資源簡介

課題：電容器的電容
一.教學(xué)目標(biāo)
了解電容器的類型、特性及作用 理解電容的概念，知道電容的單位 3.經(jīng)歷實驗探究電容器兩極板間電勢差與所帶電荷量的關(guān)系和利用物理量之比定義電容的過程。 4.通過實驗探究得到電容的決定式。
二.教學(xué)重點及難點
1.通過實驗構(gòu)建電容概念既是重點又是難點 重點確定依據(jù)：第一，從知識層面看，電容是描述電容器性質(zhì)的重要物理量，將為后續(xù)學(xué)習(xí)傳感器和電磁振蕩等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。第二，從方法、能力層面看，電容概念的形成過程又一次體現(xiàn)了用物理量之比定義物理量的科學(xué)研究方法。教學(xué)中，利用實驗引發(fā)學(xué)生思考，可以培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力和科學(xué)探究能力。 難點確定依據(jù)：第一，所涉及的概念多且抽象，學(xué)生感性認識少，初中沒有此知識的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。第二，構(gòu)建電容概念需要探究電容器兩極板間的電勢差與所帶電荷量的關(guān)系，而電荷的測量是困難的。 2.理解電容器的充、放電過程是一個難點 確定依據(jù)：第一，電容器的充放電過程抽象，持續(xù)時間短，學(xué)生在日常生活中對電容器的充、放電過程沒有觀察和體驗。第二，學(xué)生需要通過可測的物理量（電流）推斷抽象且不易觀測的物理量（電荷量） 3.探究電容的決定式是一個難點 確定依據(jù)：本探究過程涉及科學(xué)研究方法，是綜合知識的應(yīng)用。
實驗器材
自制教具、各種類型的電容器、數(shù)字萬用表
教學(xué)過程
情境創(chuàng)設(shè)
教師活動：展示特斯拉電動汽車及能量源“電池”，展示超級電容器公交車，及能量源超級電容器圖片。展示一句特斯拉電動車創(chuàng)始人馬克斯的一句話“傳統(tǒng)電動汽車的電池時代已經(jīng)過時，未來裝載超級電容器的新型汽車將取而代之” 學(xué)生活動： “電池”和“電容器”顧名思義有什么不同之處？ 設(shè)計意圖：從生活實際出發(fā)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，從“電池”與“電容器”的比較中得到電容器的作用：用來儲存電荷的“容器”從而引入本節(jié)課的內(nèi)容。
一.電容器
教師活動：展示各種類型的電容器，尤其展示 “電解電容器”的外部特征及內(nèi)部構(gòu)造。 設(shè)計意圖：明確：兩個電容器極板和它們之間的電介質(zhì)構(gòu)成電容器。明確電容器的電路符號，注意電解電容器的兩個引腳“一長一短” 教師活動：展示兩塊平行鋁板，構(gòu)成一個最簡單的平行板電容器 設(shè)計意圖：逐步建立電容器模型 備注：實際上電解電容器是用鋁箔做一個極板，用鋁箔上很薄的一層氧化膜做電介質(zhì)，用浸過電解液的紙做另一個極板，為了讓學(xué)生構(gòu)建電容器模型，在了解“電解電容器”構(gòu)造時，刻意認為是兩個鋁箔做極板，它們之間的紙做為電介質(zhì)。等到講解電容器種類的時候再糾正過來。 教師活動：展示電池圖片、電容器圖片、裝有水的杯子、空杯子 學(xué)生活動：思考如何將電荷“裝入”和“倒出”電容器？ 設(shè)計意圖：通過類比的方法，再次體會電容器的作用，并引入“電容器的充、放電”
二．電容器的充、放電
