第一篇:1.4电容器_教学设计_教案
教学准备
1.教学目标
【教学目标】
1、知识与技能
⑴知道电容器的概念;了解常见电容器的外形、结构和符号 ⑵理解电容的意义,知道其单位,并会用电容定义式进行计算 ⑶了解影响平行板电容器电容的相关因素及其电容的决定式。
2、过程与方法
通过实验与观察,了解电容器的构造和特点,知道电容器的基本作用是储存电荷。通过类比法理解电容器的电容概念。
3、情感态度与价值观
渗透事物的本质是有自身的因素即内因决定,不由外因决定的观点。
2.教学重点/难点
【教学重点】电容的概念
【教学难点】电容的引入与理解;研究影响平行板电容器电容大小因素的实验探究。
3.教学用具 4.标签
教学过程 【教学过程】
新课引入:感知电容器,电容器在我们当今生活中随处可见,如电脑、电视机、收音机等几乎所有用电器中都有电容器。以老师手上的电脑主板为例,看看哪些是电容器。
(一)电容器的结构
1、构造: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。问题讨论:
2、充电、放电
演示:连接课本29页的电路 现象观察:当接a时,G偏转
当接b时,G反偏转
充电时,带电量Q增加,板间电压U增加,板间场强E增加, 电场能增加。
放电时,带电量Q减少,板间电压U减小,板间 场强E减小, 电场能减小。
(二)电容
提出问题1:既然电容器是用来储存电荷的,而不同电容器容纳电荷的本领是不同的,我们应该用一个物理量表示电容器容纳电荷的能力,这应是一个怎样的物理量呢?
定性分析:对一个电容器来说,其储电能力应该是一定的,我们找到的这个物理量对这个电容器来说也应该是不变的。对电容概念的总结:
1、定义: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
2、定义式:,或者(比值定义)
3、物理意义:C是表示电容器容纳电荷本领的物理量。
4、单位:在国际单位制中单位是法拉(F),1F=1C/V
1μF=10-6F,1рF=10-12F 常见电容器,一般是几十pF到几千μF之间 类比理解:
C大,意味着U=1V时,容纳的电荷量大,储电本领强 不同容器装水,水深都是1㎝,S大的容器容纳的水量多 问题讨论:
①S大,能装水的总量就一定多吗?(不一定,容器的高度h不同,V=Sh)②C大,能储存的电荷量就一定多吗?(不一定,C能承受的最大电压不同)(因此,C大,储电本领大,是指相对于同一电势差U而言;电容器能容纳的电荷还跟它能承受的最大电压有关。引出击穿电压、额定电压的概念。)
(三)影响平行板电容器电容大小的因素
1、讨论:C由Q、U决定吗?
从理论角度进行定量研究,表明:
⑴当平行板电容器两极板之间是真空时,⑵当板间充满同一种介质时,电容变大为真空时的 倍,即
(四)常见的电容器介绍
1、从构造上看,可分为固定电容器和可变电容器
2、固定电容器根据材料不同,常见的有: 聚苯乙烯电容器;陶瓷电容器
电解电容器(电容比较大,有极性),符号:
3、可变电容器
4、击穿电压
额定电压(工作电压)~电容器的外壳有标注
课堂练习1.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.
2、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
为
.3.(多选)下列哪些措施可以使电介质为空气的平行板电容器的电容变大些()
A.使两极板靠近些
B.增大两极板的正对面积 C.把两极板的距离拉开些
D.在两极板间放入云母
4、如图所示,先接通开关S使平行板电容器充电,然后断开S,则当增大两板间距离时,电容器所带的电荷量Q,电容C,两板间电压U及两板间电场强度E的变化情况为()
A.Q变小,C不变,U不变,E不变 B.Q变小,C变小,U不变,E变小 C.Q不变,C变小,U变大,E不变 D.Q不变,C不变,U变小,E变小
若开关S闭合后不断开,则当增大两板间距离时,电容器所带的电荷量Q,电容C,两板间电压U及两板间电场强度E的变化情况为()
课堂小结 小结:
一、常用电容器的构造:极板、电介质。
电容器充放电过程。
二、电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量,它取决于相对介电常数ε、正对面积S、极板间的距离d、三、电容器使用时注意不要超过额定电压,防止被击穿。
第二篇:《电容器的电容》教学设计
《电容器的电容》说课稿
一.教材分析
《电容器的电容》是人教版高中物理选修3-1第一章静电场中第8节内容。其主要内容包括:电容器、电容、平行板电容器的电容和常用电容器。本节中包含两个考纲中的Ⅰ级知识点,即常用的电容器,电容器的电压、电量和电容的关系,是高考中的重要知识点,也是电场一章的重点。它是学完匀强电场后的一个重要应用,也是后面学习交流电路(电感和电容对交流电流的影响)和电子线路(电磁振荡)的预备知识,在教材中起承上启下的作用。二.学情分析
