物理必修 第三册4 电容器的电容教案设计

这是一份物理必修 第三册4 电容器的电容教案设计，共4页。

本节内容为人教版高中物理必修三第十章第4节的内容。这节内容包涵认识电容器、电容器的充放电、电容器的电容、探究影响平行板电容器电容的因素、常见电容器五部分内容。本章前几节中已经学习电荷量、电场强度、电势差等物理量，这节内容既是对以上知识的综合应用，也是物理在实际生活中的体现，同时也为下节学习带电粒子在匀强电场中的运动打下基础，在教材中起着承上启下的重要作用。
学情分析
学习本节的学生为高二年级秋季学期学生，由于在上学期末已7选3选课完毕，本节课的授课对象是未选课物理的学生，故以学业水平考试要求为主，且大多数学生物理基础较差，对物理学科学习缺乏兴趣；学习本节之前，学生已经学习了电荷量、电势差等相关知识，为学习本节内容奠定了一定的基础。但电容器对于学生来说非常陌生，电容器的充放电过程和电容概念，也非常抽象，学生对电容器的电容由哪些因素决定也需要有一个逐渐认识的过程。因此，在教学中增设较多的实验，增加学生学习兴趣，并注意从学生已有的知识出发，引导为主，讲授为辅，让学生自然的理解和接受新知识，同时注重培养和提高学生实验观察、科学探究、分析论证、归纳根据等能力。
教学目标
物理观念：知道电容器的概念，了解电容器的结构和充放电现象，构建“电容是表征电容器储存电荷特性的物理量”这一物理观念，认识常见电容器。
科学思维：理解电容的定义式，会应用其分析、讨论、解决简单问题。
科学探究：体会比值定义法；通过观察分析电容器的充、放电实验中借助电压、电流传感器得到的I-t、V-t图像，归纳电容器充、放电过程中的电流电压随时间变化的趋势，分析电容器充放电过程中电子的移动。通过实验探究得到影响平行板电容器电容的因素有两极版间距离、两极版正对面积和两极板间电介质（的介电常数）。
科学态度与责任：加强观察，分析，归纳，类比的能力。
教学重点与难点
教学重点：电容器的充、放电现象，电容器的电容，影响平行板电容器电容的因素。
教学难点：电容器的充、放电过程中各物理量的变化，电容概念的建立。
生活中常见的电容器
电容器
电容器
影响平行板电容器电容的因素
认识电容器
电容器的充放电
电容的定义
电容器的标识
电容器
电容器
电容器
电容器
教学设计思想
教学方法与策略
讲授法、实验法、讨论法
资源与工具
PPT、希沃白板、电容器（16V 3300uF、5.5V 1F）、小灯泡（2.5V 0.3A）、电池（18650锂电池*2）、单刀双掷开关、导线、电压传感器、电流传感器。
预设教学过程
导入：生活中各式各样的电器中都有一块或几块电路板，在电路板上我们总能发现一些凸起的圆柱体元件，我们常常把它称为电容，严谨的叫法应该是电容器。今天的物理课就是围绕它展开的。
新授：
1.电容器的构造是怎样的？
展示电容器拆解图片，可以观察到电容器是两层铝箔中间夹着一层纸。简化归纳：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，两个导体称为电容器的极板，导体间的绝缘物质称为电介质。给出电容器的电路图符号。
2.电容器具有什么功能？
电容器，顾名思义，容纳电荷的元件，电容器真的能容纳电荷吗，我们不妨观察以下实验：
实验：电容器和小灯泡连接，小灯泡不发光；电容器先和电池相连，再连接小灯泡，小灯泡发光，亮度逐渐变弱之后熄灭。小灯泡发光，表明有电荷流经灯丝，电荷来自电容器，表明电容器有容纳电荷的能力。
3.电容器如何“装进”或“倒出”电荷
根据之前的小实验，我们可以猜测电容器和电源相连“装进”电荷，两极板分别连接小灯泡两连接点“倒出”电荷，我们将“装进”电荷的过程称为电容器的充电，将电容器“倒出”电荷的过程称为电容器的放电。电容器充放电过程中电荷的移动有什么规律、通过电容器的电流、电容器两端的电压随时间是如何变化的呢，让我们通过接下来的实验来探究这些问题。
