
備課人
學(xué)科
物理
課題
電容器的電容
教學(xué)內(nèi)容分析
作為一種重要的電學(xué)元件,電容器在實(shí)際生活中有著廣泛的應(yīng)用。本節(jié)就要通過(guò)對(duì)電容器的分析引入電容的概念,為后續(xù)的帶電粒子在電場(chǎng)中的加速、偏轉(zhuǎn),以及電路部分含容電路的講解打下基礎(chǔ)。前面章節(jié)的教材已經(jīng)介紹了電荷量、電場(chǎng)強(qiáng)度、電勢(shì)差、電勢(shì)能等物理量及其相互關(guān)系。本節(jié)的內(nèi)容就是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次綜合應(yīng)用。
學(xué)情分析
通過(guò)以往的學(xué)習(xí),學(xué)生已經(jīng)初步掌握了關(guān)于靜電場(chǎng)的基本物理量及其相互的關(guān)聯(lián)。但電容器相對(duì)于以往在初中學(xué)習(xí)過(guò)的各種電學(xué)元件而言對(duì)學(xué)生是非常陌生的,電容器的充、放電過(guò)程也比較抽象,電容的概念更是不容易理解。因此,在本節(jié)課的教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)演示是必不可少的,而將電容器與水容器加以對(duì)比,也能幫助學(xué)生比較順利地理解、掌握知識(shí)點(diǎn)。
教學(xué)目標(biāo)
1、觀(guān)察常見(jiàn)電容器的構(gòu)造,建構(gòu)電容器模型。通過(guò)實(shí)驗(yàn),觀(guān)察電容器在充、放電過(guò)程中電流與電壓的變化,分析電荷量變化及能量轉(zhuǎn)化情況。
2、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究電容器兩極板間電勢(shì)差與所帶電荷量關(guān)系和用物理量之比定義電容的過(guò)程,理解電容概念。知道電容的單位。
3、了解電容器的類(lèi)型、特性及作用。
4、了解影響平行板電容器電容大小的因素。
教學(xué)
重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):
通過(guò)實(shí)驗(yàn)建構(gòu)電容的概念。
教學(xué)難點(diǎn):
通過(guò)實(shí)驗(yàn)建構(gòu)電容的概念。
理解電容器的充、放電過(guò)程。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
新課導(dǎo)入
【提問(wèn)】水可以用容器儲(chǔ)存起來(lái),電荷是不是也可以用一個(gè)“容器”儲(chǔ)存起來(lái)呢?
【展示】圖中的元件就是這樣的“容器”——電容器。電容器是電氣設(shè)備中的一種很重要的元件,在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用。
【提問(wèn)】什么是電容器?它的內(nèi)部構(gòu)造是怎樣的?它是怎樣“裝進(jìn)”和“倒出”電荷的呢?
思考。
觀(guān)察圖片。
思考電容器的工作原理。
提出問(wèn)題,引發(fā)學(xué)生思考,為后續(xù)的對(duì)比分析做鋪墊。
環(huán)節(jié)一
電容器
【講述】在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)(空氣也是一種電介質(zhì)),就構(gòu)成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器,叫做平行板電容器。
【提問(wèn)】相鄰的兩個(gè)同學(xué)是否能構(gòu)成電容器?
→任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都能構(gòu)成電容器。
【講述】電容器的電路圖符號(hào):
電容器的作用:儲(chǔ)存電荷。
【提問(wèn)】如何往電容器內(nèi)“裝”電荷呢?
【播放視頻】電容器的充、放電演示。
【講述】使電容器的兩個(gè)極板分別帶上等量的異種電荷,這個(gè)過(guò)程叫充電。
【提問(wèn)】充電完成后,與充電前相比,電容器有哪些變化?
兩極板帶等量異種電荷;
兩極板間有與電源相等的電壓;
兩極板間有勻強(qiáng)電場(chǎng);
兩極板間儲(chǔ)存有電場(chǎng)能。
【講述】已經(jīng)充電的電容器兩極板上的電荷的中和過(guò)程,叫放電。
【提問(wèn)】充電完成后,與充電前相比,電容器有哪些變化?