教師活動：首先展示“電容器充、放電”電路圖（如圖1）（并板書電路圖）進行實驗操作。 圖1 實驗儀器：一個2200μF/50V的電容器，一個靈敏電流計，幾千歐的定值電阻，2節(jié)干電池，數(shù)字電壓表 教師活動：展示“充、放電”實物電路 猜測：開關(guān)s分別撥到1、2時會有電流產(chǎn)生嗎？電流方向相同嗎？電流會一直從在嗎？ 學(xué)生活動：1、觀察開關(guān)s撥到1時電壓表讀數(shù)如何變化？2、第二次觀察電流表的指針偏向及偏角變化情況，并推斷電流流向與電流大小變化情況？3、第三次觀察電壓表讀數(shù)最大時，電流表的讀數(shù)有何特點。此時斷開電源，電壓表還有讀數(shù)嗎？ 學(xué)生活動：1、觀察開關(guān)接通2時的放電過程，電流表的指針偏向及偏角變化情況，并推斷電流流向與電流大小如何變化？2、第二次觀察電壓表讀數(shù)如何變化。觀察充電電流流向與放電電流方向的特點？ 學(xué)生活動：通過上述現(xiàn)象判斷：充電過程中，與電源正極相連的極板帶什么電？兩極板所帶電荷量有什么關(guān)系？電荷量如何變化？能量如何轉(zhuǎn)化？ （理解隨著極板所帶的電荷量越來越多，電容器兩極板之間的電場強度越來越大，兩極板間的電壓越來越大。當(dāng)兩極板之間的電勢差增大到電源電壓時，充電結(jié)束，能量儲存最多） 學(xué)生活動：放電過程中，電流最后減小到0，說明兩極板所帶電荷量有什么關(guān)系？（這里給出電容器所帶電荷量是指一個極板所帶電荷量的絕對值）放電過程中電荷量如何變化？能量如何轉(zhuǎn)化？ 設(shè)計意圖：通過實驗使抽象的過程形象化，促進學(xué)生深入思考，發(fā)展學(xué)生的邏輯推理和科學(xué)論證能力。 教師活動：通過剛才的實驗我們體會了電容器中“裝入”和“倒出”電荷的過程，接下來我們將視角轉(zhuǎn)入“容器”本身
三．電容
情境創(chuàng)設(shè)：展示相同形狀，不同容量的杯子，緊接著展示不同大小的電容器。 學(xué)生活動：思考三個杯子的不同之處，同時思考三個電容器的不同之處？ （教師引導(dǎo)得出：三個杯子容納水的本領(lǐng)不同，同理三個電容器容納電荷的本領(lǐng)不同） 設(shè)計意圖：通過上述類比方法的應(yīng)用使學(xué)生理解迫切需要有一個用來描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量 教師活動：剛才的充電過程中，我們發(fā)現(xiàn)電容器極板上的電荷量在增加，兩極板間的電壓也在增加 那么電荷量與電壓之間是否成正比呢？ 實驗探究：探究電容器儲存的電荷量與電勢差之間的關(guān)系 學(xué)生活動：兩板間電壓可以用數(shù)字萬用表電壓檔來測量，沒有電量計用來測電量的情況下，如何實現(xiàn)電量的定量變化呢？ 教師引導(dǎo)（在探究電荷間相互作用力的實驗中：如何實現(xiàn)電量的定量變化的？得出兩個完全相同的電容器，一個儲存有電荷，一個沒有儲存電荷，將兩個電容器同極對接再分開，可以實現(xiàn)電量的平分） 教師活動：展示實驗電路圖（圖二）并展示實物電路，進行操作演示 圖2 實驗儀器：C1、C2為兩個1000μF/16v 的電容器，數(shù)字萬用表20v檔，干電池兩節(jié) 實驗操作：三個開關(guān)開始時均處于打開狀態(tài)，閉合開關(guān)s1，給C1充電，斷開s1，閉合s2，電量平分，斷開s2，閉合s3，使C2放電完畢。依次操作可使電容器C1上的電量：為Q、Q/2、Q/4、Q/8 分別測量與電荷量所對應(yīng)的電壓 電荷量QQ/2Q/4Q/8電壓
