2020届高中物理 第8节 电容器与电容教学过程二 新人教版选修3-1 6页

第8节、电容器与电容 ‎ 新课教学过程二 新知学习 一、电容器 提出问题：既然电容器是一种应用广泛的电学元件，那么它有什么作用呢？‎ ‎1．电容器的作用：储存电荷 提出问题：电容器为什么能储存上电荷？‎ ‎2．电容器的构成 活动：解剖实物（启辉器上的电容器）或展示图片，了解电容器的内部结构 板书：构成 极板 电介质 引导学生举例：如两位相互靠近的同学；并行的两根导线；静电计（金属杆、金属外壳）等。‎ 出示：平行板电容器（最简单最基本的电容器）‎ 说明：任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成一个电容器。‎ 提出问题：怎样才能让电容器储存上电荷呢？‎ ‎3．电容器的充电和放电过程 演示：电容器的充电和放电（25V、2200μF的电容器、学生电源）‎ 充电 放电 放电 放电 ‎（现象：放电时火花四溅伴有响声）‎ 电源电压分别为10V、16V时，比较电容器所带的电荷量Q。‎ 展示动画：分析电容器充、放电过程的特点（电流方向及大小的变化；电荷量的变化、两极板间电势差的变化；充、放电过程的能量转化）‎ 小结：电容器是一种储存电荷的容器，也是一个储能的元件。‎ 二、电容 提出问题：既然电容器能够储存电荷，那么如何来描述电容器储存电荷的这种能力呢？我们知道，一个电容器所带的电荷量Q跟两极板间的电势差U有关系，两者有怎样的定量关系呢？‎ 演示：研究电容器Q与U的关系 原理：将电解电容器(25V、2200μF)充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量。‎ 充电电压U/ V 充入电荷量Q(t/s)‎ Q/U ‎1.5‎ ‎3.0‎ 结论: 一个电容器所带的电荷量Q随两极板间的电势差U的增大而增大。进一步的精确实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与两极板间的电势差U正比即比值Q/U是常量；不同的电容器，比值Q/U一般是不同的。可见，比值Q/U反映了电容器储存电荷的本领大小。‎ ‎1．定义：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值，叫做这个电容器的电容。‎ ‎2．定义式：‎ ‎3．单位：法拉（F） ‎ 提出问题：用比值定义物理量是物理学常用的研究方法。前面学到过哪些用比值定义的物理量？（E=F/q φ=Ep/q R=U/I ）‎ 展示：电荷量Q与电势差U的关系图像（ Q-V图）‎ 思考讨论：电容器的电容 C与Q成正比，与U成反比，这种说法正确吗？‎ 引导：我们知道导体的电阻与电流、电压无关，由导体本身的结构决定。同样道理，电容C也与Q、U无关，是由电容器的本身结构决定的。‎ 过渡：电容器的电容大小与哪些因素有关呢？平行板电容器是最简单最基本的电容器，几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形，我们就先来研究它。‎ 三、平行板电容器的电容 实验探究：影响平行板电容器电容大小的因素 ‎1）猜想与假设：（出示已解剖的卷制而成的纸介质电容器；各种介质的电容器）‎ 引导学生猜想：正对面积；极板间距；电介质种类 ‎2）原理： （ Q一定）‎ ‎3）器材：平行板电容器；静电计（电势差计）；带电体（塑料管）；导线两根。‎ 介绍静电计的结构、作用（测量导体间的电势差，张角越大，电势差越大）‎ ‎4）装置图：‎ ‎5）操作步骤：（控制变量法）‎ ‎（1）保持Q和d不变，改变S判断C的变化；‎ ‎（2）保持Q和S不变，改变d判断C的变化；‎ ‎（3）保持Q、S、d都不变，插入电介质后判断C的变化。‎ ‎6）进行实验（结合动画课件进行小结）‎ 板书：‎ ‎1．影响平行板电容器电容大小的因素：‎ 极板的正对面积S 、极板距离d、 电介质种类 ‎2．平行板电容器的电容公式：C＝‎ εr为电介质的相对介电常数，k为静电力常量 阅读：几种常见电介质的相对介电常数表 四、常用电容器 固定电容器（聚苯乙烯电容器、电解电容器）‎ 可变电容器 展示：各种电容器，讲解电解电容器的极性，可变电容器的定片、动片及改变电容大小的原理，介绍常用电容器的符号，以及额定电压和击穿电压的概念。‎ 反馈练习 ‎1．将一个电容为C的平行板电容器接在一个电压为U的电池上。‎ ‎⑴电容器每个极板所带的电荷量是多少？‎ ‎⑵保持与电池的连接，使两极板间的距离减半，每个极板的电荷量是多少？‎ ‎⑶断开与电池的连接后，使两极板之间的距离减半，两极板间的电势差是多少？‎ ‎（讲解分析过程。最后引导学生归纳电容器的两种接法，以及处理方法。）‎ ‎2．‎ C、U、E怎样变化？ C、Q、E怎样变化？‎ ‎3．证明:一个无介质的平行板电容器,两极板之间的电场强度只与极板所带的电荷量及极板面积有关,与两极板的距离无关。‎ 拓展应用 课堂小结 ‎　请学生谈谈学习的收获（包括学习的知识和方法等）‎ 知识：电容的概念、影响电容大小的因素 方法：类比法、比值法、控制变量法等 布置作业：1、3、4‎ ‎[板书设计]‎ 电容 储存电荷 电容器（极板、电介质）‎ 放电 充电 储存电荷的能力 定义 定义式：C=Q/U 单位 平行板电容器的电容 决定因素 公式：C＝‎ 教学反思 本节课从演示手机拍照时的闪光灯闪光让学生感受身边的电容器，激发学生对电容器的探究兴趣。电容器的充电、放电和电容概念，非常抽象。本课运用演示实验，主要原理是将电解电容器充电后，经过石英钟放电，通过指针显示的放电时间的长短来半定量显示容纳的电荷量，使“电容”这一抽象概念变得直观、具体，学生易于理解和接受，学生的观察能力和抽象思维能力也得到了培养和提高。实验的放电现象虽然很直观，但充电过程瞬间完成，学生并不了解电容器充电的实质，于是在充放电的教学环节中加入了动画演示帮助学生更加直观的观察到充放电的全过程，使学生对充放电有了清晰的认识。最后通过教师演示实验，引导学生探究得出平行板电容器电容的影响因素，演示中要加强引导与启发，培养学生动脑思考能力和探究问题的能力，学会从物理现象中归纳科学规律的方法。在实验中，若环境较潮湿，产生静电的效果会不好，可以用电吹风烘干保持器材干燥以确保实验的成功。‎