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《電容器電容》教學(xué)設(shè)計(jì)

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1、《電容器電容》教學(xué)設(shè)計(jì) 一、教材分析 本節(jié)知識與生活聯(lián)系比較緊密,幾乎所有電氣設(shè)備都要用到電容器,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣比較濃厚,因此,教材首先講解了電容器的功用,通過介紹電容器的構(gòu)造及使用,使學(xué)生認(rèn)識電容器有儲存電荷的本領(lǐng),同時(shí)介紹了電容的概念、定義式,再講解電容器的電容與哪些因素有關(guān)。電容器的充放電現(xiàn)象和電容概念,是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。 二、學(xué)情分析 學(xué)生沒有接觸過有關(guān)電容的問題,比較抽象,所以接受起來容易覺得生硬。因此,要充分利用實(shí)驗(yàn)和多媒體等直觀手段,多增加一些實(shí)驗(yàn)來增強(qiáng)教學(xué)效果。 三、教學(xué)目標(biāo) (一)知識與

2、技能 通過觀察思考、合作探究,學(xué)生掌握電容這一概念;理解平行板電容器電容的定義公式。 (二)過程與方法 1.通過對平行板電容器電容的定義公式推導(dǎo)的學(xué)習(xí),學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究、分析、歸納的思維過程;2.教育學(xué)生在處理實(shí)際問題時(shí),如何忽略次要因素,抓住主要因素,抽象出物理模型,從而對學(xué)生進(jìn)行物理研究方法的培養(yǎng)。 (三)情感態(tài)度與價(jià)值觀 在主動(dòng)學(xué)習(xí)合作探究過程中,體驗(yàn)和諧、流暢、民主、愉悅的學(xué)習(xí)情境,在滿懷熱望的探究中不斷獲得美的感受和成功的喜悅。 四、重點(diǎn)和難點(diǎn) 重點(diǎn)是電容的定義及定義公式,難點(diǎn)是學(xué)生沒有接觸過有關(guān)電容

3、的問題,而讀了這一段以后又要過好久才再見到它,所以接受起來容易覺得生硬。因此,要盡可能結(jié)合實(shí)際講,并要把道理盡可能講明白,避免學(xué)生死背公式。 五、教學(xué)用具 靜電計(jì)、平行板電容器、枕形導(dǎo)體、有機(jī)玻璃板、有機(jī)玻璃棒、絲綢幾種常見的電容器。 六、教學(xué)方法 啟發(fā)探究式教學(xué)、多媒體輔助教學(xué)。 七、課時(shí)安排 一節(jié)課 八、教學(xué)過程 (一)介紹電容器 圖1 1.演示;將平行板電容器的一板A放在靜電計(jì)上,將靜電計(jì)外殼接地,用絲綢摩擦過的玻璃棒使A帶正電,靜電計(jì)張開一個(gè)角度,然后用不帶電的枕形導(dǎo)

4、體B接近A,看到靜電計(jì)張角減小,用手摸B,張角更小,問為什么? 先要弄清張角大小由什么決定,告訴學(xué)生這個(gè)儀器叫靜電計(jì),與初中見過的驗(yàn)電器類似,它的張角的大小由指針和外殼之間的電勢差決定,這點(diǎn)現(xiàn)在不便論證。 總結(jié):A帶正電后,電勢為正的某一值,對應(yīng)一個(gè)張角,B接近A,產(chǎn)生靜電感應(yīng),近端帶負(fù)電,遠(yuǎn)端帶等量正電,它們分別都在A處產(chǎn)生負(fù)、正電勢。負(fù)電近,影響大,所以A電勢下降,張角減?。膳e數(shù)字例子說明)。摸B,即B接地,正電荷到地球上,A電勢更低,張角更小。 2.由此實(shí)驗(yàn)看到:A、B兩導(dǎo)體接近,在A帶電不變的情況下,可使A與地(即A與B)間電勢差減小。若使A、B間

5、恢復(fù)原來的電勢差,則A需帶更多的電量,所以兩導(dǎo)體接近時(shí)在一定電勢差下,可以“容納”較多的電量。從這個(gè)含義出發(fā),人們把互相靠近而又彼此絕緣的兩個(gè)導(dǎo)體叫做電容器。 (二)電容器的電容 1.演示:用圖1實(shí)驗(yàn),去掉枕形導(dǎo)體,手拿平行板電容器的另一板B(相當(dāng)B接地),放于正對A的一個(gè)位置,在A帶正電后,靜電計(jì)有一張角,手拿B使之更接近A,張角減小。 問:為什么? 根據(jù)前一演示,學(xué)生中會有人能解釋。 總結(jié):B上負(fù)電量與A上正電量相等。B更靠近A時(shí),負(fù)電荷在A處產(chǎn)生的負(fù)電勢的絕對值更大,A的電勢更低,所以張角減小。 2.此實(shí)驗(yàn)說明:A、