如右图所示连接电路，单刀双掷开关打到1时电容器充电，打到2时电容器放电；观察电压、电流随时间的变化。
结论：电容器充电过程中电流由最大逐渐减小到0，两端电压逐渐升高到电源电压；电容器放电过程中电流由最大逐渐减小到0，两端电压逐渐由电源电压降低到0；充电和放电过程电流方向相反。
借助电流方向分析充、放电过程中电子移动方向，PPT展示电容充放电过程中电子移动的示意动画，讲授充放电的概念、“电容器充电结束后两极板带等量异种电荷”、“电容器所带电荷量指的是电容器一个极板所带电荷量的绝对值”。
练习电容器充放电相关习题：1、2
4.如何表示电容器容纳电荷的本领:
展示大小各不相同的电容器，个头大的电容器容纳电荷本领一定强吗，应该如何比较？
我们将电容器和等高的圆柱体水杯类比，提问：
a如何判断某个圆柱体水杯中水体积多少----液面高度h
b两个不同的圆柱体水杯液面高度相同时如何比较水体积的多少-----底面积s
c两个底面积不同的圆柱体水杯中液面高度也不同，如何比较水量--圆柱体体积公式V=s×h
d 底面积s和h、v有关吗------无关
s是水杯本身的特性，表示水杯容纳液体的本领，h是外界因素，同样的，我们可以猜测电容器的带电量也有类似V=s×h形式的公式，电容器的电荷量Q，影响电容器带电量的外界因素是两极板间电势差u，则有Q=k×U形式，其中k是关于电容器储存电荷本领的参数，Q=k×U变形得到k=Q/U。
根据大量实验和事实，发现同一电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值是定值，这个叫做电容器的电容,用字母C表示。学生根据电容的定义得出电容的定义式C=Q/U，介绍电容的单位法拉（F）,常用单位 微法（µF）、皮法（pF）和法拉（F）的换算。
5.电容器上标识的是什么参数。
展示图片：电容器上标识的额定电压和电容，简述击穿电压和额定电压的区别。
6.影响平行板电容器的因素有哪些
平行板电容器：两块相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质（电介质）。
实验；探究影响平行板电容器电容的因素（视频）
观看实验视频，引导分析得到影响平行板电容器电容的因素有两极版间距离、两极版正对面积、两极板间电介质（的介电常数）。
7.生活中常用电容器有哪些种类，电容器在生活中有哪些用途呢?
电容器的应用：各类电器的电路板电路板，动力模组，空调压缩机启动….
拓展：超级电容器
课堂小结。
学习评价与作业设计
1．有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为200V ，所带电荷量为 0.1C，此电容器的电容是（ ）
A．20 F B．2000 F C． 5×10-4 F D．5×10-5 F
2. 某电容器的电容是30 μF，额定电压为200 V，击穿电压为400 V，对于该电容器，下列说法中正确的是( )
A. 电容器两极板间电势差为1 V时，电容器所带的电荷量为3×10-5C 。
B. 电容器带电荷量0.015 C时，两极板间的电压为50V 。
C. 该电容器两极板间能承受的最大电压为200 V。
D. 该电容器能容纳的电荷量最多为6×10-3C 。
3．一个电容器所带的电荷量是6×10-8C，两极板间的电压是2V，那么这个电容器的电容是______F。如果将所带电量全部放掉，这个电容器的电容是______F。
4.有一个已充电的电容器，两极板之间的电压为3V，所带电荷量为4.5×10-4C，则此电容器的电容是 μF ，将该电容器的电压降为2V，电容器的电容是 μF ，所带电荷量是 C。
作业设计意图
电容器的定义。
电容器的额定电压与击穿电压的区别。
3，4：电容器的电容与两极板间电压无关。