兩極板帶電量為0;
兩極板間電壓U=0;
兩極板間場(chǎng)強(qiáng)E=0;
兩極板間無(wú)電場(chǎng)能。
【講述】也可以用傳感器觀(guān)察電容器的充放電過(guò)程。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):
I-t圖像:
→可以用微元法計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的放電量:ΔQ=IΔt
【提問(wèn)】在I-t圖像中,圖像與坐標(biāo)軸所圍面積的含義是什么?
【播放視頻】用傳感器觀(guān)察電容器的放電過(guò)程。
【講述】關(guān)于電容器,需要注意的幾點(diǎn):
充放電時(shí)間極短,充放電完成時(shí),靈敏電流計(jì)的指針不偏轉(zhuǎn),說(shuō)明此時(shí)電路中沒(méi)有電流。
把一個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫做電容器的帶電量,用Q表示。
若保持與電源連接,則板間電壓U不變。
若斷開(kāi)電源,則極板所帶電量Q不變。
【講述】照相機(jī)的閃光燈原理。
照相機(jī)的閃光燈,在不到0.001s的短暫時(shí)間內(nèi)發(fā)出強(qiáng)烈閃光,瞬間電流很大,各種電池都不能承受。在實(shí)際中,常常用電容器幫助閃光實(shí)現(xiàn)它的功能。拍照前用較長(zhǎng)的時(shí)間(一般幾秒)給電容器充電,拍照時(shí)觸發(fā)閃光燈,使電容器通過(guò)燈管瞬間放電,發(fā)出耀眼的白光。然后電源又給電容器充電,為下次閃光做準(zhǔn)備。
【提問(wèn)】既然電容器能儲(chǔ)存電荷,那么如何反映電容器容納電荷的本領(lǐng)大小呢?
類(lèi)比法:類(lèi)比圓柱型水杯容器的儲(chǔ)水。
【提問(wèn)】
①水位每升高h(yuǎn),試比較A、B、C的儲(chǔ)水量;
②哪個(gè)儲(chǔ)水本領(lǐng)大?
③如何反映其儲(chǔ)水本領(lǐng)?
【提問(wèn)】類(lèi)比容器儲(chǔ)水時(shí),用儲(chǔ)水的體積與水面上升的高度之比,即容器的底面積,來(lái)表示其儲(chǔ)水能力,怎樣表示電容器儲(chǔ)存電荷的能力?
了解平行板電容器的結(jié)構(gòu)。
思考。
結(jié)合電容器的定義觀(guān)察并認(rèn)識(shí)電容器的電路圖符號(hào),了解電容器的作用。
思考電容器的工作原理。
觀(guān)看視頻,理解電容器的充、放電原理。
在觀(guān)看視頻的基礎(chǔ)上,逐步分析電容器的充電過(guò)程。
在前面分析的基礎(chǔ)上思考并作答。
在觀(guān)看視頻的基礎(chǔ)上,結(jié)合電容器充電的特點(diǎn),逐步分析電容器的充電過(guò)程。
在前面分析的基礎(chǔ)上思考并作答。
觀(guān)察實(shí)驗(yàn)裝置、電路圖,思考實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
觀(guān)察數(shù)據(jù)圖像,思考數(shù)據(jù)的處理方式,分析圖像的含義。
理解此圖像中微元法的使用方法。
思考并回答:
在I-t圖像中,面積表示電荷量。
觀(guān)看視頻,在上述分析的基礎(chǔ)上理解實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
理解各點(diǎn)的注意事項(xiàng)。
透過(guò)閃光燈的實(shí)例,了解電容器在實(shí)際生活中的廣泛應(yīng)用。
思考。
思考容器儲(chǔ)水與電容器儲(chǔ)存電荷的相似之處。
結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)思考并作答:
用容器的底面積反應(yīng)容器的儲(chǔ)水能力。
→
根據(jù)類(lèi)比進(jìn)行猜想:
用電容器儲(chǔ)存電荷的電荷量與電容器兩極板之間增大的電壓的比值來(lái)表示電容器儲(chǔ)存電荷的能力。