6、B距離更近,在板上帶電量不變的情況下,A、B電勢差更小,即在相同的電勢差下,A、B越近時(shí),電容器可“容納”更多的電量,為了把電容器可“容納”電量多少的能力描述出來,我們引入一個(gè)物理量叫電容。(“容納”不是科學(xué)術(shù)語,暫這樣用,下面再說明。) 問:我們應(yīng)該怎樣去比較電容器所帶電量呢?如電容器A每板帶電2庫侖時(shí),板間電壓為2000伏,電容器B每板帶電3庫侖時(shí),板間電壓為4000伏,能否說B可“容納”電荷的能力大呢? 答:否,它們的電壓不同,應(yīng)在相同電壓下比較。 肯定其答案。上例電容器A每板帶2庫侖時(shí),電壓為2000伏,折成1伏時(shí)帶電量應(yīng)為 =1×10 庫侖,我們把

7、這個(gè)1×10 叫做A的電容(C)。它的單位由剛才計(jì)算得知是庫侖/伏特。叫做法拉(F)。1法拉=1庫侖/伏特。 電容的物理意義是電容器兩板電壓為1個(gè)單位時(shí),每一個(gè)板的帶電量電容大意味著電壓相同時(shí),帶電量多,或帶電量相同時(shí),板間電壓小。 電容的正式定義也是用比值定的,即一個(gè)板的帶電量與兩板間電壓的比值,C= 。 3.著重聲明:電容器“容納”電荷的能力相當(dāng)于直筒形容器“容納”水。電容相當(dāng)于直筒形容器的底面積。底面積越大,水位(水勢)升高1個(gè)單位,“容納”的水越多,電容越大,則二板電勢差升高1個(gè)單位,板間“容納”的電荷越多?!叭菁{”只能這樣理解,而不是指電容器板兩板

8、可帶的最大電量。所以電容器可帶的最大電量Q=CU ,即電容與擊穿電壓的乘積。 4.介紹微法與皮法:微(μ)=10 ;皮(p)=10 ,所以1μF=10 F,1pF=10 F。 (三)平行板電容器的電容由哪些因素確定 C= 為電容C的定義式,C由哪些因素決定呢?我們通過討論平行板電容器的電容進(jìn)行分析。 從前一演示已看到:當(dāng)板間距離減少時(shí),在Q不變的情況下,U減小,從C= 可知C增大,說明電容隨板間距離的減小而增大,精確實(shí)驗(yàn)證明電容C反比于板間距離d。 再用上述裝置做實(shí)驗(yàn),保持板間距離不變,將B左移,使兩板正對面積減小,可見張角增大,即U

9、增大,由C= ,C減小。說明電容隨兩板正對面積的減小而減小,精確實(shí)驗(yàn)同樣證明電容C與正對面積S成正比。 再用此裝置實(shí)驗(yàn),使板間距離及正對面積不變,而在板間插入有機(jī)玻璃板,可見張角減小,即電勢U減小,但電量沒有改變,說明C增大了。精確實(shí)驗(yàn)證明:電容C和充滿板間的電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比。 圖2 解釋:如圖2,介質(zhì)極化,介質(zhì)上靠近正板的負(fù)電荷使正板電勢降低,而靠近負(fù)板的正電荷使負(fù)板電勢升高,所以二極電壓減小。 綜合以上三方面可得結(jié)論:平行板電容器電容和充滿板間的電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比,和兩板的正對面積成正比,和板間距離成反比。理論證明C=εS/4πkd。在國際單位制中,k=9×10 。 (四)布置作業(yè) 1.課后復(fù)習(xí):電容器定義、電容定義、單位、平行板電容器的電容及公式。 2.作業(yè):3―1教材P32練習(xí)六(1)(2)(3)(4)。 (五)板書設(shè)計(jì) 1.介紹電容器電容器是兩個(gè)正對的、互相平行的、距離很近,彼此絕緣的金屬板。 2.電容器的電容:C= 。 3.平行板電容器的電容由哪些因素確定C=εS/4πkd。 第 6 頁 共 6 頁

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