由于本节要用到静电场中电荷、电势差的知识,若学生对这部分知识理解不够,分析起问题来就会显得吃力。同时,在学习电容器的充、放电过程时,需要学生具备较好的概括及抽象思维能力,而高中生抽象思维能力水平不高,所以此处易成为学习本节的难点。探究影响平行板电容器电容大小的因素,需学生猜想、设计实验并验证,学生的探究能力和较弱的动手能力会影响实验过程。三.教学目标 1.知识与技能
⑴.知道电容器的概念及构造,认识常见的电容器;
⑵.理解电容的概念及定义方法,掌握电容的定义式、单位,并会用定义式进行简单的计算;
⑶.通过探究实验了解影响平行板电容器电容大小的因素;了解平行板电容器的电容公式,知道改变平行板电容器的电容大小的方法。2.过程与方法
⑴.通过实验感知电容器的充、放电过程;
⑵.通过电容与水容器的类比,体会电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量; ⑶.通过探究试验找出影响平行板电容器电容大小的因素。3.情感态度与价值观
通过本节学习,让同学体会电子元件的奇妙,增强探索物理世界的奥秘的好奇心,通过探究试验,增强学生设计实验、处理实验数据的能力,并在实验中体会探索规律的艰辛以及获得成功的喜悦。四.教学重点和难点
本节的重点内容是常用的电容器,电容器的电压、电量和电容的关系。其难点一是电容器的构造和充、放电;二是对电容概念的理解和定义式,为突破该点我首先利用传感器形象展示电容器的电量和电压,再用水容器和电容器类比,理解电容;三是如何探究影响平行板电容器电容的相关因素,针对操作难点我对实验器材进行改进以降低实验难度。五.教学方法
针对学生情况和教材的重、难点,设计了如下教学方法: 1.启发式教学
针对问题创设情境,学生在教师的启发下解决问题,可以充分体现学生的主体地位。2.类比法教学
本节利用水容器水量与水面高度关系来类比电容器带电量与电压的关系,帮助学生对电容的理解。
3.探究式实验教学
引导学生自主探究平板电容器的电容与极板正对面积、极板距离、介电常数三者之间的关系,使学生在探索中加深对知识的理解,找出自己渴望得到的答案。六.教学过程
1.课堂引入(2分钟)
利用家中的洗衣机故障为例引入电容器,洗衣机通电后不工作,用手启动旋转桶后能工作,经检修更换启动电容器后正常工作,可见电容器是一个重要的元件。
在大量的用电器中都用到电容器,让学生观看收音机、电视机、VCD和计算机线路板上的电容器,形成直观的认识。
2.电容器的构造(5分钟)
电容器的外形多种多样,以纸质电容器为例介绍电容器的构造。让学生拆开纸质电容器,观察电容器的基本构造,并总结电容器的构造。
思考:两个叠放在一起的金属盆,中间用绝缘的塑料隔开,能否构成一个电容器?两个相互靠近的人,能否构成一个电容器?
由学生总结: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。
3.电容器的作用(5分钟)
由水容器能盛水引出电容器能储存电荷,让学生思考一下如何将电荷“倒入”电容器中,学生能分析出将电容器接到电源上给电容器充电。以动画为例帮助学生理解电容器充、放电的过程,引导学生注意“电容器所带电量为一个极板电荷量的绝对值”,还应注意电容器储存电荷的同时,两极板间有电压,也储存了电场能。
提出问题:电容器储存电荷与两板间的电压有什么关系?
因为我们无法直观的观察电容器储存电荷的多少,我们利用计算机和电流、电压传感器辅助设备,展示充电电流的波形图线,得出电容器充电电压与电荷量的关系图线,由图线可直观的看出电压与电荷量成正比。不同的电容器在相同的电压下充电电荷量不同,但电压与电荷量仍成正比。4.电容
不同的电容器使两极板间的电压均为1V时,所带电荷量不同,与此类同,不同的容器使其中的水位均为1cm时,水的体积不同。但同一个容器,使水位每升高1cm,所加入水的体积相同。升高的水位与加入水的体积成正比,提出问题:加入水的体积与水位升高的高度之比表示什么?学生能总结出比值为容器的底面积,与容器中有无水和水量的多少无关,由容器本身决定。
进一步对比:同一个电容器,每使板间电压增加1V,所需电荷量相同,提出问题:电容器的电荷量与板间电压的比值表示什么?因为两者成正比,比值用常数C表示,即电容器的电容。与电容器是否带电及所带电荷量的多少无关,由电容器本身决定。
5.合作探究
电容器的电容由电容器本身决定,我们以平行板电容器为例,探究影响电容的相关因素。
阅读P30演示实验,讨论以下问题:
(1)影响平行板电容器电容有哪些因素?
(2)当平行板电容器的电容与多个因素有关时,应如何探究?
(3)无法直观的比较电容的大小,应通过什么方法判断电容的变化?(4)如何根据静电计判断电压的变化?
