在教学中，努力创设适宜学生活动的环境和条件，引导学生分析问题、解决问题，并教会学生学会利用网络学习。

教学课题：高中物理选修3-1

第一章静电场

第8节电容器的电容

教材分析：本节学生会认识电容器这个电学的元件。知道电容器的构成要素、特点和描述电容器的物理量，及常见的电容器，其中平行电容在高考中出现的频率最高。另一方面，实际生活中许多电器中都会用电容器，所以本节内容是教学的关键。

根据本节内容的特点和学生的思维认知特点，本节的教学重点定位于对电容概念的理解应用上，教学难点定位于电容的引入，研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究。

教学方法：为了提高学生学习的兴趣，本节从实际出发引入新课，同时在本节的教学中采用观察法、讲授法、类比法、探究实验法、互动探究法、网络搜索法使学生从各个角度充分认识电容器，可以很好地突出教学重点、突破教学难点。

教学目标

（一）知识与技能

1、知道什么是电容器，知道电容器充电和放电时的能量转换；

2、理解电容器电容的概念及定义式，能用来进行有关的计算；

3、掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。

（二）过程与方法

1、通过影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，体会其中蕴涵的物理方法：控制变量法，能够对问题进行定性分析、定量分析等；

2、能够利用互联网搜索学习新知识。

（三）情感态度与价值观

体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣。

教学过程：

我们用相机照相时，光线不足的时候会打开闪光灯，可大家知道闪光的能量是从哪里来的呢？下图是一种带有内置闪光灯的照相机，相机内装有容量很大的电容器。

不但相机中含有电容器，生活中的许多电器中也都含有电容器。

[学生活动] 利用互联网搜索：在我们的日常生活中，哪些电器中用到了电容器？

教师用课件展示互联网链接图片——电视、电脑、VCD等线路板。

这么多的电器中用到了电容器，电容器是什么样的元件？它的构造、原理和作用有哪些呢？

（一）电容器

[教师活动] 出示一纸质电容器并将其拆开，请大家观察它的构造。

学生汇报观察结果：该元件有两片锡箔(导体)，中间是一层薄纸(绝缘)。 课件展现

[教师板书]

任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。

[教师活动]

给学生出示相距10cm的两金属板，平行相对放置，并提出思考问题：

这套装置能否构成一个电容器？

学生思考后回答：能，两金属板是导体，中间的空气是绝缘物体。

教师总结：这种电容器叫平行板电容器

，其中的绝缘物质为电介质。

[教师演示] 按图连接电路，

提示学生注意观察实验现象：当S接a和接b时，观察电流表指针的偏转情况。

[学生总结] 当S接a时,电流表指针发生偏转。

当S接b时,电流表指针反向偏转。

教师用课件模拟电容器的充放电过程：

（S接a） （S接b）

[学生活动] 观察动画，总结电容器的充放电规律。

[教师点拨学生总结结论并板书] 1．把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板将分别带上等量的异号电荷，这个过程叫充电。

2．当用导线把充电后的电容器两极板接通，导线中也有电流通过，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这一过程叫放电。

注意：我们把一个极板所带电荷量的绝对值叫电容器的所带电荷量Q。

[问题讨论] 独立思考后回答下题，可以看书寻找答案。

有电流就有电流做功，会消耗能量，在充放电过程中能量如何转化的？

学生思考后回答：充电：电源能量 电场能

放电：电场能 其他形式能

[类比探究] 水杯可以盛水，可称为水容器。水杯存水的本领大小由什么决定，电容器储存电荷的本领的由哪些因素决定呢？

【教师板书】

（二）电容

电容：反映电容器储存电荷的本领，用Ｃ来表示。

[学生活动] 如何分析水杯存储水的本领，先独立思考，然后再小组讨论回答下题。 学生思考后回答：可用水量比深度来判断水杯存水的本领。

[学生活动] 先猜想如何表示电容器的电容，然后阅读课本相关内容。

学生回答：电荷量与电压的比值来表示。

[教师总结]

可用电容器所带电量与两板间电压的比值来描述电容器容纳电荷的本领。

学生活动：利用互联网搜索学习电容器的电容与容器所带电荷量Q、电容器两极板间的电势差U的关系是怎么得出来的。思考C与Q、U有关吗，C由Q、U决定吗？

学生思考后回答：C不由Q、U这些外界因素决定，因为C由电容自身决定。

[教师板书] 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，叫做电容的电容。

比值定义式：C=Q/U，C不由Q、U决定

物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量

单位：法拉 符号：F 1F＝C/V 6121F＝10μF＝10pF [学生活动] 电容器的电容与极板间的电压、极板所带的电荷量无关，那与什么因素有关呢？下面我们以平行板电容器为例来研究一下。

[教师板书] (三)平行板电容器的电容

[学生活动] 猜想平行板电容器的电容可能与什么因素有关？

学生回答：可能与极板面积、板间的距离、两板间的绝缘物质有关。 [学生活动] 思考用实验如何来探究电容跟这些因素间的关系？

[师生总结] 采用控制变量法。

[实验步骤]

(1)介绍静电计：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。使用时把它的金属球跟一个导体相连(或者同时接地)，从指针的偏转角度就可以测出两个导体问的电势差。

(2)实验探究

甲、保持极板上的电荷量Q 、S不变，改变平行板两极板的距离d

现象：d↓

偏角↓ U↓

C↑

分析

C=Q/U

C↓

d↑

偏角↑ U↑ 结论

C与d反相关

乙、保持极板上的电荷量Q 、d不变，改变平行板两极板的正对面积S 现象：S↓

偏角↑

U↑ C↓

分析

C=Q/U

↑

S↑

偏角↓

U↓ C丙、保持Q、S、d都不变，两极板间插入绝缘介质

C与电介质有关

现象：插入电介质 偏角↓

U↓

C↑

分析

结论

C=Q/U

⑷从理论角度进行定量研究，表明：

当平行板电容器两极板之间是真空时，CC与d正相关

结论

S；

4kd当板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的r倍，即C[学生活动]

阅读课本，了解几种电介质的介电常数。

rS

4kd(四)常用电容器

[学生活动] 阅读课本认识常见电容器，了解它们的构造和特点。 常见电容器：

(1)分类方法

①按形状分：圆柱形电容器，平行板电容器，球形电容器等。

②按构造分：固定电容器，可变电容器，半可变电容器等。

可变电容器通常是通过改变正对面积或改变极板间距离来改变电容的。

[学生活动] 结合自主学习实践应用——辨认电容器示教板的各个电容属于哪一类。

[学生活动]利用互联网搜索学习电器中的可变电容器都有哪些呢？分别是什么原理呢？

电容器的重要参数：

(1)击穿电压：电容器两极间电压超过某一数值，电介质被击穿，电容器损坏，这个极限电压为电容器的击穿电压。电容器正常工作时的电压应低于击穿电压。

(2)额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压，额定电压低于击穿电压．

(五)回顾总结

1.请同学总结回顾本节所学内容；

2．对照学习目标检查自己的学习情况。

(六)作业：

通过互联网搜索：

1.电视机、电脑中应用的电容器分别是那种类型的，工作原理是什么？

2.收集常见电容式传感器的资料，分析说明其工作原理。

教学反思：本节内容与实际结合较为密切，但是由于时间有限，不能很好地使学生充分的理解电容的工作原理及电容器的应用，不过由于网络的便捷性，有兴趣的学生可以利用网络搜索来进行下一步的学习。