黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第一章 静电场 1电容器与电容

黑龙江省齐齐哈尔市高中物理 第一章 静电场 1电容器与电容

第八节 、电容器与电容（1课时） ‎ 教材分析：‎ 教材首先讲解了电容的功用，通过介绍电容器的构造及使用，使学生认识电容器有储存电荷的本领，同时介绍了电容的概念、定义式，再讲解电容器的电容与哪些因素有关．整个这一节的内容，是后面学习LC振荡电路的必备知识，是学习交变电路和电子线路的基础，关于电容器的充放电现象和电容概念，是高中物理教学的重点和难点之一，又比较抽象，因此再教学中，可以多增设实验，让学生易于理解和接受，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力．‎ 一、教学目标 ‎（一）知识与技能 ‎1、通过媒体展示电容器实物让学生知道什么是电容器及常见的电容器的构成；‎ ‎2、通过电容充放电现象的实验演示让学生理解电场能的基本概念，知道电容器充电和放电时的能量转换；‎ ‎3、通过多媒体展示“水容量”和“电容量”的动态变化过程理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；‎ ‎4、通过实验演示让学生知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题，培养学生分析问题与解决问题的能力。‎ ‎（二）过程与方法 结合实物观察与演示，通过学生的亲自实践与体会，在具体练习的计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质。‎ ‎（三）情感态度与价值观 体会电容器在实际生活中的广泛应用，培养学生探究新事物的兴趣；电容器两极带等量异种电荷，让学生体会物理学中的对称美。。‎ 二、重点、难点、疑点及解决办法 ‎1．重点 电容的概念，影响电容大小的因素 ‎2．难点 电容的概念，电容器的电量与电压的关系，电容的充、放电 ‎3．疑点 两极间电势差增加1伏所需电量的多少是衡量电容器电容大小的标志。‎ ‎4．解决办法 用充了电的电容器短路放电产生白炽的火花使学生感受到电容器有“容纳（储存）电荷”的功能。为使学生理解充、放电的抽象过程。用自制的充放电的电路中的示教电流表显示充、放电过程，为使学生理解电容器电量与电压的抽象关系，不同电压、不同电容的电容器充电再放电时的声音与亮光形象的展示这一抽象关系。运用演示实验讲授这一课，可取得较好的教学效果；若只停留在理论上和抽象的论证，学生是难以理解和接受的 三、教具准备：常见的电容器示教板，带电羽的平行板电容器，静电计，介质板，感应起电机，电线，各种电容器（包括“25V  4700μF”电容一只和一个可用来拆开的纸制电容器），学生电源一个，导线若干，起电机．‎ 四、教学方法：实验教学法 五、教学过程：‎ ‎（一）、复习、演示，引入新课 两块相互靠近，平行放置的金属板，如果分别带上等量异种电荷，它们之间有没有电场？（同时板画）‎ 两金属板间有没有电势差？‎ 教师归纳小结：‎ 由此可见，相互靠近的两金属板构成的装置具有储存电荷的作用，或者说它可以容纳电荷，而两板所带正、负电荷越多，板间电场就越强，两板间的电势差就越大（稍作解释）。‎ 那么有什么方法可以使两金属板带上正、负电荷呢？‎ 将两金属极分别按到电源的正、负两板上（同时画出电路）。‎ ‎（实验演示1）将“25v 4700μF”电容器（出示实物）充以16V电压，然后短路放电产生白炽的火花，并发出较大的声响。（激发学生学习本节兴趣）然后教师明确告诉学生“电容器可以容纳电荷”。‎ 如何解释这一现象呢？（学生疑惑）现在我们来学习有关电容器的知识。（板书课题）‎ ‎（二）新课教学：‎ 展示各种电容器。并做解释：这是一种能容纳电荷的容器，今天我们来先来学习它——电容器以及描述它容纳电荷本领的物理量——电容 ‎1、电容器 ‎（1）构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器（讲解：电容器中将两片锡箔纸作为电容器的两个极板，两个极板非常靠近，中间的绝缘层用薄绝缘纸充当，分别用两根导线连接两极．这就是电容器的结构）。‎ ‎（2）电容器的充电、放电：‎ ‎[实验演示2]：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。这个过程叫做充电。‎ 现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后，切断与电源的联系，两个极板间有电场存在，充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中，称为电场能。‎ ‎[实验演示3]：把充电后的电容器的两个极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器就不带电了，这个过程叫放电。‎ 现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流。放电后，两极板间不存在电场，电场能转化为其他形式的能量。‎ 问题1：电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?