人教版高中物理选修2-1第一章第5节电容器教案

教 学 设 计 课题 电容器 课型 新授课 教材 分析 《电容器》是普通高中课程标准实验教科书·物理（选修 2-1）（人民教育出 版社）第一章第 5 节的内容。主要包括：电容器的结构和工作原理，电容概念及 其定义式，平行板电容器电容与各因素的关系，平行板电容器电容的决定式，还 有电容器的应用和分类等等。本节内容体现的是电场知识在生活中的一个具体应 用，也是后面学习 LC 振荡电路、交变电路和电子线路的必备知识，在教材中起 着承上启下的重要作用。 教 学 目 标 1、知识与技能 ⑴知道电容器是储存电荷和电场能的装置； ⑵了解常见电容器的外形、结构和符号； ⑶了解电容器的充、放电过程，了解击穿电压、额定电压的概念； ⑷理解电容的意义，知道其单位，并会用电容定义式进行计算； ⑸了解影响平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定式。 2、过程与方法 ⑴经历影响平行板电容器电容因素的探究过程，体会其中蕴涵的思想方法： 控制变量法，提出问题，定性分析、实验探究与定量分析相结合等； ⑵通过实验与观察，了解电容器的构造和特点，通过类比法理解电容器的电 容概念。 3、情感态度与价值观 ⑴在教学过程中渗透事物本质是自身的因素，即内因决定外因，不由外因决 定观点 ⑵培养学生实事求是的科学精神。 ⑶进一步形成研究和解决问题的物理思维 重点 1．电容的概念的理解和电容定义式的得出 2.平行板电容器电容与它自身因素关系的探究 3．电容定义式和决定式的应用 难点 1.电容器充电过程和放电过程的理解 2.电容容电容概念的理解 3.平行板电容器电容与它自身因素关系的探究 学情 分析 在学习本节课之前，学生已经学习了电场的知识，为学习本节内容奠定了一 定的基础。但电容器对于学生来讲应该说非常陌生的，电容器的充放电过程和电 容概念，也非常抽象，还有学生对电容器的电容由哪些因素决定也需要有一个逐 渐认识的过程，因此在教学中，需要多增设实验，并注意从学生已有的知识出发， 通过探究实验、协作交流、分析论证和归纳结论等方式和过程，让学生很自然的 理解和接受新知识，同时培养和提高学生实验观察、科学探究、分析论证、归纳 概括等诸多方面的能力。 教法 学法 问题讨论，理论探究与实验探究相结合，类比方法，动画模拟 教具 电容器示教板，静电计，平行板电容器，电介质板，感应起电机，导线，多媒体 与课件,电容器若干 教学 过程 教 学 内 容 师 生 活 动 设 计 意 图 一、 新 课 导 入 二、 新 课 教 学 实验引入：这有个神奇的瓶子， 虽然外形和普通瓶子很像，但他有神 奇的功能，套在起电器一端，拿下来， 学生手碰里面会有触电的感觉。那么 这样能够容纳电荷的容器叫做电容 器。 今天就来学习电容器的相关内容 一、电容器 1. 将提前制作的简易电容器发 放给每组，一小组为单位拆开电 容器观察内部结构，总结电容器 的构造。 引课过程 教师提前制作好简 易电容器，学生以 通过有趣的实验， 引起学生的兴趣， 并让学生亲身体验 被电的感觉，真实 印象深刻。 让 学 生 自 己 拆 电 容，探究出电容的 结构，培养动手和 2.充电和放电 A a b s CE 小组为单位讨论电 容器结构，最后得 出结论 对充电和放店过程 进行分析，学生明 确电容器的储存电 荷和放电的过程。 总结的能力。 让学生自己讲述， 加深印象，培养归 纳总结的能力。 观察 flash 动画整个 充电盒放电过程， 加深理解。 在学生了解了电容器结构的基础 上，探究电容器充电过程和放电过程 的特点。 ①充电过程和放电过程的概念 充电过程：我们把电容器接入电 源，两极板带上等量异种电荷的过程 称之为充电电程，并且把电容器充电 后，任意一个极板带电量的绝对值叫 电容器的带电量，用“Q”表示。 放电过程：用导线把充电后的电 容器的两极板相连,使两极板上正、负 电荷中和的过程。 在学生明确充电过程和放电过程 概念的基础上分析电容器储存电荷和 放电的原理。通过多媒体 flash 动画 演示，让学生观察充电过程和放电过 程中电势差和电流的变化。获得具体 形象的感性认识。 根椐观察和分析，总结充电过程 和放电过程的特点。（师生一起总结） ②充电过程和放电过程的特点 充电过程的特点 1、充电的时间很短。 2、充电电流电流由大变小，瞬间 变为 0，电容器两极板间电势差随电 荷量的增加而增大，最后和电源电压 相等，充电过程结束。 对于不同的电容器容纳电荷的多 少应该是不同的，所以引入新的物理 量电容，来形容电容器容纳电荷的本 领。 二、电容 通过引导自主发现 电容器容纳电荷本 领不同。 