介紹元器件,讓學(xué)生在了解其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上逐步了解電容器的工作原理。
趣味問(wèn)題,幫助學(xué)生進(jìn)一步了解電容器的結(jié)構(gòu)。
介紹電容器的電路圖符號(hào)、作用,為介紹電容器的充、放電過(guò)程做準(zhǔn)備。
提出問(wèn)題,為后續(xù)分析做準(zhǔn)備。
形象演示電容器的充、放電過(guò)程。
在視頻的基礎(chǔ)上,對(duì)照電路圖分析電容器的充電過(guò)程。
分析充電前后電容器的變化,幫助學(xué)生了解充電過(guò)程中各物理量的數(shù)值變化、能量轉(zhuǎn)化情況。
在視頻和對(duì)充電的分析的基礎(chǔ)上,對(duì)照電路圖分析電容器的放電過(guò)程。
分析放電前后電容器的變化,幫助學(xué)生了解放電過(guò)程中各物理量的數(shù)值變化、能量轉(zhuǎn)化情況。
介紹另一種實(shí)驗(yàn)方案,可以得出更為精確的電容器充、放電過(guò)程中各物理量的變化規(guī)律。
引導(dǎo)學(xué)生分析圖像,熟悉實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方式。
用視頻直觀(guān)展示實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
對(duì)電容器做進(jìn)一步的介紹,為后續(xù)對(duì)電容器進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析做好鋪墊。
通過(guò)實(shí)例介紹電容器在實(shí)際生活中的廣泛應(yīng)用。
在介紹電容器構(gòu)造和基本特性的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生做深入思考。同時(shí),采用類(lèi)比的方法幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)影響電容器儲(chǔ)存電荷能力的因素,為引入新物理量電容做鋪墊。
采用類(lèi)比法,引導(dǎo)學(xué)生思考怎樣描述“儲(chǔ)存能力”?用什么樣的物理量表示?一方面,為引入電容做準(zhǔn)備,另一方面,也能練習(xí)學(xué)生分析實(shí)際問(wèn)題的能力。
環(huán)節(jié)二
電容
【講述】人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):對(duì)于同一電容器,電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U成正比,即比值Q/U是一個(gè)常量;對(duì)于不同的電容器,這個(gè)比值一般不同。這個(gè)比值就表征了電容器儲(chǔ)存電荷的特性。
→電容器的電容(符號(hào):C):電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電勢(shì)差U的比值。
→定義式:
【提問(wèn)】電容C與電荷量Q成正比與電壓U成反比嗎?
【提問(wèn)】怎樣理解C=ΔQ/ΔU?
【講述】電容的單位:法拉(F)
→1F=1C/V,1F=106μF=1012pF
電容的物理意義:描述電容器容納電荷的本領(lǐng)。電容越大,表明在相同電勢(shì)差情況下,電容器所帶的電荷越多。
【講述】加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一個(gè)限度,超過(guò)這個(gè)限度,電介質(zhì)將被擊穿,電容器損壞。這個(gè)極限電壓稱(chēng)為擊穿電壓。
→電容器外殼上標(biāo)的電壓是工作電壓,或稱(chēng)額定電壓,額定電壓比擊穿電壓低。
【提問(wèn)】如果要制作一個(gè)容量較大的電容器,該怎么做?
→電容器的電容跟哪些因素有關(guān)?
