2020屆高中物理 第8節(jié) 電容器與電容教學(xué)過程二 新人教版選修3-1

第8節(jié)、電容器與電容 新課教學(xué)過程二新知學(xué)習(xí)一、電容器提出問題：既然電容器是一種應(yīng)用廣泛的電學(xué)元件，那么它有什么作用呢？1電容器的作用：儲存電荷提出問題：電容器為什么能儲存上電荷？2電容器的構(gòu)成活動：解剖實(shí)物（啟輝器上的電容器）或展示圖片，了解電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)板書：構(gòu)成極板 電介質(zhì)引導(dǎo)學(xué)生舉例：如兩位相互靠近的同學(xué)；并行的兩根導(dǎo)線；靜電計(jì)（金屬桿、金屬外殼）等。出示：平行板電容器（最簡單最基本的電容器）說明：任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成一個(gè)電容器。提出問題：怎樣才能讓電容器儲存上電荷呢？3電容器的充電和放電過程演示：電容器的充電和放電（25V、2200F的電容器、學(xué)生電源）充電 放電放電 放電（現(xiàn)象：放電時(shí)火花四濺伴有響聲）電源電壓分別為10V、16V時(shí)，比較電容器所帶的電荷量Q。展示動畫：分析電容器充、放電過程的特點(diǎn)（電流方向及大小的變化；電荷量的變化、兩極板間電勢差的變化；充、放電過程的能量轉(zhuǎn)化）小結(jié)：電容器是一種儲存電荷的容器，也是一個(gè)儲能的元件。二、電容提出問題：既然電容器能夠儲存電荷，那么如何來描述電容器儲存電荷的這種能力呢？我們知道，一個(gè)電容器所帶的電荷量Q跟兩極板間的電勢差U有關(guān)系，兩者有怎樣的定量關(guān)系呢？演示：研究電容器Q與U的關(guān)系原理：將電解電容器(25V、2200F)充電后，經(jīng)過石英鐘放電，通過指針顯示的放電時(shí)間的長短來半定量顯示容納的電荷量。充電電壓U/ V充入電荷量Q(t/s)Q/U1.53.0結(jié)論: 一個(gè)電容器所帶的電荷量Q隨兩極板間的電勢差U的增大而增大。進(jìn)一步的精確實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)電容器所帶的電荷量Q與兩極板間的電勢差U正比即比值Q/U是常量；不同的電容器，比值Q/U一般是不同的?？梢?，比值Q/U反映了電容器儲存電荷的本領(lǐng)大小。1定義：電容器所帶的電荷量跟它的兩極板間的電勢差的比值，叫做這個(gè)電容器的電容。2定義式：3單位：法拉（F） 提出問題：用比值定義物理量是物理學(xué)常用的研究方法。前面學(xué)到過哪些用比值定義的物理量？（E=F/q =Ep/q R=U/I ）展示：電荷量Q與電勢差U的關(guān)系圖像（ Q-V圖）思考討論：電容器的電容 C與Q成正比，與U成反比，這種說法正確嗎？引導(dǎo)：我們知道導(dǎo)體的電阻與電流、電壓無關(guān)，由導(dǎo)體本身的結(jié)構(gòu)決定。同樣道理，電容C也與Q、U無關(guān)，是由電容器的本身結(jié)構(gòu)決定的。過渡：電容器的電容大小與哪些因素有關(guān)呢？平行板電容器是最簡單最基本的電容器，幾乎所有的電容器都是平行板電容器的變形，我們就先來研究它。三、平行板電容器的電容實(shí)驗(yàn)探究：影響平行板電容器電容大小的因素1）猜想與假設(shè)：（出示已解剖的卷制而成的紙介質(zhì)電容器；各種介質(zhì)的電容器）引導(dǎo)學(xué)生猜想：正對面積；極板間距；電介質(zhì)種類2）原理： （ Q一定）3）器材：平行板電容器；靜電計(jì)（電勢差計(jì)）；帶電體（塑料管）；導(dǎo)線兩根。