人教版 (2019)必修 第三册电容器的电容教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第三册电容器的电容教学设计，共8页。教案主要包含了基本信息，设计思想，学习者特征，教学内容与任务，教学目标，教学策略设计，信息资源与教学环境设计，教学过程等内容，欢迎下载使用。

一、基本信息
教师姓名
课名
电容器的电容
学科
物理
章节
第十章第四节
教材版本
新课标人教版
课时
第 1 课时
课型
年级
高中一年级
二、设计思想
本设计以畅言智慧课堂为教学平台，立足学生认知冲突（如混淆 C 与Q），将实验探究作为概念建构的基石：通过库伦扭称实验的电荷量平分法，可视化 Q∝U 关系，深化学生对比值定义法的理解；借力水杯容积类比将电容本质的转化为摸得着看得见的生活模型；紧扣超级电容等的应用创设任务驱动，在解决真实问题中发展科学建模与实证能力。
三、学习者特征（学情分析）
学习者已掌握电势差、电场强度等基础概念，但应用能力薄弱；虽接触过比值定义法（如电阻），却易混淆电容 C 与电荷量 Q 的物理本质。学生偏好实验操作， 但抽象思维不足，难以构建电场微观图景；对生活应用（如电容屏）兴趣浓厚，但面对公式推导易产生畏难情绪。教学需以实验验证 Q∝U 关系为突破口，通过类比（如水杯容积）化解概念抽象性，并关联科技产品强化理解动机。
四、教学内容与任务
电容的概念是本节重点兼难点，属比值定义物理量。关键在于引导学生理解电荷量与电势差成正比，其比值反映电容器自身性质。
影响平行板电容器电容的因素是另一难点，可通过教科书演示实验有效突破。
教学应从学生熟悉情境直观引入电容器。本节再次运用比值定义法和科学实验探究法（含控制变量法），有助于培养科学思维、观察能力、协作精神和实践能力， 因此需精心组织演示或模拟实验。
五、教学目标
教学核心素养
物理观念：
1 ·知道什么是电容器，观察认识常见电容器的构造，以此拥有对电容器的基本认识。
2 ·理解电容概念及其定义方法，掌握电容的定义、单位，并会用来进行有关的计算，以此提升对电容器的认识。
科学思维：通过本节教学，培养学生的科学研究能力、实验观察能力和抽象思维能力。
科学探究：通过实验感知电容器的充、放电现象，理解电容器的工作原理．通过影响平行板电容器电容因素的实验探究过程，体会其中蕴涵的物理方法——控制变量法，并能够对问题进行定性、定量分析等。
科学态度与责任：通过对电容器的相关学习，进一步了解超级电容器等的相关知识，培养将物理学知识应用于生活反馈社会的能力。
教学重难点：
重点：掌握电容器的概念、定义式。
难点：电容器的电容的计算与应用。
六、教学策略设计
七、信息资源与教学环境设计
采用畅言智慧课堂与多媒体配合教学，并适当采用演示模拟抽象物理过程。
八、教学过程
教学
起止
环节目
教师活动
学生活
媒体作
环节
时间（“-
”)
（按
照完
整视
频的
时间
点）
标
动
用及分析
新课引入
0 ：00-
2 ：40
引起学习
者兴趣并
激发其思
考：这些
储电装置
有何异
同？
通过介绍莱顿瓶与富兰克林风筝实验引入近代电容器的基础概念，并对比现代的电容器。
学生猜想
电容器的
概念是怎
样的
通过
PPT 展
示引起
学生的
好奇，为
学习电
容器的
电容做
好铺垫。
讲授新课电容器的定义
2 ：40-
5 ：06
总结发
现，得到
电容器的
定义
电容器从外形上来看有很多种，有方的，扁的，圆柱型的。从最开始的储电装置莱顿瓶到现代电怎样才能制作一个最简单的电容器呢？
根据它的定义，极板一定是金属板，必须是导体才行。介质是绝缘的。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。
积极思考
并根据之
前内容总
结电容器
的定义；
思考怎样
的电容器
是最简单
的电容
器？
定义：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。
讲授
新课
电容
器的
充放
电
5 ：06-
14 ：
00
通过分析
电容器的
充放电过
程，理解
电容器的
工作原理
1.电容器充电
播放电容器充电过程的动图，观察动图发现：接通电路于是和电源正极连接的带上了正电荷，与电源负极连接的带上了负电荷，上下极板所带的电量大小都是 Q，这就是电容器充电的过程中。使两极板分别带等量异种电荷的过程叫电容器的充电。
电容器充电的过程中，两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大， 电源的能量不断储存在电容器中。若断开电源，极板所带电量 Q 不变。电容器的电荷量 Q ：每个极板所带电量的绝对值。
2.电容器放电