待学生讨论后总结如下：‎ ‎【板书】充电——带电量Q增加，板间电压U增加，板间场强E增加， 电能转化为电场能 放电——带电量Q减少，板间电压U减少，板间场强E减少，电场能转化为电能 问题2：电容器可以充入的电量 是无限的么？如何描述电容器容纳电荷的本领？（且听下面分解。）‎ ‎2、电容 与水容器类比后得出（动画演示）。说明：对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，C（类比于横截面积）不变。这是量度式，不是关系式。在C一定情况下，Q=CU，Q正比于U。‎ ‎（板书）定义：电容器所带的电量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。‎ 公式：‎ 单位：法拉（F）还有微法（F）和皮法（pF） ‎1F=10‎-6F=10-12pF ‎（4）电容的物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，是由电容器本身的性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的，与电容器是不是带电无关。‎ 例1．某电容C=20PF，那么用国际单位表示，它的电容为_________F．‎ 练习：‎ ‎1．两个电容器电量之比为2：1，电压之比为1：2，则它们的电容之比（ ）‎ ‎2．对于一个确定的电容器的电容正确的理解是（ ）‎ A.电容与带电量成正比 B .电容与电势差成反比 C .电容器带电量越大时，电容越大 D．对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电势差必增加．‎ 例2．用两节相同的电池给两个电容器C1和C2充电，已知C1＜C2，当达到稳定状态时，两电容器的电势差分别为U1和U2，则（ ）‎ A．U1＞U2． B．U1=U2‎ C．U1＜U2． D．无法确定U1与U2的大小关系 练习：‎ ‎1．用两节相同的电池给两个原来不带电的电容器C1和C2充电，已知C1＜C2，当达到稳定状态时，两电容器每板的带电量分别为Q1和Q2，则（ ）‎ A．Q1＞Q2 B．Q1=Q2‎ C．Q1＜Q2． D．无法确定Q1与Q2的大小关系 ‎2．对于给定的电容器，在描述电容量C、带电量Q、两板间电势差U的相互关系中，下列图1－16中正确的是( )‎ ‎3、平行板电容器的电容 ‎（1）、[实验演示4]感应起电机给静电计带电（详参阅教材）‎ 说明（多媒体演示）：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。把它的金属球与一个导体相连，把它的金属外壳与另一个导体相连，从指针的偏转角度可以量出两个导体之间的电势差U。平等板电容器由两块平行相互绝缘金属板构成：①两极间距d；②两极正对面积S．‎ ‎　　（2）、量度：   ，Q是某一极板所带电量的绝对值．‎ ‎　　（3）、影响平行板电容器电容的因素：‎ ‎　　① ．，（ 、 不变），d越大，偏转角度越小，C越小。‎ ‎　　② ．，（ 、 不变），S越小，静电计的偏转角度越大， U越大，电容C越小；‎ ‎　　③．保持Q、d、S都不变，在两极板间插入电介质板，静电计的偏转角度并且减小，电势差U越小电容C增大。说明插入比不插入电介质时电容大．‎ ‎　　 为介电常数，k为静电力恒量．这里也可以用能的观点加以分析：电介质板插入过程中，由于束缚电荷与极板上电荷相互吸引力做功，电势能减少，故电势差降低．‎ ‎（4）、结论：平行板电容器的电容C与介电常数ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比。‎ 平行板电容器的决定式：真空 介质 ‎ 例3．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,如果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各如何改变?‎ 练习：‎ ‎1．平行板电容器充电后,切断与电源的连接,在这种情况下,如果增大d,则U、Q、E各如何改变？‎ ‎4、常用电容器（结合课本介绍P135），出示常用的电容器 ‎（1）介绍固定电容器．‎ ‎（2）介绍可变电容器．‎ ‎（3）介绍击穿电压．‎ ‎（三）、典型例题讲解 例1、（幻灯展示）‎ 例2、（幻灯展示）‎ 例3．（幻灯展示）‎ ‎（四）小结：对本节内容要点进行概括 ‎（幻灯展示）‎ 五、巩固新课：1、引导学生完成问题与练习。 2、阅读教材内容。‎ ‎（幻灯展示）‎ 六、教学反思：‎ ‎1．本节课在物理教学情景的设计上打乱了书中的教学结构，运用了多种教学手段，以增加学生对抽象概念的理解，特别是对“电场能”、“电容”概念的理解，运用实验和多媒体的教学手段，效果比较明显，从学生作业的反馈来看，作业的正确率达到了93.5%。‎ ‎2．本节课在多媒体、实验的运用上，相互补充，克服了单一媒体运用对课堂教学呆板的形式，整合了课堂教学资源，起到了一定的作用。‎ ‎3．本节课的教学容量较大，如果学生生源层次较差，这一教学设计，可能会加大学生学习的难度，可将本节课分为两节来让，第一节只讲“电容”的基本概念，第二节讲“电容”概念的运用和“平行板电容器”，这样可克服这一不足。‎ ‎4．对教学的设计一定要针对学生的实际，遵循教育规律，运用新课改的精神，对教育教学资源进行优化组合，运用多种教育教学方法，提升学生的学力水平。‎