粤教版 (2019)必修 第三册电容器与电容教学设计及反思

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电容器与电容
教学目标
物理观念
通过观察常见的电容器，了解电容器的电容，对电容器的概念以及在生活中的相关应用有所了解，能应用相关知识解决实际问题。
科学思维
模型构建：能从真实情境抽象、简化出电容器的物理模型。
科学推理：根据电容器的基本概念，对电容器相关参数的变化规律进行分析。
科学论证：能以图表等方式展示实验过程中对电容值影响因素的探究过程和结论总结，并用专业恰当的物理术语表达自己的观点，撰写详细的实验报告。
质疑创新：会分析电容器影响因素探究实验过程中的误差来源，改进实验装置；能仿照原始的实验器材做进一步的完善与创新，进行进一步的迁移应用。
科学探究
问题：能根据基本实验器材，制定“探究平行板电容器电容的影响因素及其定量关系”的实验方案。
证据：能主动选用多种实验器材以及测量工具，收集实验数据。
解释：能借助准确、便于使用的测量工具获取数据、处理数据、分析数据，选用恰当的数据处理方式计算得到平行板电容器电容决定式。
交流：能与同组同学积极交流，勇敢展示成果，思考并提出对现有实验方案的改进。
科学态度与责任
科学本质：在实验究平行板电容器电容的影响因素及其定量关系的过程中，能认识到科学是对客观世界的一种描述，感悟物理知识和方法的相通性和统一性。
科学态度：在信息技术和实验探究的深度融合中，能实事求是地记录数据，感受并叙述科学研究的艰辛与获得结果的成就感。
教学重点：
1. 通过合理猜想，探究平行板电容器电容的影响因素及其定性关系。
2. 设计实验方案，定量探究平行板电容器电容的决定式。
教学难点：
1. 设计合理的实验方案对平行板电容器电容的影响因素及其定量关系进行探究。
2. 对实验数据进行处理以及实验误差进行分析。
教学过程
任务一：定性探究平行板电容器的电容
在教师的指导下，学生分小组利用实验室的平行板电容器对电容大小的影响因素进行定性探究。实验过程采用控制变量法，在确保其他条件不变的情况下，分别改变极板的正对面积、板间距以及板间介质的介电常数，观察电容的变化规律。电容的测量采用数字式电容计或者多用电表的电容测量档位。
通过这一实验，学生可得出定性的结论：平行板电容器的电容随着正对面积的增大而增大，同时随着板间距的增大而减小，此外，电容的大小还受板间介质介电常数的影响。通过这一实验，除了引导学生初步得出结论，还可以帮助学生理清极板“面积”以及“正对面积”的区别，学生在实验过程中发现，极板总面积是不变的，真正改变的应该是正对面积。
子任务一：提出平行板电容器影响因素的猜想并提出定性的实验验证方案
问题1：你认为影响平行板电容器电容的因素有哪些？
问题2：你将如何设计实验对你的猜想进行验证？
子任务二：分小组完成实验，讨论实验结果
问题1：你在刚才的实验探究中，能得出什么结论？
问题2：你认为实验结果能验证刚才你们的猜想吗？
任务二：定量探究平行板电容器的电容决定式
利用可粘贴的金属箔片以及透明胶带自制电容器，通过自制的实验器材对平行板电容器的电容与极板正对面积以及板间距的定量关系进行探究，并在实验过程中落实对科学探究核心素养的培养。
子任务一：在教师的引导下，设计定量探究实验方案
问题1：若要设计进一步的实验探究方案，获得平行板电容器的电容决定式，应该要测量哪些数据？
问题2：我们该如何改变电容器的极板间距以及正对面积，并使这些参数便于测量？

子任务二：分小组进行实验探究，获得实验数据，并讨论实验结果
问题1：请问刚才的实验中，有什么需要注意的细节？
问题2：通过刚才实验中获得的数据，你们能得出什么结论？
子任务三：进行实验误差分析并改进方案
问题1：通过刚才的实验，我们发现平行板电容器的电容和极板的正对面积成正比，但是在探究电容与极板间距的关系时误差比较大，原因可能是什么？
问题2：我们该如何改进实验方案，提高实验的准确性？
任务三：应用所学知识解决实际问题
通过一道关于电容式触摸屏的题目，将所学知识与实际问题联系起来，培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。
问题1：使用绝缘笔压电容触摸屏能否进行触控操作？
问题2：触屏手套指尖处应该采用绝缘材料还是导电材料？
问题3：手指按压屏的力变大，手指和工作面形成的电容器电容如何变化？
问题4：手指与屏的接触面积变大，手指和工作面形成的电容器电容如何变化？