电容相关内容的说 明（定义、符号、 意义、表达式、单 位） 通过循序渐进的提 问，学生更加深入 了解电容的知识， 并开发思维。 提出问题 1：既然电容器是用来 储存电荷的，而不同电容器容纳电荷 的本领是不同的，我们应该用一个物 理量表示电容器容纳电荷的能力，这 应是一个怎样的物理量呢？ 定性分析：对一个电容器来说， 其储电能力应该是一定的，我们找到 的这个物理量对这个电容器来说也应 该是不变的。 问题 2：对一个结构一定的电容 器，给它带上一定的电荷量 Q，两极 间也就有了一定的电势差 U，Q 与 U 能用来表示电容器的储存能力吗？ 学生：（不能，原因分析） 对电容概念的总结： 定义：电容器所带的电荷量 Q 与 电容器两极板间的电势差 U 的比值 2 、 定 义 式 ： U QC  ， 或 者 U QC   （比值定义） 3、物理意义：C 是表示电容器容 纳电荷本领的物理量。 4、单位：在国际单位制中单位是 法拉（F），1F=1C/V 1 μ F=10-6F ， 1 р F=10-12F 三、研究影响平行板电容器电容 大小的因素 1、提出课题：平行板电容器是最 简单，也是最基本的电容器，几乎所 着重强调虽然定义 式是这样，但是电 容本身不由电荷量 和电势差决定。 有的电容器都是平行板电容器的变 形，所以我们从研究平行板电容器入 手，探究决定其电容大小的因素。 问题：决定平行板电容器电容的 那些因素从哪儿去找？ 1、实验探究 ⑴改变平行板两极板的距离 d ⑵改变平行板两极板的正对面积 S ⑶两极板间插入绝缘介质（保持 Q、S、d 不变） 2、进一步的研究（引申） 以上实验还只是定性分析，从理 论角度进行定量研究，表明： ⑴当平行板电容器两极板之间是 真空时， kd SC 4  ⑵当板间充满同一种介质时，电 容 变 大 为 真 空 时 的 r 倍 ， 即 kd SC r   4  实验探究，进一步 掌握利用控制变量 法的实验方法， 总结结论 这样探究培养了学 生认真观察，团结 协作的科学精神。 教师的适时引导和 学生对问题探究中 的相互交流、讨论， 既 促 进 了 师 生 之 间、生生之间的合 作互动，又培养了 学生对知识的迁移 能力和创新应用能 力，实现知识和能 力的协调发展。 3、相对介电常数 r 是一个与电 介质性质有关的常数（无单位）。 读 表 1.8—1，空气的 r 近似为 1（一般 性研究中，空气对 C 的影响可以忽略） （水指纯净水） 三、 课堂小 结 四、课 堂练习 四、常见的电容器介绍 1、从构造上看，可分为固定电 容器和可变电容器 2、固定电容器根据材料不同， 常见的有： 聚苯乙烯电容器；电解电容器 3、可变电容器 五、课堂小结 1.如图所示，先接通开关 S 使 平行板电容器充电，然后断开 S ， 则当增大两板间距离时，两板间电场 强度 E 的变化情况为( ) A.E 变大 B.E 变小 C.E 不变 D.E 不能 确定 若开关 S 闭合后不断开，则当 小组为单位拿出网上 查找的资料，并分享 给大家 课堂练习 培养学生自主学习， 自主上网查资料的能 力，并分享成果，培 养奉献精神。 巩固知识点，培养学 以实用的能力。 增大两板间距离时，两板间电场强度 E 的变化情况为？ 2.如图所示，先接通开关 S 使 平行板电容器充电，然后断开 S ， 则当增大两板正对面积时，两板间电 场强度 E 的变化情况为( ) A.E 变大 B.E 变小 C.E 不变 D.E 不能 确定 板 书 设 计 1.5 电容器 一、电容器 三、研究影响平行板电容器电容大小的因素 1.结构 d↓ 偏角↓ U↓ C↑ 2.充电放电过程 S↓ 偏角↑ U↑ C↓ 3.平行板电容器 插入电介质 偏角↓ U↓ C↑ 二、电容 四、常见的电容器 教 学 反 思 本节课的教学设计思路打破了以往的传统设计，从向学生的调查询问看，学生 对我处理《电容器》这节内容所采取的教学方法相当满意。这节内容从认识电容器 的结构入手，通过研究充电过程和放电过程，利用类比法，比值定义法得到了电容 的定义式，再依据这个式子，用控制变量法研究了平行板电容器，得出了平行板电 容器的决定式，最后又研究学习了电容器在生活中的应用。教学过程中设置了大量 的实验，注重了前后知识之间的联系，尽量做到了让学生思考、学生回答问题、学 生解决问题，以此来体现新课程标准所倡导的在实验探索中求知，在合作交流中学 习，实现三维目标的教学。 当然在设计的过程中也感到了一些困惑和不足： 1、学生亲自动手操作的有些少，不是学生不想操作，只是限于条件，没有满足学生 的这一要求，现在想来还是感觉有些遗憾。 2、由于时间的关系，留给学生思考的时间还是比较少，造成个别学生跟不上教学的 节奏，当然收获也就少。下一步还需要在这方面再研究、再学习。