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視頻標(biāo)簽：電容器的電容
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版高中物理選修3-1第一章第8節(jié)電容器的電容-天津優(yōu)課
教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂實(shí)錄及教案：人教版高中物理選修3-1第一章第8節(jié)電容器的電容-天津優(yōu)課
教學(xué)目標(biāo)
先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)電荷、電荷之間相互作用的規(guī)律，再認(rèn)識(shí)描述場(chǎng)的性質(zhì)的相關(guān)物理量，在此基礎(chǔ)上，通過核心內(nèi)容的拓展和應(yīng)用，提高學(xué)生綜合運(yùn)用物理知識(shí)的能力。
通過本章較抽象的電學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，用緊密聯(lián)系的方法既對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)理解新的知識(shí)有幫助，也有利于學(xué)生用相互聯(lián)系、相互影響的觀點(diǎn)去看待事物，同時(shí)加深對(duì)世界的物質(zhì)性和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過的多樣性的認(rèn)識(shí)。
2學(xué)情分析
在學(xué)完靜電場(chǎng)力的性質(zhì)和能的性質(zhì)之后，學(xué)生對(duì)靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)有了一定程度地掌握，在教師引導(dǎo)下能用靜電場(chǎng)的兩大性質(zhì)分析簡(jiǎn)單問題，但是學(xué)生對(duì)兩大基本性質(zhì)的深入理解還不完全到位，仍會(huì)感到抽象，據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)電容器充、放電過程的形成分析含糊不清，對(duì)電容概念的理解不夠深入，這是學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)的兩個(gè)難點(diǎn)部分。
3重點(diǎn)難點(diǎn)
靜電場(chǎng)一章是高中階段電學(xué)內(nèi)容的開始，既是電磁學(xué)的基礎(chǔ)，又是光學(xué)等其他物理知識(shí)的重要基礎(chǔ)。本章的核心內(nèi)容是電場(chǎng)的概念及描述電場(chǎng)特性的物理量。力、功和能量仍然是電磁學(xué)的主要概念，電學(xué)中的概念如場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)、電勢(shì)能等較為抽象，結(jié)合力學(xué)、能量的應(yīng)用更是本章重難點(diǎn)所在，所以應(yīng)用類比、實(shí)驗(yàn)、課件、模型等形象化的教學(xué)手段，加深學(xué)生對(duì)抽象概念和規(guī)律的理解。
4教學(xué)過程
4.1第八學(xué)時(shí)
4.1.1教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)目標(biāo)
①認(rèn)識(shí)電容器外觀、構(gòu)造，知道常見電容器類型和主要應(yīng)用
②理解電容器的電容概念及其定義，并知道公式及其含義，能用來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。
③知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)及決定式
2、能力目標(biāo)
①學(xué)會(huì)用已有物理知識(shí)解釋相關(guān)現(xiàn)象和規(guī)律
②知道并學(xué)會(huì)利用比值法定義物理量的研究過程和方法
③學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)中用控制變量法的實(shí)驗(yàn)方法，提高學(xué)生綜合運(yùn)用 
知識(shí)的能力。
3．情感目標(biāo)
①結(jié)合實(shí)際，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
②應(yīng)用數(shù)字實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生更直觀的數(shù)據(jù)，提高對(duì)物理概念的認(rèn)可度
③引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究態(tài)度
④引領(lǐng)學(xué)生形成理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)
4.1.2教學(xué)重點(diǎn)
電容的定義和引入部分主要從理論類比和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的角度加深學(xué)生對(duì)電容器容納本領(lǐng)的理解，使學(xué)生對(duì)電容的定義有較深刻的認(rèn)識(shí)
平行板電容器影響因素主要采用視頻實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生一起探究，實(shí)際演示實(shí)驗(yàn)成功率較低，可視性不強(qiáng)，用視頻實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰明了更容易得出結(jié)論
4.1.3學(xué)時(shí)難點(diǎn)
電容器的充放電過程分析是學(xué)生的分析的難點(diǎn)，所以通過演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出實(shí)驗(yàn)情境問題鏈，讓學(xué)生討論分析，突破充放電過程電流形成分析的思維難點(diǎn)
電容的定義也是學(xué)生理解的難點(diǎn)，教學(xué)中把對(duì)水容器容納水的本領(lǐng)的研究類比遷移到較抽象的電容器容納電的本領(lǐng)引出電容定義，又結(jié)和實(shí)驗(yàn)的真實(shí)數(shù)據(jù)讓學(xué)生更確定電容定義的涵義
4.1.4教學(xué)活動(dòng)
活動(dòng)1【活動(dòng)】電容器的電容
1、情境引入：
用照相機(jī)攝影光線不足，會(huì)用到閃光燈（教師演示）。你知道閃光燈的強(qiáng)光釋放的能量是從哪里來嗎？我拿的相機(jī)的鋰電池只有7.2伏，不可能提供那么大的能量。
