资源简介

10.4 电容器的电容
一、教学内容分析
电容器的定义式是理解电容器特性的基础和前提，在本节课的知识内容中占核心地位，在以后的学习当中，有大量的电场问题建立在电容器的模型上，本节是本章的重要内容，更重要的是电容器与很多现代科技有关，根据最新课标的精神，这就是发展学生的物理核心素养的好素材，本课的重点在于电容器的定义式的定性定量探究过程，难点在于把实验数据转化为电容的概念定义。这在本节内容利用了等分法， I—t图像法，去定量来分析电容器的定义。借助于探究影响平板电容器影响因素的探究过程，理解平板电容器的影响因素。
二、学情分析
学生在学习本节课之前，已经学习了电场力和电场能的性质，而且有过用比值法定义物理量的经历，为本节实验奠定了一定的基础，然后学生对电容器这种非线性元件还是还是第一次接触，感性认识方面就比较陌生，对于新高二的孩子来说，具有一定的观察能力和分析能力，对物理探究过程和探究方法也比较熟悉，然而他们的抽象思维能力并不强，从实验数据生活到概念规律会有一定的难度。因此，从抽象认识到概念认识需要老师大量的引导。
三、教学目标
1.了解电容器的作用和构造，其次理解电容器充电过程中的电流方向以及能量转化。
2.能用定量和定性的方法探究电容器的定义式。
3.能用估算法、比值法、等分法等物理常见思维过程分析电容的定义。
4.通过对现代科技的了解，建立科学态度，激发学生探究知识热情。了解国内现在对电容器的应用情况，激发学生的爱国热情。
四、教学重、难点
教学重点：
1.通过比值法来定义电容器电容的概念。
2.通过观察实验，知道影响平板电容器电容的相关因素。
教学难点：
理解电容器充放电的过程。
2．学会电容器在等压、等电量的情况电压、场强等物理量的变化。
教学方法：探究、讲授、讨论、类比归纳
教具:
平行板电容器
2．多媒体课件、实物投影仪、视频片断。
五、教学流程图
六、教学过程
环节 情境与问题 教与学活动 设计意图 学生发展
新课导入 提出猜想 利用图片资料认识电容器外观。教师介绍电容器的用途和特点。 说到电容器，我们首先来认识一下常见的一些电容器，在下面的这些图片当中，都是我们日常生活当中能够见到的电容器。虽然外观看起来各不相同，有大有小，有扁有圆，但他在电路当中的工作原理都是一样的。但是放在不同电路中能够起到不同的作用。 比如在我们的生活中，电容器可以放在电路板当中起到稳压和滤波的作用，放在电脑键盘的按钮下，可以把它做成电容传感器，利用电容的大电压和大电流的特点，可以为大型焊接机器的焊枪提供焊接电流，我们经常使用的手机屏幕大部分都是电容屏，还有提供照相机闪光灯闪光时的电流，也是利用电容器放电电流快的特点来制做的。 通过生活中实际遇到的仪器。将仪器模型化，引出电容器的作用。 向学生介绍电容器的应用前景。培养学生对科学的研究兴趣。和培养对生活中仪器的观察习惯。
请同学们再思考这样一个问题，能获得稳定和数量巨大的电荷是研究电学问题的基础，电荷能不能像水一样被一个容器储存起来呢？ 莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球。由于它是在莱顿城发明的，所以叫做莱顿瓶，这就是最初的电容器。 （动画）后来人们发现，只要在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就组成一个最简单的电容器，叫作平行板电容器。这两个金属板叫作电容器的极板。实际上，任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。 指导学生了解电容器的发明过程 培养学生严谨的分析态度
模型化的定量研究 通过视频了解电容器充放电过程 电容器充电的过程中，聚集正电荷的金属板叫正极板,聚集负电荷的金属宝叫负极板，每个极板的带电量的绝对值叫电容器的带电量。电容器在充电聚集电荷的同时，电源的能量不断储存在电容器中；放电的过程中，电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。所以电容器的充放电过程也是将能量转移和转化的过程。 学习装置的使用，以及对装置的使用原理的分析 引导学生学习科学家严谨的思维方式和实验的技巧
深入思考 我们通过这样一个实验来研究一下充入电容的电荷量和电压之间的关系，引入分压视频视频 同学们通过以上的学习，了解到电容器的充放电过程以及电容器充放电时电荷量和电压的比值为定值的关系。根据定值关系我们就能够比较出电容器储存电荷的本领 配合电路讲解电容器充放电过程。并且得出电压和电荷量的比值关系。 学习科学家严谨的实验态度。
实践应用 借助实验当中所得的数据定义中电容器的电容的定义。 同学们通过以上的学习，了解到电容器的充放电过程以及电容器充放电时电荷量和电压的比值为定值的关系。根据定值关系我们就能够比较出电容器储存电荷的本领。定义电容单位。了解常见电容的标注含义。还有额定电压、击穿电压。 加深对电容概念的理解 深化对电容的理解和应用
