高二物理《电容器的电容》教学设计

高二物理《电容器的电容》教学设计

【教学目标】

1、知识与技能

⑴明白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明白得电容的意义，明白其单位，并会用电容定义式进行运算；

⑸了解阻碍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经历阻碍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：操纵变量法，

提出咨询题，定性分析、实验探究与定量分析相结合等；

⑵通过实验与观看，了解电容器的构造和特点，通过类比法明白得电容器的电容概念。

3、情感态度与价值观

⑴通过介绍电容器的缘起、进展与应用，渗透STS教育思想；

⑵渗透事物的本质是有自身的因素即内因决定，不由外因决定的观点。

【教学重点】电容的概念

【教学难点】电容的引入与明白得

研究阻碍平行板电容器电容大小因素的实验探究

【教学方法】咨询题讨论，理论探究与实验探究相结合，类比方法，动画模拟

【教学用具】电容器示教板，静电计，平行板电容器，电介质板，起电机，电池组，导线，单刀双掷开关，多媒体与课件

【教学流程】

【教学过程】

创设情形，实例引入：

图片展现——电视、电脑等线路板

出示电容器示教板〔上装各种电容器〕

提出课题：电容器到底是什么样的元件？它的作用、构造、原理是什么？

本节课就要研究这些咨询题。

电容器产生的历史渊源：〔介绍略〕

〔一〕 电容器

实例探究：出示一纸质电容器并将其拆开，请学生观看。 结论：有两片锡箔〔导体〕，中间是一层薄纸〔绝缘〕。 1、概念：能储存电荷的元件

2、构造：实际上，任何两个彼此绝缘又相距专门近的导体都能够看成一个电容器。 咨询题讨论：

两平行导体板夹上一层绝缘物质〔空气也算〕能否构成电容器？ 2、充电、放电

演示：连接如图的电路 现象观看：当接a 时，G 偏转 当接b 时，G 反偏

分析：充电—— 充电电流； 电流的方向：流向正极 能量的转化：电能

电场能

放电—— 放电电流； 电流的方向：流出正极 能量的转化：电场能 其他形式能量 〔二〕 电容

提出咨询题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，这应是一个如何样的物理量呢？

定性分析：对一个电容器来讲，其储电能力应该是一定的，我们找到的那个物理量对那个电容器来讲也应该是不变的。

咨询题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，缘故分析〕 进一步研究：

①实验讲明，Q 增加为原先的几倍，U 也增加为原先的几倍，而两者的比值Q/U ，对同一电容器是一定的〔这符合我们的要求〕。

②比值大，意味着在相同的电压情形下，能带的电荷量越大，这正能讲明其储电能力强。 对电容概念的总结：

1、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 Q C =

，或者U

Q

C ∆∆= 〔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 1μF=10-6F ， 1рF=10-12

F

常见电容器，一样是几十pF 到几千μF 之间

类比明白得：

S 1 2

5、对电容的明白得：

1、用比值法定义物理量的特点

2、与水容器对比明白得

水容器H S V H V S =

电容器U C Q

U

Q C =

【例题1】一个电容器，充电后所带电荷量为Q=4×10-6

C 的电荷量时，它的板间电势差U=2V ，由此可知，该电容器的电容是___________F 。

假如再充进4×10-6

C 的电荷量，其电容为___________F 。 假如用导线将电容器两极相连，放电后，其电容为___________F 。 学生活动：〔略〕

小结：C 取决于电容器自身结构而与是否带电无关。类比：水桶的储水能力在设计好后就确定了，与是否使用无关。

过渡：通过上面的学习我们明白电容是电容器储存电荷本领的物理量，与U 和Q 都没

有关系，只与电容器的本身的构造有关。那么和什么因素有关？有什么明白呢？我们下面研究平行板电容器的电容与什么因素有关

〔三〕研究阻碍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，也是最差不多的电容器，几乎所有的电容器差不多上平行板电容器的变形，因此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。

咨询题：决定平行板电容器电容的那些因素从哪儿去找？ 2、定性分析

①电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，因此它只与电容器自身的内部结构有关，与其它量〔Q 、U 〕应该无关，环境因素也可不予考虑

②研究电容器内部的结构因素：

③方法分析：操纵变量法

3、实验探究

⑴改变平行板两极板的距离

d

现象：d ↓

偏角↓↓↑

d ↑ 偏角↑ U ↑ C ↓ C=Q/U

⑵改变平行板两极板的正对面积S

现象：S ↓ 偏角↑

↑

↓

S ↑

偏角↓ U ↓ C ↑ ⑶两极板间插入绝缘介质〔保持

Q 、S 、

d 不变〕

现象：插入电介质

U ↓

C ↑

4、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，讲明：

⑴当平行板电容器两极板之间是真空时，kd

S

C π4=

⑵当板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的r ε倍，即kd

S

C r πε4=

5、相对介电常数r ε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 ε近似为1〔一样性研究中，空气对C 的阻碍能够忽略〕〔水指纯洁水〕

【例题2】平行板电容器的电容是比较少的，桌上的平行板电容器的电容，半径约0.1m ，试求其电容C 的大小。

学生活动：〔2.8pF 〕

咨询题：假设要得到2μF 的电容，每个极板的面积要做多大？〔试与窗户作个比较〕 学生活动：〔==kdC S π422.6m 2，约10倍〕 〔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、固定电容器依照材料不同，常见的有： ，符号：

3、可变电容器 符号：

演示：动片，定片 咨询题：试分析变容原理？ 〔五〕小结：

电容器由两片导体为极板，中间隔以电介质构成。 电容C 是描述电容器容纳电荷本领的物理量。

C=Q/U

C=Q/U 固定电容器

电解电容器

可变电容器