《电容器的电容》教学设计

《电容器的电容》 儋州市第三中学 王 敏 课 题 ?1.8电容器的电容 课 型 新授课( 课时) (一)知识与技能 1、知道电容器是一种重要的电学元件并了解常见电容器的构成; 2、学生知道电容器的作用和储电原理，及充放电能量转化关系; 教3、学生理解电容器电容的概念并能用电容定义式解题; 4、探究平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系，使学生掌握平行板电容器的 决定式并能运用其讨论有关问题 学 (二)过程与 目 通过本节教学，培养学生的科学研究能力、实验观察能力和抽象思维能力 (三)情感、态度与价值观 标 电容器两极板带等量异种电荷，体现物理学中的对称美;渗透了事物的本质由自身 的因素决定，即内因决定，不由外因决定的观点 教 学 电容的概念及决定电容大小的因素 重 点 电容的概念，电容器的电量与电压的关系，电容器的充放电过程 、 难 点 教 学类比法、实验法 方探究、讲授、讨论、练习 法 教 学 静电计、平行板电容器、铁架台、电介质板、电容器的幻灯片、多媒体辅助教学设备 手 段 1 教学活动 说 明 (一)引入新课 通过电容器的实物和多媒体图片展示(电视机、电脑、收音机电路主板，照相机闪光内部结物理与生活密切联系～构等)使学生知道电容器是一种重要的电学元件，引入新课。 建立物理概念应该从 感性知识着手。 (二)进行新课 1、电容器 教师:刚才展示的那么多的用电器都要用到电容器，那它是由什么组成的呢, 激发学生的学习热情 演示:使用改装的“莱顿瓶”和几位同学一起演(最早的电容器，结构功能和现 在的电容器是一样的 ) 电容器的充电和放电充了电的莱顿瓶，当学生用手触摸内部导体的时候感觉到了电击的作用，引出赖顿具有抽象性～演示实瓶的功能(储存电荷)和结构 (两块导体 彼此靠近，绝缘) 验～增强感性认识～促 进知识的生成。 这样学生也就了解了电容器的功能及构造并就此给出电容器的符号 电容器:任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。 老师:那电容器的作用是什么呢, 展示一个大的电容器的放电过程，先把充了电的电容器两端短接，放出火花 刚才电容器存在了两个过程(充电、放电) (1)充电:电容器两板分别接在电池两端，两板带上等量异种电荷的过程。 (2)放电:充了电的电容器的两板用导线相连，使两板上正、负电荷中和的过程。 ,指出,两过程分别有短暂的充电电流，放电电流。 讨论:充电后两板间有了电场，具有电场能，你能分析一下充电、放电过程能量如何转化, ,学生分析得,充电:电源能量?电场能;放电:电场能?其他形式能 ,指出,电容器所带电荷量:每个极板所带电荷量的绝对值. ,过渡,电容器是容纳电荷的容器。一个电容器容纳电荷的本领如何描述呢,用电 概括总结～回归课本。容器所带电荷量描述吗, 体会用比值定义法定 义的物理量～反映物质 本身的属性。运用类比 法研究加深对电容的 2 理解。 2、电容 ,问题,甲电容器两板各带2 C电量，板间电压为2000 V，乙电容器两板各带3 C 电量，板间电压为4000 V，能否说乙电容器容纳电荷的能力大呢, ,学生讨论得,不能。电容器所带电量越多，板间电压越大。对上述问题，不能在 电压不同这种不对等情况下比较电量。应在相同电压下讨论。可取1 V电压下对比它们的 电量。 2C3C,学生动手计算,甲: 乙:，所以甲容纳电荷的本领大。 先猜想后验证是2000V4000V 物理学研究中的常规,学生总结,可用电容器所带电量与两板间电压的比值来描述电容器容纳电荷的本 思维方法～控制变量法领。 也是物理学研究中的教师指出:引入一个新的物理量——电容来描述。 重要方法。 ,投影,电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的 电容，在数值上等于使两板间电势差为1 V时电容器所带电荷量。 ,提醒学生,这是比值定义法定义的。 ,问题,C由Q、U决定吗, ,学生思考回答,C不由Q、U这些外界因素决定，因为引入C是描述电容器容纳 电荷本领的，是电容器本身的特性，故C由自身条件决定。 ,板书, Q通过实验演示～有利于定义式:，C不由Q、U决定 C,U学生对平行板电容器 的构造及工作原理的物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。 理解。 单位:法拉 符号:F 1F=1 C/V 6121 F=10μF=10pF ,引导学生类比理解, 电容器 水容器 ? ? 容纳电荷的能力 容纳水的能力 3 ? ? 单位电压电容器所带电量 单位深度水容器所带水量(体积V) ? ? QV (横截面积) C,S, Uh ? ? 确定的电容器C确定 确定的水容器S确定 即:C由电容器自身决定 即:S由水容器自身决定 ,问题,那C由电容器自身的哪些因素决定, 3、平行板电容器 ,介绍,静电计:测量电势差。