电容器的电容教学设计

第一章静电场第8节电容器的电容的教学设计王永会张世齐一、教材分析：（1）、本节内容是学完匀强电场相关知识的一个重要应用，同时也是为下节学习带电粒子在匀强场中的运动打下基础，因此起到承上启下的作用。另一方面，实际生活中许多电器中都会用电容器，所以本节内容在整个电学中占很重要的地位。（2）、电容器是生活中十分常见的电学元件，作为一名高中学生认识电容器非常有必要。（3）、本节的教学重点定位于对电容概念的理解及电容器应用上，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。二、教学目标1、知道什么是电容器，知道电容器充电和放电及其能量转换；2、知道电容器电容的概念及定义式，能用来进行有关的计算；3、知道平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题。4、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；5、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。三、教学重点：1、电容器的定义及其表达式，及相关计算；2、探究平行板电容器的电容与那些因素有关；四、教学难点：探究平行板电容器的电容与那些因素有关；五、教学过程：（一）情境导引我们用相机照相时，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]在我们的日常生活中，哪些电器中用到了电容器？教师用课件展示各种电器图片。（二）问题导学教师提问：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？1、电容器[教师活动]出示一纸质电容器并将其拆开（破旧洗衣机上有的），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[教师活动]任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。教师问题：给学生出示相距一定距离的两金属板，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。教师提问：具有这样结构的设备为什么能装电荷？学生回答：电荷异性相吸组成电场能。[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]图1当S接a时,电流表指针发生偏转。图2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：[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]（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。[思考讨论]独立思考后回答下题，可以看书寻找答案。（1）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abab（2）充放电电流方向与电荷定向移动的方向的区别？学生回答：电流方向与电荷定向移动方向相反[教师活动类比探究]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】2、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。[教师活动]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：F1F＝C/V1F＝106μF＝1012pF[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。[课堂练习]1、下列说法中正确的是（）A、电容器所带的电荷越多，电容就越大B、电容器两极板间电压越高，电容就越大C、电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一定增加一倍D、电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量E、平行板电容器保持带电量不变而增大板距时，两板间电压要减小F、平行板电容器一板带电＋Q，另一板带电－Q，则此电容器不带电[教师板书]3、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)介绍实验装置：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)实验探究过程：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↑d↑偏角↑U↑C↓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↓S↑偏角↓U↓C↑丙、保持Q、S、d都不变，两极板间插入绝缘介质现象：插入电介质偏角↓U↓C↑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，kdSC4；当板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的r倍，即kdSCr4[学生活动]阅读课本，了解几种电介质的介电常数。[课堂练习]如图所示，平行板电容器的一个极板与静电计的金属杆相连，另一个极板与静电计的金属外壳相连．给静电计充电后，静电计指针偏转一个角度．以下几种情况中能使静电计偏角增大的是（）A．减小两极板间的距离B．增大两极板间的距离C．减小两极板正对面积D．在两极板间插入介电常数较大的电介质4、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符号。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。③符号：分析C=Q/U结论C与d反相关分析C=Q/U结论C与d正相关分析C=Q/U结论C与电介质有关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．课后练习：（三）总结提升：[思考总结]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；3、通过互联网、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；4、收集常见电容式传感器的资料，分析说明其工作原理；[过关检测]1、关于电容器，下列中说法正确的是：（）A、由UQC可知，一只电容器带电量越大，它的电容就越大B、对一固定的电容器，它的带电量跟它两极板间所加电压的比值保持不变C、电容器的带电量Q为两极板所带电荷量的总和D、两个相互靠近又彼此绝缘的导体就构成一个电容器2、如图所示，若将平行板电容器的A、B两板稍微错开些，使正对面积减小的过程中，电阻R中将：（）A、会有瞬时向右的电流B、会有瞬时向左的电流C、不会有电流通过RD、无法判断电流方向六、板书设计：电容器的电容一、电容器：1、概念：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。2、电容器的充放电：二、电容器的电容：1、定义：2、定义式：C=Q/U，C不由Q、U决定3、单位：法拉符号：F1F＝C/V1F＝106μF＝1012pF三、平行板电容器的电容介质，rkdSCr4电介质介电常数r四、常用电容器七、教学反思：