在前面分析的基礎(chǔ)上,理解電容的概念。
結(jié)合比值定義法的相關(guān)知識(shí)思考并回答:
不成反比。C與Q、U無(wú)關(guān),只等于它們的比值。
結(jié)合以往的知識(shí)進(jìn)行分析、思考:
→電容C在數(shù)值上等于使電容器兩極板間的電勢(shì)差增加1V所需要增加的電荷量。
在電容定義、定義式的基礎(chǔ)上理解電容的單位、換算關(guān)系、物理意義。
參照初中所學(xué)額定電壓的概念,理解擊穿電壓。
參考課本P41拓展學(xué)習(xí)部分進(jìn)行思考。
引入新的物理量電容。既作為前一階段分析、討論的總結(jié),也為后續(xù)的繼續(xù)討論做準(zhǔn)備。
對(duì)新引入的物理量進(jìn)行基本的分析,同時(shí)復(fù)習(xí)用比值定義法定義物理量的基本特性。
對(duì)電容的定義做進(jìn)一步分析,引導(dǎo)學(xué)生更深入地理解電容的定義。
明確電容的單位、物理意義,為進(jìn)一步的定量分析做鋪墊,也呼應(yīng)了前面對(duì)電容器充、放電現(xiàn)象的定性分析。
在定義了電容之后,明確電容器的基本參數(shù),為學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題做準(zhǔn)備。
提出實(shí)際問(wèn)題,為下一步探究影響平行板電容器電容大小的因素做鋪墊。
環(huán)節(jié)三
探究影響
平行板
電容器
電容的
因素
【講述】探究實(shí)驗(yàn):探究影響平行板電容器電容大小的因素。
說(shuō)明:靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的,用來(lái)測(cè)量導(dǎo)體間的電勢(shì)差,從指針的偏轉(zhuǎn)角度就可以知道兩個(gè)導(dǎo)體間的電勢(shì)差的大小。
【講述】實(shí)驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象:保持電量Q不變時(shí),影響平行板電容器的電容C的因素。
→電容的定義式:
其中,
【播放視頻】探究影響平行板電容器電容大小的因素
【講述】幾種常用電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。
→空氣的相對(duì)介電常數(shù)與1十分接近,研究中,空氣對(duì)電容的影響一般可以忽略。
了解實(shí)驗(yàn)裝置,明確實(shí)驗(yàn)的基本方法——控制變量法。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)結(jié)論:
反比于板間距離d
正比于正對(duì)面積S
正比于介電常數(shù)?r
觀(guān)看視頻,進(jìn)一步理解前面分析的結(jié)論。
了解不同電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。
介紹實(shí)驗(yàn)器材,為學(xué)生清晰認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、理解實(shí)驗(yàn)結(jié)論做準(zhǔn)備。
引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)總結(jié)結(jié)論,鍛煉學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,歸納總結(jié)的能力。
通過(guò)實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生更直觀(guān)地理解上述結(jié)論。
介紹相對(duì)介電常數(shù),為后續(xù)介紹不同種類(lèi)的電容器做準(zhǔn)備。
環(huán)節(jié)四
常用
電容器
【提問(wèn)】了解了關(guān)于電容器的相關(guān)知識(shí)后,你知道電容器在生活中有哪些常見(jiàn)類(lèi)型?
【講述】第一大類(lèi):固定電容器
聚苯乙烯電容器:以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì),兩層鋁箔為極板。
電解電容器:用鋁箔做一個(gè)極板,以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì),用浸過(guò)電解液的紙做另一個(gè)極板。有“+”、“-”極之分,不能接反,不能接交流電。
【講述】第二大類(lèi):可變電容器
兩極由兩組鋁片組成,固定的一組鋁片叫做定片;可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片,使兩組鋁片的正對(duì)面積發(fā)生變化,電容相應(yīng)變化。
可變電容器按其使用的介質(zhì)材料可分為空氣介質(zhì)可變電容器和固體介質(zhì)可變電容器。
【講述】第三大類(lèi):超級(jí)電容器
超級(jí)電容器是指介于傳統(tǒng)電容器和充電電池之間的一種新型儲(chǔ)能裝置,它既具有電容器快速充放電的特性,同時(shí)又具有電池的儲(chǔ)能特性。
思考。
從電解質(zhì)的種類(lèi)方面認(rèn)識(shí)不同的固定電容器。
從變?nèi)莸脑砩侠斫饪勺冸娙萜鞯墓ぷ髟怼?br>從實(shí)際用途上認(rèn)識(shí)超級(jí)電容器。
通過(guò)對(duì)常用電容器的介紹,對(duì)前面介紹的知識(shí)作進(jìn)一步的鞏固,也幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)內(nèi)容與生活實(shí)際之間的關(guān)聯(lián)。
環(huán)節(jié)五
平行板
電容器的
動(dòng)態(tài)分析
【提問(wèn)】由C=QU和C=εrS4πkd可知,當(dāng)電容器的某個(gè)物理量發(fā)生變化時(shí),會(huì)引起怎樣的變化?