學(xué)生活動：觀察數(shù)據(jù)記錄過程，并通過觀察數(shù)據(jù)得出相關(guān)結(jié)論 （相同電容器的電荷量與電壓的比值不變） 教師活動：那么不同的電容器，電荷量與電壓的比值會相同嗎？對于兩個不同的電容器利用同一個電源充電，電容器兩極板間的電壓是否相同？電荷量是否相同呢？如何確定兩個不同電容器利用同一個電源充電和的電荷量是否相同？ 教師引導(dǎo)（將兩個電容器反向?qū)樱绻姾闪肯嗤瑒t兩極板間沒有電壓，如果不相同，則兩極板間有電壓） 教師活動：展示實驗電路圖及實物電路（如圖3、4） 圖3 圖4 實驗儀器：兩節(jié)干電池，C1為1000μF/16v電容器，C3為220μF/16V電容器，數(shù)字萬有表20v檔 實驗操作：在圖三中，閉合開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，給兩個不同規(guī)格的電容器充電，斷開開關(guān)S2，斷開開關(guān)S1。將C3反接，如圖4所示，閉合開關(guān)S2，看電壓表是否有示數(shù)。 學(xué)生活動：通過實驗觀察，得出相關(guān)結(jié)論 （兩個不同的電容器利用同一電源充電，兩電容器的電荷量不同，即不同電容器電荷量與電壓的比值不同） 教師活動：板書電容的定義及定義式（定義式的含義），單位，理解1F的含義，并拿剛才的兩個不同規(guī)格的電容器做解釋。 設(shè)計意圖：從實驗得出規(guī)律，加深了對規(guī)律和比值定義的體驗，有利于培養(yǎng)學(xué)生以證據(jù)支撐觀點的科學(xué)思維習(xí)慣 學(xué)生活動：電荷量與電壓的比值相同，意味著電壓與電荷量的比值也相同，物理學(xué)家為什么拿電荷量與電壓的比值來定義電容的呢？ 設(shè)計意圖：利于形象比喻的方法加深對公式的理解和記憶
四．平行板電容器
學(xué)生活動：電容與電荷量無關(guān)，與電壓無關(guān)，電容到底有哪些因素決定呢？ 教師活動：研究最簡單的電容器：平行板電容器，利用兩塊鋁板展示 （學(xué)生猜測的因素：板間距，正對面積，極板厚度，極板材料，電介質(zhì)） 學(xué)生活動：用怎樣的實驗方法研究平行板電容器的決定因素呢？ （控制變量法） 教師活動：展示實驗器材（自制教具） 實驗器材：兩塊300mm×300mm×2mm的鋁板，其中一塊用記號筆畫為3等分（等量改變正對面積）鑲嵌鋁板的底座一個，刻有4個狹縫，間距分別為3mm、6mm、9mm。數(shù)字萬用表電容檔。 實驗操作：使兩鋁板放在間距為3mm的狹縫中，正對，2/3正對，1/3正對，分別測電容 正對面積S2S/3S/3電容
實驗操作：使兩鋁板正對，間距分別為3mm、6mm、9mm分別測電容 板間距3mm6mm9mm電容
學(xué)生活動：通過實驗數(shù)據(jù)得出相關(guān)結(jié)論 教師活動：板書平行板電容器的決定式，并解釋相對解釋相對介電常數(shù) 學(xué)生活動：閱讀教材相對介電常數(shù)部分內(nèi)容。 設(shè)計意圖：通過上述實驗?zāi)軌蚨ㄐ缘闹离娙萜鞯碾娙菖c正對面積及板間距的關(guān)系，豐富學(xué)生的感性認識和科學(xué)證據(jù)意識。
五．常用電容器
學(xué)生自主閱讀學(xué)習(xí)本部分內(nèi)容。 明確：電容器的分類，電容器的額定電壓和擊穿電壓。可變電容器改變的是正對面積。 并在課后上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，了解電容器的應(yīng)用，條件允許可以寫調(diào)查報告和知識交流活動。
六、小結(jié)
1、本節(jié)課學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容？ 2、本節(jié)課應(yīng)用了哪些物理方法？ 3、你認為新能源汽車中超級電容器將會取代電池的原因是什么？
板書設(shè)計
（一）電容器 1.兩個彼此絕緣而又靠的很近的導(dǎo)體構(gòu)成電容器 2.作用：儲存電荷的電子元件 3.構(gòu)造：兩個金屬極板及電介質(zhì) 4.電路符號 （二）電容器的充、放電 略 （三）電容 1.定義 2.定義式 3.單位 4.物理意義 （四）平行板電容器 1.決定式 2.相對介電常數(shù) （五）常見電容器
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