2019-2020年人教版高中物理选修3-1 第一章 第8节 电容器的电容 教案2.doc

2019-2020年人教版高中物理选修3-1 第一章 第8节 电容器的电容 教案2【教材分析】 本节概念抽象，电容是本章重点概念，也是本章的难点；是对电场相关物理量如场强、电势、电势差的综合应用，也是为以后学习带点粒子在匀强电场中的运动问题打下基础。【学生分析】 对于电容器，广泛应用于电子电路中，学生生活中没有接触经验，缺乏一定的了解。在学习过程中，学生对抽象知识接受过程可能较慢，本科探究思维过程对学生的思维要求较高。本节课通过探究过程，使学生对电容器的基本功能、电容的概念，平行板电容器电容决定因素建立知识体系。【教学目标】(一).知识与技能：1.了解电容器的构造、种类以及电学符号；2.了解电容器在电路中的基本功能充电和放电，和充放电过程中电流与时间的关系；3.掌握电容的定义及物理意义；4.掌握影响平行板电容器电容的因素；5.结合匀强电场有关知识，研究平行板电容器极板间电场与电压、电容、距离等关系。(二).过程与方法：1.培养学生的科学探究能力和抽象思维能力；2.渗透物理的基本方法对比法、控制变量法等。 (三).情感、态度和价值观：1.体验由具体到抽象的探究思维模式，培养学生严谨的科学态度，渗透内因决定事物本质的哲学观点；2.认识生活中的电容器，感受现代科技的不断进步对人类生活的影响。【教学重点难点】 1.电容的概念和影响平行板电容器的电容的因素是本节教学中的重点。2.学生不常接触电容器，缺少实际知识，在接受本节课讲授内容时有一定困难，探究过程中的分析方法和帮助学生在理解基础上分析解决问题是教学中的难点。【教学媒体和教具】各种电容器若干(其中包括一些可拆纸质电容器) 电容器展示板 计算机 数据采集器 电压传感器 电流传感器 静电计 带绝缘支架的导体圆板（两个） 起电机 电介质板（泡沫塑料板） 示教用各种电容器 带闪光灯的照相机【教学流程】教学内容教师的组织和引导学生活动教学意图一创设情景，引入新课二新课教学1、电容器提出问题提问思考建立概念，引出新的物理量电容。处理图像处理数据2、电容3、平行板电容器的电容决定因素演示：照相机闪光灯阐述：这是电容器的放电是灯泡发光。指导学生观察实验桌上的各种电容器,并拆开纸制电容器看其构造。简单介绍：电子电路中都包含大量电容器，其基本功能就是充电放电以及对交流直流的不同效果。问题一：电容器的功能动画演示：电容器的充放电过程电流方向充电：实验电路图指导学生观察屏幕上的动画，关注电源的正负极、电容器的上下极板的极性、电流表的指针方向。电流方向放电：实验电路图指导学生观察屏幕上的动画，关注电源的正负极、电容器的上下极板的极性、电流表的指针方向。在我们的生活中，也有相似的功能，可以装东西，也可以倒东西。衡量这种器件存储物品功能的物理量有哪些？决定因素是什么？阐述：参考书本29页图1.8-3杯子可以装水，对于电容器，则是存储电荷的装置。对于杯子，我们可以用容积来反映其装水能力，容积的大小跟杯子的截面积和深度有关系。 电容器的电容用电容这个物理量来表示电容器存储电荷本领。电容越大，存储电荷的本领越大。这个物理量该如何定义呢？演示实验：1、计算机，数据采集器，电压传感器，电流传感器，电源（8V），电容器（470F，1100F），电阻，开关（单刀双掷），导线等。2、电路图3、将电压传感器和电流传感器接入数据采集器并连接到计算机，投影到大屏幕。进入“TriE信息系统”，对电压传感器和电流传感器校零；4、实验过程：第一步，充电（传感器采集数据至“TriE信息系统”，自动生成电流-时间图象、以及相应的电压）第二步，放电（传感器采集数据至“TriE信息系统”，自动生成电流-时间图象、以及相应的电压）5、数据处理：对于放电过程的图象提出思考，电容器是存储电荷量的装置，从放电的过程，我们如何得知其所带的电荷量呢？提示：若学生仍然不能回答出思路，进一步提示：回忆，利用匀变速直线运动v-t图象研究其位移的过程及方法。面积表示位移匀速直线运动 匀速直线运动图象的面积表示 图象面积表示位移位移x=vt x=vot+vt2 知识迁移面积表示电量 恒定电流的电量 变化电流的电量可以用图象面积 可以用图象面积表示 表示提出思考这样不规则图象如何计算面积呢？提示：数格子法改变电压，重复实验三到四次。记录数据于表格一中，并且引导学生发现规律，或者作Q-U图象。利用图象发现关系充电电压（U/V）充入电量Q（As）Q与U的比值1234阐述：表格中的充电电压即放电过程的起始电压，充入电量即放电过程的起始电量。