【講述】如果電容器始終與電源連接,則U保持不變。
【講述】電容器始終與電源斷開(kāi),Q保持不變。
【隨堂練習(xí)】
結(jié)合兩個(gè)公式進(jìn)行思考。
由C=QU和C=εrS4πkd分析電容在恒壓條件下的動(dòng)態(tài)變化。
同理分析電容在恒容條件下的動(dòng)態(tài)變化。
練習(xí)鞏固本節(jié)知識(shí)點(diǎn)。
提出新的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生更深入地分析電容的相關(guān)知識(shí)。
引導(dǎo)學(xué)生分析在恒壓和恒容條件下的電容動(dòng)態(tài)變化,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用C=QU和C=εrS4πkd進(jìn)行分析。
課堂總結(jié)
一、電容器:
1、兩個(gè)相距很近的平行金屬板,中間夾一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)。
2、任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都能構(gòu)成電容器。
3、電容器的充放電:
充電
放電
實(shí)驗(yàn)電路
極板電荷量
等量異種電荷
0
極板間電壓
與電源相等
0
極板間電場(chǎng)
勻強(qiáng)電場(chǎng)
0
能量
電場(chǎng)能
無(wú)電場(chǎng)能
4、在I-t圖像中,面積表示電荷量。
二、電容:
1、定義式:C=QU
2、單位:法拉(F),1F=1C/V,1F=106μF=1012pF
3、擊穿電壓
三、影響平行板電容器電容大小的因素:
1、決定式:C=εrS4πkd
2、相對(duì)介電常數(shù)
四、常用電容器:
1、固定電容器
2、可變電容器
3、超級(jí)電容器
五、平行板電容器的動(dòng)態(tài)分析:
板書(shū)設(shè)計(jì)
§10.4電容器的電容
1、電容器:平行板+電介質(zhì)
2、電容器的充、放電:
充電
放電
極板電荷量
等量異種電荷
0
極板間電壓
與電源相等
0
極板間電場(chǎng)
勻強(qiáng)電場(chǎng)
0
能量
電場(chǎng)能
無(wú)電場(chǎng)能
3、I-t圖:面積表示電荷量
4、電容:C=QU
①單位:法拉(F),1F=1C/V,1F=106μF=1012pF
②擊穿電壓
5、影響平行板電容器電容大小的因素:C=εrS4πkd
εr:相對(duì)介電常數(shù)
6、常用電容器:固定,可變,超級(jí)
7、動(dòng)態(tài)分析:
作業(yè)設(shè)計(jì)
1、梳理本節(jié)知識(shí)點(diǎn)。
2、教材P43“練習(xí)與應(yīng)用”。
教學(xué)反思與評(píng)價(jià)
這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)4 電容器的電容教案,共3頁(yè)。教案主要包含了教學(xué)目標(biāo),教學(xué)過(guò)程,課堂探究,課后作業(yè),板書(shū)設(shè)計(jì),教學(xué)反思等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份物理必修 第三冊(cè)4 電容器的電容教學(xué)設(shè)計(jì),共6頁(yè)。教案主要包含了新課引入,新課教學(xué),常用電容器等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三冊(cè)4 電容器的電容一等獎(jiǎng)教案及反思,文件包含1041電容器的電容人教版2019高中物理必修第三冊(cè)教案doc、1042電容器的電容典例分析人教版2019高中物理必修第三冊(cè)教案doc等2份教案配套教學(xué)資源,其中教案共8頁(yè), 歡迎下載使用。
微信掃碼,快速注冊(cè)
注冊(cè)成功