介紹靜電計(jì)的結(jié)構(gòu)、作用（測量導(dǎo)體間的電勢差，張角越大，電勢差越大）4）裝置圖：5）操作步驟：（控制變量法）（1）保持Q和d不變，改變S判斷C的變化；（2）保持Q和S不變，改變d判斷C的變化；（3）保持Q、S、d都不變，插入電介質(zhì)后判斷C的變化。6）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（結(jié)合動畫課件進(jìn)行小結(jié)）板書：1影響平行板電容器電容大小的因素：極板的正對面積S 、極板距離d、 電介質(zhì)種類2平行板電容器的電容公式：Cr為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)，k為靜電力常量閱讀：幾種常見電介質(zhì)的相對介電常數(shù)表四、常用電容器固定電容器（聚苯乙烯電容器、電解電容器）可變電容器展示：各種電容器，講解電解電容器的極性，可變電容器的定片、動片及改變電容大小的原理，介紹常用電容器的符號，以及額定電壓和擊穿電壓的概念。反饋練習(xí)1將一個(gè)電容為C的平行板電容器接在一個(gè)電壓為U的電池上。電容器每個(gè)極板所帶的電荷量是多少？保持與電池的連接，使兩極板間的距離減半，每個(gè)極板的電荷量是多少？斷開與電池的連接后，使兩極板之間的距離減半，兩極板間的電勢差是多少？（講解分析過程。最后引導(dǎo)學(xué)生歸納電容器的兩種接法，以及處理方法。）2C、U、E怎樣變化？ C、Q、E怎樣變化？3證明:一個(gè)無介質(zhì)的平行板電容器,兩極板之間的電場強(qiáng)度只與極板所帶的電荷量及極板面積有關(guān),與兩極板的距離無關(guān)。拓展應(yīng)用課堂小結(jié)請學(xué)生談?wù)剬W(xué)習(xí)的收獲（包括學(xué)習(xí)的知識和方法等）知識：電容的概念、影響電容大小的因素方法：類比法、比值法、控制變量法等布置作業(yè)：1、3、4板書設(shè)計(jì)電容儲存電荷電容器（極板、電介質(zhì)）放電充電儲存電荷的能力定義定義式：C=Q/U單位平行板電容器的電容決定因素公式：C教學(xué)反思本節(jié)課從演示手機(jī)拍照時(shí)的閃光燈閃光讓學(xué)生感受身邊的電容器，激發(fā)學(xué)生對電容器的探究興趣。電容器的充電、放電和電容概念，非常抽象。本課運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn)，主要原理是將電解電容器充電后，經(jīng)過石英鐘放電，通過指針顯示的放電時(shí)間的長短來半定量顯示容納的電荷量，使“電容”這一抽象概念變得直觀、具體，學(xué)生易于理解和接受，學(xué)生的觀察能力和抽象思維能力也得到了培養(yǎng)和提高。實(shí)驗(yàn)的放電現(xiàn)象雖然很直觀，但充電過程瞬間完成，學(xué)生并不了解電容器充電的實(shí)質(zhì)，于是在充放電的教學(xué)環(huán)節(jié)中加入了動畫演示幫助學(xué)生更加直觀的觀察到充放電的全過程，使學(xué)生對充放電有了清晰的認(rèn)識。最后通過教師演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生探究得出平行板電容器電容的影響因素，演示中要加強(qiáng)引導(dǎo)與啟發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生動腦思考能力和探究問題的能力，學(xué)會從物理現(xiàn)象中歸納科學(xué)規(guī)律的方法。在實(shí)驗(yàn)中，若環(huán)境較潮濕，產(chǎn)生靜電的效果會不好，可以用電吹風(fēng)烘干保持器材干燥以確保實(shí)驗(yàn)的成功。