它的金属球接一导体，金属外壳接另一导体，从指 针的偏角可测出两导体间的电势差。 ,演示,将平行板电容器的一板A固定于铁架台上且与一外壳接地的静电计的金属 球连接，手持有绝缘柄的板B，将B板接地，用电池组给电容器充电后断开电源，将B 靠近A，静电计指针偏角反映A、B两板间电势差。 ,现象,指针偏角减小。 ,引导学生分析,给电容器充电后断开电源，电源不再继续对电容器充电，同时也 没有导线将两板相连，电容器也不会放电.即此时，电容器所带电荷量不变。 Q,学生分析现象,根据，?Q不变而U减小，?C增大.即d越小，C越大。 C, U ,告知学生,精确实验告诉我们，C和d成反比。 ,演示,减小两板正对面积。 ,现象,指针偏角偏大。 选择典型问题作为当Q,学生分析,由，S越小，U越大，C越小。 C,堂反馈～有利于教师掌U 握学生的学习效果～也,告知学生,精密实验表明:C与S成正比。 有利于学生对所学知 识的及时巩固。 ,演示,B板不动，在两板间插入一块电介质板。 ,现象,指针偏角减小。 4 Q,学生分析,板间插入电介质，U减小，由，则C增大。 C, U ,告知学生,板间充满某种介质时，C会变为板间为真空时的若干倍，这一倍数叫这种介质的介电常数，用ε表示。精确实验表明C与ε成正比。课本中给出几种电介质的介电常数。 ,指出,电容器的电容是由两个导体的大小和形状，两个导体的相对位置及极板间的电介质决定的。 ,引言,精确实验可得电容器的决定式。 ,出示板书, ,S决定式:C,(平行板电容器)，式中k为静电力常量。 4,kd ,,,,1说明:真空中介电常数，充满某种介质时，电容变大为真空时的倍，是rr一个常数，与介质的性质有关，称为介质的相对介电常数。 ,SrC,所以上式又写为: 4,kd 4、常用电容器 ,出示电容器示教板,说明电容器从构造上看，分固定电容器和可变电容器。 ,投影片出示问题,让学生围绕问题看书。 老师:课本图1.8,5甲、乙的电容器上写着两个数字，它们各表示什么, ,学生答, ?一个是电容值，一个是额定电压值。加在电容器两极上的电压超过某一值(击穿电压)时，板间电介质被击穿。额定电压应小于击穿电压，电容器工作时的电压不应超过额定值。 ,指出,电容值及额定电压值是电容器的两个重要参量。使用前，应看清它的这两个参量才能正确使用。其他电器元件也有它的参量，学生应养成使用前先了解它们的参量的习惯。 电解电容器的正负极不能接错。如课本图1.7,5乙中的电解电容器两个引线一长一短，短者为负，使用时注意区分。 让学生注意各种电容器的表示符号。 5 (三)课堂总结、点评 通过本节学习，主要学了以下几点: 1、电容器的充电:电容器与电源相连，电源能量?电场能 电容器的放电:电容器与导线相连，电场能?其他形式能 2、电容:描述电容器容纳电荷的本领。 Q，C不由 Q、U决定 C,U ,Sr,C,，C由、S、d电容器自身因素决定。 r4,kd 3、学到了一种处理问题的方法:遇到不易理解的问题可以用熟知的东西类比理解 (四)实例探究 ?基本概念和规律的应用 【例1】平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连，在这种情况下， 如增大两板间距d，则板间电势差U、电容器所带电量Q，板间场强E各如何改变, 平行板电容器充电后，切断与电源的连接。在这种情况下，如增大d，则U、Q、E各如何 改变, 解析:充电后，继续保持电容器与电源相连，电容器两板间电势差U不变.如增大d， ,SQrC,则由，C将减小，再，Q减小，依E=U/d，E将增大。 C,4,kdU 【例2】平行板电容器充电后，与电池两极断开连接，当两极板间的距离减小时 ( ) A(电容器的电容C变大 B(电容器极板的带电量Q变大 C(电容器两极间的电势差U变大 D(电容器两极板间的电场强度E不变 6 ,Sr解析:平行板电容器的电容C,。当两极间距离d减小时，电容C变大，选4,kd 项A正确。 充电后，切断电容器与电源的连接，电容器所带电荷量Q不变，B项错误。减小d， ,UQkQ4C增大而使U减小，选项C错误。由，则E不变，选项D正确。 E,,,dCd,Sr 答案:A、D ,SrC,说明:求解平行板电容器问题，首先要分清是U不变还是Q不变，然后用4,kd QU确定C的变化，再用确定Q或U的变化，最后用确定E的变化。记住两C,E,Ud 个结论:?保持电容器和电源连接，U不变;?电容器充电后断开电源，Q不变。 ?电容器和生活生产 视频展示(上海世界博览会上零排放的环保超级电容公交运营线 关注世界博览关注怀抱) 展示电容屏触摸屏手机。 作 书面完成P“问题与练习”第2、3题;思考并回答第1、4题。 31 业 7 一、电容器 1、构造 2、作用，电荷 能量 板 二、电容 书 1、定义 2、公式 设 三、平行板电容器 计 ,SrC, 4,kd 四、常用电容器 8