播放电容器放电过程的动图，观察动图发现：放电的过程中，原先在两个极板的正负电荷就会逐渐中和， 电流方向正好和之前的相反。电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其
观察动图
并结合已
学知识分
析：
电容器的
充放电有
哪些物理
量的变
化？总结
结论；
在第二部
分中，结
合之前学
习的微元
法相关内
容，分析
I-t 图像
与坐标轴
围成的面
运 用 畅
言 智 慧
课 堂 让
学 生 深
度 参 与
探 讨 与
课 堂 构
建，利用
动 画 展
示 更 进
一 步 理
解 电 容
器 的 工
作过程。
他形式的能量。两极板的电荷逐渐中和的过程叫做电容器的放电。
拓展学习：了解用传感器观
察电容器的放电过程。微元法： ∆Q=I∆t。
积有何含义。
讲授
新课
电容
器的
电容
定义
式
14:00-
36:30
利用类比
法猜测电
容器的定
义式，并
用演示实
验进一步
证明。
问题 2： 电容器用来储存电荷的，怎样描述其储存电荷的本领呢？
类比法判断电容器的电容该以何种尺度描述？如果用水杯储
水该如何类比？
问题 3：那么，电容器所带的电荷量跟两极板间的电势差是否存在某种定量关系?（阅读书本并思考）
连接好实验电路如图所示。实验步骤①给 A 充电，观察电压表。②与 B 并联，给 A 放电，观察电压表。③闭合 S2，给 B 放电。之后重复②③。
以上实验表明， 电容器的电荷量变为原来的一半时，其两极板间的电势差也变为原来的一半。
参考水杯
的储水能
力类比电
容器的储
电能力，
以此得到
电容的定
义式。
分析电路
图，结合
之前学习
的库伦扭
称实验，
思考如何
定量的控
制电容器
所带电
荷。
运用畅
言智慧
课堂让
学生深
度参与
探讨与
课堂构
建，利用
PPT 的
对比使
学生更
加直观
的得到
结论。
精确的实验表明， 同一个电容器所带的电荷量 Q 与两极板之间的电势差 U 之比是不变的。不同的电容器，这个比一般是不同的，可见电荷量 Q 与电势差 U 之比表征了电容器储存电荷的特性。
定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 之比，叫作电容器的电容。用 C表示，则有
Q C
U
1.Q 指每一个极板带电量绝对值,U 表示电容器两板的电势差—电压。
上式表示， 电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为 1V 时电容器需要带的电荷量，电荷量越多，表示电容器的电容越大。
2.单位：法拉 F。
在国际单位制中， 电容的单位是从关系式上看是库伦每伏。为了纪念物理学家法拉第，这个单位被命名为法拉，简称法，符号是 F。如果一个电容器带 1 C 的电荷量时，两极板之间的电势差是 1V，这个电容器的电容就是
1F。法拉是一个很大的单位，实际中常用的单位还有微法(μF）和皮法（pF），它们与法拉的关系是 1 μF = 10-6F ，l pF = 10- 12F。
注意：式子叫做电容的定义式，C 描述的是物体本身的特性。
电量 Q 或者电压 U 的改变，并不会改变电容 C 的大小，也就说它是不成比例关系的。即使电容器不带电， 电容仍然存在，且是一个确定的量。
例如，如图所示， 电容器没有接入电路中，它的电容 C=1.0F。
当然接入电路时，也要注意，加在电容上的电压不能超过某一限度。加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度， 电介质将被击穿， 电容器损坏。这个极限电压叫作击穿电压。不过为了让电容器安全稳定的工作， 电容器外壳上标的是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低。
典例解析
36:30-
42 ：
00
解答例
题，巩固
知识，并
探讨电容
在日常生
活中的运
用。
例 1 (多选)下列关于电容器的说法正确的是( )
A．电容器由两个彼此绝缘的导体构成；
B．电容器是储存电流的元件；
C．电容器有两个极板；
D．任何物质都可以作为电容器的电介质；
解析：两个相互靠近的、彼此绝缘的导体可以构成一个电容器，这两个导体即为电容器的两个极板，故 A、C 正确；电容器是储存电荷的元件，B 错误；任何绝缘的物质都可以作为电容器的电介质，故 D 错误。
例 2 一平行板电容器正极板的电荷量为 Q1＝3.0×10－5 C，两板间的电势差 U1＝10 V，求：
(1)这个电容器的电容；
(2)当极板的电荷量增加到Q2＝3.6×10－5 C 时，两板间的电势差 U2 为多少？
答案 ： (1)3.0×10－6 F
(2)12 V
观看超级电容的视频，思考
解答问
题，并思
考电容在
生产生活
中的运
用。
运用多媒体视频展示超级电容。
物理知识在日常生活中的运用。