观察实验，利用I-t图像，借助估值法计算电荷量。 通过上面的视频我们学习了电容器的充电和放电过程，利用电路我们确定了电荷量和电压的定量关系。下面我们再利用电容器的放电过程来研究一下放电电流与时间的关系，放电过程中的电荷量，我们是通过I-t图像和估算的方法来确定的，在前面我们学习利用Vt图像所成的面积，我们确定出位移，同样，我们可以在I-t图像当中利用图像和坐标轴所围的面积，确定出放电过程中电荷量的大小，求面积时，可以通过数出图像面积占有坐标纸的格的总数来计算，大于半个格记为一个格，小于半格舍去。这样就可以估算出图像的面积，也就得出电荷量的大小。下面我们来观看视频。
观看视频，分析影响平行板电容器的相关因素。 在视频当中，我们可以看到平板电容器的电容与面积成正比，与两板间距离成反比，与两板间所放的电介质的介电常数成正比，根据理论，我们可以得出下面的表达形式，平板电容器的电容，，公式中的s表示两极板之间的正对面积，公式中的k为静电力常数，公式中的d为两极板之间的间距，公式中的我们称之为电介质相对介电常数，介电常数是指物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。与电介质的性质有关。 下面我们列了几种常用的电介质的相对介电常数，一般我们设定在真空环境下，介电常数值为1，在空气条件下，大家从表格中可以看到空气的相对介电常数为1.005，所以我们的计算式也可以把空气中的介电常数取值为1，在表格中的陶瓷玻璃等电介质，他们的介电常数值均比1要大。同样的极板之间，放入这些介质，会使电容器容纳电荷的本领增大。
指导学生认识常见电容器。 从结构上看，可分为固定电容器和可变电容器两种，固定电容器的电容是不变的，常用的有聚苯乙烯电容器和电解电容器。 其中，聚苯乙烯电容器是以聚苯乙烯薄膜为电解质，把两层铝箔隔开，卷起来就制成了聚苯乙烯电容器，通过改变铝箔的面积和薄膜的厚度，可以制成不同电容的聚苯乙烯电容器。 可变电容器是由两组铝片组成它的电容是可以改变的。固定的一组铝片叫做定片，可以转动的一组铝片叫做动片。转动动片，使两组铝片的正对面积发生变化，电容就随着改变。 深化对多级加速器的理解和应用
课堂例题 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接。在这种情况下，U保持不变，如果只减小两极板间的距离d，那么，两极板间的电势差U，电容器所带的电量Q，两极板间的场强E各如何变化？ 在两极板正对面积不变的情况下，只减小两极板距离d，根据C的决定式可以推出电容增大，根据电荷量Q等于电容C乘以极板电压U可知极板间电荷量增大,再根据电场强度E等于极板电压U除以极板间距离d可知电场强度将增大。 例2：关于电容，下列说法中正确的是 （ D ） A．电容器的极板上带电量越大，这个电容器的电容就越大 B．电容器的极板间电压越大，这个电容器的电容就越大 C．如果电容器两极板上没有带电，它的电容为零 D．对某一个电容器来说，两板间的电势差随所带电量的增加而增加 学习电容器常见两种情况U不变，Q不变下，的电压、电场强度、电荷量等物理量的变化。 引导学生分析两类常见情况。
学习总结 板书小结 在本节课当中，从莱顿瓶的发现让我们知道了电容器的基本结构，了解到只要有两块彼此绝缘又相互靠近的导体，就可以构成电容器，它具有存储电荷和电场能的本领，根据结构划分可以把它们分为固定电容器和通过改变正对面积或者距离的可变电容器。通过对电容器标注的学习，知道了额定电压和电容单位的含义。为了比较不同的电容器容纳电荷的本领，我们引入了电容这个物理量，并且通过对电容定义式和决定式的学习加深了对电容概念的理解。 回顾本节所需的知识点 强化对本节知识的理解
课堂反馈 平行板电容器充电后，切断与电源的连接，在这种情况下，Q保持不变： 如果只增大两极板间的距离d，那么，两极板间的电势差U，电容器所带的电量Q，两极板间的场强E各如何变化？ 两极板正对面积不变，只增大两极板距离d，根据C的决定式可以推出电容减小，根据U=Q/C,可推出U增大，根据E=U/d,可以发现U增大，但是d也增大，所以两者的比值我们难以确定，因此首先将电压U替换为Q除以C，再将C的决定式带入，这是我们发现，表达式中我们可以将极板距离d约掉，因此，可以看到最终的表达式是与两板间距无关的。因此电场强度不变。 强化本节课所学内容。 强化对本节知识的理解
课后作业 板书 1.做好课后复习 2.完成教材P43--应用与练习 复习本节知识 复习本节知识强化对本节知识的理解
建议：若为新授课，建议教学过程可以从“新课引入”“深度研习”“”“融合提升”“学习总结”逐层展开。
若为复习课，建议教学过程可以从“学习任务”“知识框架”“典型案例”“配套练习”“学习总结”逐层展开。

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