想不想知道閃光燈的內(nèi)部結(jié)構(gòu)？（展示圖片）里面圓柱形黑色的元件就是電容器。這種元件在生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面都有應(yīng)用，大家所看到的用紅線圈起來的部分都稱之為電容器。
這節(jié)課我們就一起來認(rèn)識(shí)一下電容器，以及研究一下它的基本性質(zhì)電容。（板書標(biāo)題：電容器的電容）
2、新課講授：
我們首先以紙質(zhì)電容器為例來觀察一下它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。播放紙質(zhì)電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)視頻，引導(dǎo)學(xué)生觀察說出紙質(zhì)電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)。紙質(zhì)電容器拆開后，實(shí)際就是兩張錫箔紙中間夾了一張絕緣的薄紙。其他電容器結(jié)構(gòu)與之相似。（展示各種不同的電容器圖片、電容器示教板）
· 、電容器
請(qǐng)學(xué)生總結(jié)電容器的基本結(jié)構(gòu)：
電容器的構(gòu)造：兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，都可以看成是電容器．
共同總結(jié)歸納：
兩個(gè)導(dǎo)體——極板
中間的絕緣物質(zhì)——電解質(zhì)
導(dǎo)線——接線
給出電容器在電路中的符號(hào)：
最簡(jiǎn)單的電容器就是兩塊金屬板中間用空氣隔開——平行板電容器
學(xué)生體會(huì)思考：1.兩個(gè)平行金屬板夾上一層絕緣物質(zhì)能否構(gòu)成一個(gè)電容器?——能
（展示自制電容器：最簡(jiǎn)單的電容器“平行板電容器”中間放了一個(gè)薄塑料，兩面貼了錫紙）
2.相鄰的站在絕緣體上的兩個(gè)同學(xué)能否構(gòu)成電容器？——能
電容器在電路中到底有什么用途呢？
電容器，顧名思義是容納電荷的容器。電容器兩極板容納電荷并在需要時(shí)快速釋放出來，這是電容器最基本的工作原理，也是剛才閃光燈發(fā)出強(qiáng)光的原因
如何讓電容器帶上電荷并釋放電荷呢？
我們可以用實(shí)驗(yàn)來演示一下電容器的充放電過程（電路如右圖）
提出觀察問題請(qǐng)學(xué)生討論作答：
1. 靈敏電流計(jì)的指針變化，分析電流形成原因？
開關(guān)打到1和2電流指針都是瞬間增大又回到零點(diǎn)，但方向相反
打到1時(shí)電源正極電勢(shì)高，正電荷由高電勢(shì)在電場(chǎng)力作用下到電勢(shì)較低的上極板，負(fù)電荷由電勢(shì)較低的電源負(fù)極運(yùn)動(dòng)到電容器上極板
教師解釋：由于電容器中間是絕緣的電介質(zhì)絕緣的電解質(zhì)，正負(fù)電荷不能中和，這樣就把電荷儲(chǔ)存起來
特別指出：充放電過程中兩極板帶等量異種電荷，我們所說電容器容納的電荷量指一個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值（比如：.... ）
打到2時(shí)，由于兩板間存在電勢(shì)差，正負(fù)電荷中和掉了，也即放電過程
2. 指針為何很快回到零點(diǎn)？
充電時(shí)當(dāng)上下極板與電源正負(fù)極不存在電勢(shì)差時(shí)充電完成，放電時(shí)上下極板正負(fù)電荷完全中和掉，也即上下極板不存在電勢(shì)差，放電完成，充放電時(shí)間極短
充放電過程流經(jīng)靈敏電流計(jì)的方向不同，指針反向
3.充電、放電的過程電路中的能量如何轉(zhuǎn)化？
充電時(shí)電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能 放電時(shí)電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為熱
（點(diǎn)擊動(dòng)畫顯示內(nèi)部動(dòng)態(tài)變化）
繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：增大電源電壓 ，發(fā)現(xiàn)電流表指針最大值增大，用指針的最大值定性代表電荷量的最大值，充電過程可以得出電源電壓越大，極板間電勢(shì)差越大，電荷量越多。
教師提出問題：形形色色的電容器都可以容納電荷，那他們?nèi)菁{電荷的本領(lǐng)是否相同呢？
電容器的這些特點(diǎn)與我們熟悉的水容器很相似，水容器有類似電容器的特征，注水量越多，水面高度越高，能不能先從熟悉的水容器的容納本領(lǐng)切入呢？
試想：對(duì)于幾個(gè)無限高的水容器而言，如何去比較容納水的本領(lǐng)呢？
直觀回答三種水容器那個(gè)容納水的本領(lǐng)最強(qiáng)
C容器
用哪個(gè)物理量衡量呢？
底面積S（升高相同的水面高度，容水體積大）
引導(dǎo)學(xué)生類比遷移：
各物理量量對(duì)比如下：
水容器裝水的本領(lǐng)-----------電容器容納電荷的本領(lǐng)
水容器裝水的多少V---------電容器電荷量的多少Q(mào)
水的高度差h------------------電勢(shì)差U
-------------------------------------
截面積S------------描述電容器容電本領(lǐng)的物理量——電容
類比水容器截面積可以代表容水本領(lǐng)的強(qiáng)弱得出：用電荷量與電勢(shì)差的比值來描述電容器容納電荷本領(lǐng)的強(qiáng)弱。
對(duì)于固定的電容器容納電荷的本領(lǐng)應(yīng)是一定值，下面我們從實(shí)驗(yàn)的角度來尋找一下答案。
把剛才演示實(shí)驗(yàn)中的靈敏電流計(jì)換成電流傳感器（如右圖）
電流傳感器可把電容器放電過程中電流隨時(shí)間的圖像直接同步輸出數(shù)據(jù)并擬合成圖像。
下面我們?cè)谒闹须妷合驴床煌妷合碌姆烹娗闆r，并且從中能不能計(jì)算出放電的電荷量？
學(xué)生結(jié)合以前學(xué)過的v-t圖像中面積表位移，教師引導(dǎo)得出I-t圖像中積分思想可求出電荷量，結(jié)合數(shù)字實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)演示，要求學(xué)生結(jié)合教師演示記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并計(jì)算填入下表
| 物理量 | 第一次實(shí)驗(yàn) | 第二次實(shí)驗(yàn) | 第三次實(shí)驗(yàn) | 第四次實(shí)驗(yàn) |
| u/v | 4 | 8 | 12 | 16 |
| Q/c | ||||
 /(c/v) |
視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.jjlqy.cn
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