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視頻標簽：電容器的電容
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修3-1第一章第8節電容器的電容-北農大附中
教學設計、課堂實錄及教案：人教版高中物理選修3-1第一章第8節電容器的電容-北京農業大學附屬中學
教學目標
知識與技能
1.了解電容器的作用及其構造。
2.知道電容器充放電過程中的電流特點。
3.探究電容器帶電量與電勢差的關系,理解電容器電容的定義。
4.了解電容器的擊穿電壓和額定電壓的概念。
過程與方法
1. 通過實驗感知電容器的充、放電過程。
2. 通過實驗探究電容器帶電量與電勢差的關系,運用比值定義法定義電容。
3.培養學生利用傳感器和計算機采集、處理、分析信息的能力。
情感態度與價值觀
1、讓學生感受物理貼近生活、聯系社會,體會科技是第一生產力。
2、培養實事求是的科學精神,形成大膽假設、科學推理、小心求證的科學態度。
2學情分析
學生已經掌握了電勢差、電場強度、電荷量等知識,同時也基本掌握了比值定義法、控制變量法、微元思想等研究物理問題的方法。因此,本節教學的核心是應用靜電場的有關知識研究電容器,培養學生應用所學知識解決新問題的能力。電容器的充、放電過程和電容概念,是高中物理教學的重點和難點之一,又比較抽象,因此在教學中,可以利用演示實驗、學生實驗,讓學生易于理解和接受,同時培養學生的實驗觀察能力和科學探究能力。
3重點難點
電容的概念是本節的重點和難點,通過探究電容器帶電量與電勢差的關系,理解電容器電容的定義。
4教學過程
4.1第一學時
4.1.1教學活動
活動1【導入】新課引入
演示1:感應起電
學生觀察
結論:不用直接接觸就可以“導電”
演示2:電容器在電路中的作用
磁性電子元件粘貼在黑板上,按電路連接,在空白處接入神秘元件(10000微的電容),將開關K分別接到a、b位置,比較燈泡發光情況。
學生觀察
結論:
(1)開關加到a處,燈泡閃了一下,
說明:電路一開始是通的,元件導電;后來又好像斷了
(2)開關接到b處,燈泡閃了一下,
說明:電路中好像有“電源”,提供電荷
我們把儲存電荷的“容器”——電容器
活動2【活動】電容器的初步認識
(1)廣泛應用:
(圖片說明)彩電、冰箱、洗衣機、電飯煲、微波爐、音響、閃光燈等等都有電容器。
猜一猜:實物展示電腦主板,大大小小電容有多少個(54個)
(2)最初的電容器:萊頓瓶
萊頓瓶的發明位科學家研究電的現象,提供了很有力保障。
它曾經使700多人同時有被電擊的感覺而跳起來,“威力”無比。
富蘭克林用它搜集了“天電”,從而證明天電和地電是一回事兒。
他肯定了“起儲電作用的是瓶子本身”,“全部電荷是由玻璃本身儲存著的。”
后來人們發現:只要兩個金屬板中間隔一層絕緣體就可以做成電容器
我們所使用的靜電感應起電機的兩個大瓶子——電容器(展示一個)
(圖片中同款起電機是藍色的圓盤,好看!對美的追求永不止步!)
(3)觀察電容器:實物+圖片,(實驗用的同門兄弟)的內部結構。一個壞的、外殼破裂了、電解質蒸發了的——兩個金屬箔片之間有絕緣紙,正常情況下再充滿液體的絕緣介質,就OK了。
(4)小結并板書:
1、電容器的組成——相互靠近且絕緣的兩個導體
2、元件符號:(好像兩片金屬中間隔開)─┃┃─ =
3、作用:儲存電荷
(5)思考:靜電計可以看成電容器嗎?
活動3【講授】2、電容器充電（導電）和放電的過程的本質原因
(1)結合實驗現象,學生先試著分析“閃亮”“滅”“閃亮”“滅”
① “亮”就有電流,說明電子定向移動,電子應該從負極流向正極,電容器中間是斷開的,所以電子從上面極板通過導線通過電源再通過導線來到下極板。(電流方向,電源外部從正極流向負極)上極板因為缺少電子而帶正電,下極板因為多余電子而帶等量的負電,兩個極板帶電情況跟感應起電相同,這個過程我們稱為充電,電子定向移動形成電流。
②為什么燈會滅?電流呢?電子什么時候就不運動了?什么時候電充“滿”了?
根據我們最近學的,電子能夠定向運動一定是受到力的作用
——電場力,運動過程中一定有電勢差,當電勢差為零時,不存在電場,沒有力的作用,停止。
即:上極板與電源正極等勢,下極板與電源負極等勢
說明:極板電荷越聚越多,兩極板之間電勢差逐漸增大
③又“閃一下”?——放電,電流方向…
④“滅”——電荷沒有了,沒電了
兩次“亮”不一樣,電流方向不同
兩次“滅”也不同,一次斷路,一次沒電(源)了。
動畫演示,并板書:
4、電容器充放電的過程:電子的轉移
“閃亮”——正向電流——充電≈用電器
“ 滅 ”——“滿”等勢——穩定≈斷路
“閃亮”——反向電流——放電≈電源
“ 滅 ”—— U=0 ——沒電了≈“無用”
注:電容器所帶電量是指一個極板所帶電量的絕對值。
(2)學生活動:
請在電路圖中,畫上電容器的符號,標明充電電流I1方向和放電電流I2方向。分別用“+”“-”標明兩個極板所帶電荷性質。
活動4【講授】3、測量電容器的i－t圖像，分析含義
(1)用什么測電流?
介紹一款神器——電流傳感器+數據采集器+電腦
用黑板上的電路圖,將燈泡改成滑動變阻器
(2)實驗
得到一個I-T圖像,分析含義(充電、等勢斷路、放電)
(3)圖像含義,
除直接含義,還有沒有其他含義?比如面積?
觀察橫坐標、縱坐標的標度,計算一個格的面積
類比v-t F-x a-t
用電腦積分,驗證充電電荷量=放電電荷量
(4)實驗:
如果改變放電負載,電流大小不對應,但“面積不變”
活動5【講授】4、研究電容器的特性
(1)基本思路:從它表現出的性質來研究
(2)研究電容器應該測量哪些物理量?——Q、U
電路中,我們能測量的是哪些物理量?——I、U
Q與I有什么關系嗎?
(3)實驗:繼續剛才的實驗
①改變電壓6次,一個同學改變電源電壓值,老師電擊屏幕,說“開始”一個控制開關“充電、放電”
②每次記錄電壓值、及對應的電荷量
③處理數據方法:畫圖像最直觀
比賽:學生手畫、老師用電腦繪圖
④觀察圖像,得出結論
(4)定義電容并板書:
1、定義式: C與Q、U無關,由電容器本身決定
2、 單位:
3、物理意義:表征存儲電荷的本領
(5)思考:靜電計的張角大說明電荷量大,還可以說明什么?
活動6【練習】5、鞏固練習：計算電容
右圖是通過電流傳感器的測量數據繪制出的電容器放電電流隨時間變化圖線。在實驗電路中,電容兩極電壓為8V。請根據圖像估算電容器所帶電量及電容。
活動7【作業】課后作業
1、練習冊相關問題
2、上網查閱自己感興趣的電容器的知識。
3、可以自制電容器。
視頻來源：優質課網 www.jixiangsibao.com