通过分析，可知， Q与U的比值对于同一个电容器而言是一个定值。换一个电容器，实验一次总结：由此可以发现， Q与U的比值就是我们要找寻的物理，我们定义为电容，用它来反映电容器存储电荷的本领，就像杯子的容积一样。而且这个量不因电压和电量的不同而改变。1、定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板的电势差U的比值，符号C2定义式3单位：法拉（F）1F=10-6F1pF=10-12F阐述：电容的单位由电量和电势差的单位组合而成，国际单位制中基本单位的名称是法拉。收音机里常用电容器的电容从几皮法到几十微法都有。电容描述电容器在容纳电荷方面的特性。4物理意义：电容描述电容器容纳电荷的本领，表示使电容器两极板间的电势差增加1伏所需要的电量。5电容是标量。6比值法定义的物理量，等式左边右边无决定关系。提出问题：电容器的电容由哪些因素决定呢？展示电容器拆开一个纸质电容器，启发学生思考。如何探究：控制变量法，简化电容器平行板电容器，如何测电容？一定要知道电容大小吗？阐述：在电荷量一定的条件下，电压与电容成反比，可以通过测电压间接反映电容器电容随外界因素变化的情况提出方案设计，如何实验方案分析这个方案可行吗？电容器充满电荷，但是电压表会使电荷量中和，因此不可行。介绍静电计：静电计验电器改装，可以通过箔片张角，反映电势高低，但是金属杆和金属外壳彼此绝缘，不会使电荷量中和或流失。1、 保持Q和d不变，改变两板正对面积，观察电势差U的变化，判断电容C的变化；2、 保持Q和S不变，改变两板距离d，观察电势差U的变化，判断电容C的变化3、 保持Q、d和S不变，插入电介质，观察电势差U的变化，判断电容C的变化归纳：平行板电容器的电容决定表达式：介电常数S正对面积d板间距离k静电力常量由本章知，结合匀强电场中，可得：思考：对于平行板电容器，以下两种情况中，E随d增大而变化的情况：（1） S保持接通（2） S接通一段时间后断开观看读出这几种电容器上面的参数。注意单位。 F观看动画、独立思考观看动画、独立思考讨论并举例：装东西的装置，如杯子可以装水等。衡量其存储本领的量叫容积，由杯子个体大小及深浅，截面积等因素决定。思考思考讨论：如何计算电荷量。并讨论提出方法。引发进一步讨论，并由学生提出解决思路和依据。讨论讨论数格子法的精妙之处，进行计算，算出电荷量。并由表格数据发现实验数据所隐藏的重要信息，发现 Q与U的比值对于同一个电容器而言是一个定值。讨论这么做的目的。思考并提出长度（即正对面积），也可能材质，也可能厚度（即距离），以及极板材质等积极思考相互讨论。设计电路思考讨论，分析设计方案的可行性总结归纳：S越大，U越小，C越大总结归纳：d越大，U越大，C越小总结归纳：插入电介质后，U变小，C变大分析电路，思考讨论（1）d增大E减小（2）d增大E不变激发兴趣激发学生的求知欲，为下面做铺垫通过动画模拟让学生从感性上认识电容器的基本功能。进一步让学生产生学习兴趣通过杯子和水类比，引出电容器的功能和衡量该本领的量让学生体会类比思想。演示探究实验，第一教学重点内容，通过实验和思维的探究，培养思考探究能力体会实验方法，如何处理数据培养学生处理数据的能力通过类比回顾运动学微元思想，以及加深对利用图象解决问题的方法。培养学生知识迁移应用的能力。培养学生有效利用图象，学会处理问题的方法，提升物理思维能力。揭示事物规律的普遍性。培养科学思维习惯。加深对比值法定义的物理量的认识。使学生更深入的理解这种定义的特点。本实验的设计主要是让学生对控制变量法的广泛应用有更加深刻的体会。该实验会因天气等因素的影响而效果不好，可以用模拟动画代替，让学生有感性的认识。培养学生的分析能力通过比较使学生认识电压表不是什么样的电压都适合去测，通过与静电计的比较认识这两种测量工具的各有所长展示控制变量法实验过程，体会方法。培养学生总结归纳的能力。前后知识联系，培养分析问题的能力。培养分析实际问题的能力【板书设计】1电容器：电容器是存储电荷的容器，可以充电和放电2电容（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板的电势差U的比值，符号C（2）定义式：，单位：法拉（F）（3）物理意义：电容描述电容器容纳电荷的本领。（4）比值法3平行板电容器的电容决定因素（1）控制变量法（2）【布置作业】课后习题：23。