通过以上问题让学生猜想影响电容器电容的因素,并能用控制变量法进行实验探究,又因为无法直接观察到电容的变化,应保持电量不变,通过电压的变化来反映电容的变化,还应学会如何利用静电计来测量电容器两极板的电压。
课本上实验器材较难操作,主要存在以下几个问题,一是板间距离不能太大,距离较大时,改变板间距离,电压变化不明显;二是改变两板的正对面积时,很难保证板间距离的不变;三是向两板间加入电介质时,容易使介质与极板相碰;四是很难保证电容器电荷量不变。通过对实验的改进解决以上问题。
学生实验
总结,6.常用电容器
让学生了解常用的电容器,分为固定电容器和可变电容器,了解电容器使用时应注意的问题,如击穿电压、工作电压等。七.板书设计 八.课堂达标 九.课下作业
第三篇:电容器与电容教学设计
电容器与电容教学设计
物理师范三班
沈亚南
*** 课型:新授课
课时:一课时
教材分析
《电容器、电容》是高考的热点,是电场一章的重点和难点,在教材中占有重要地位。它是学完匀强电场后的一个重要应用,也是后面学习交流电路(电感和电容对交流电的影响)和电子线路(电磁振荡)的预备知识,在教材中起承上启下的作用。学情分析
通过这一堂课的教学,让学生知道电容器的结构,明确电容器的作用,了解电容器的工作方式,重点掌握电容器的电容概念,知道它们与电量、电压无关。教 学 目 标
(一)知识与技能
1、知道电容器以及常用的电容器。
2、理解电容的定义式C=Q/U,并会进行有关的计算。
3、知道平行板电容器的电容与什么因素有关。
(二)过程与方法
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
(三)情感态度与价值观
电容器两极板带等量异种电荷,体现物理学中的对称美;渗透了事物的本质由自身的因素决定,即内因决定,不由外因决定的观点 教学重点、难点
电容的概念及决定电容大小的因素
电容的概念,电容器的电量与电压的关系,电容器的充放电过程 教 学 方 法
类比法、实验法探究、讲授、讨论、练习教 学 活 动
(一)引入新课
前边我们知道两块平行金属板间的电场是匀强电场,今天我们继续学习一种类似于平行金属板构造的元件——电容器。
(二)进行新课
1、电容器
教师:出示电容器示教板,放幻灯,使学生仔细观察,找出电容器的共同点,下一定义。
学生总结,教师评析,得出电容器的概念:
电容器:任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体,组成一个电容器。[指出]前面提到的平行板电容器就是一种最简单的电容器。下面以平行板电容器为例来学习有关电容器的一些基本知识。
(1)充电:电容器两板分别接在电池两端,两板带上等量异种电荷的过程。(2)放电:充了电的电容器的两板用导线相连,使两板上正、负电荷中和的过程。
[指出]两过程分别有短暂的充电电流,放电电流。
讨论:充电后两板间有了电场,具有电场能,你能分析一下充电、放电过程能量如何转化?
[学生分析得]充电:电源能量→电场能;放电:电场能→其他形式能 [指出]电容器所带电荷量:每个极板所带电荷量的绝对值.[过渡]电容器是容纳电荷的容器。一个电容器容纳电荷的本领如何描述呢?用电容器所带电荷量描述吗?
2、电容
[问题]甲电容器两板各带2 C电量,板间电压为2000 V,乙电容器两板各带3 C电量,板间电压为4000 V,能否说乙电容器容纳电荷的能力大呢?
[学生讨论得]不能。电容器所带电量越多,板间电压越大。对上述问题,不能在电压不同这种不对等情况下比较电量。应在相同电压下讨论。可取1 V电压下对比它们的电量。
[学生动手计算]甲: 乙:,所以甲容纳电荷的本领大。
[学生总结]可用电容器所带电量与两板间电压的比值来描述电容器容纳电荷的本领。
教师指出:引入一个新的物理量——电容来描述。
[投影]电容器所带电荷量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,在数值上等于使两板间电势差为1 V时电容器所带电荷量。
[提醒学生]这是比值定义法定义的。[问题]C由Q、U决定吗?
[学生思考回答]C不由Q、U这些外界因素决定,因为引入C是描述电容器容纳电荷本领的,是电容器本身的特性,故C由自身条件决定。
[板书] 定义式:,C不由Q、U决定
Q=CU,Q由C、U决定 U= Q/C,U由Q、C决定
物理意义:电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量。单位:法拉 符号:F 1F=1 C/V 1 F=106μF=1012pF [引导学生类比理解] 电容器 水容器 ↓ ↓
容纳电荷的能力 容纳水的能力 ↓ ↓
单位电压电容器所带电量 单位深度水容器所带水量(体积V)↓ ↓
(横截面积)↓ ↓
确定的电容器C确定 确定的水容器S确定 即:C由电容器自身决定 即:S由水容器自身决定 [问题]那C由电容器自身的哪些因素决定?
3、平行板电容器
[介绍]静电计:测量电势差。它的金属球接一导体,金属外壳接另一导体,从指针的偏角可测出两导体间的电势差。
[演示]将平行板电容器的一板A固定于铁架台上且与一外壳接地的静电计的金属球连接,手持有绝缘柄的板B,将B板接地,用电池组给电容器充电后断开电源,将B靠近A,静电计指针偏角反映A、B两板间电势差。
[现象]指针偏角减小。
[引导学生分析]给电容器充电后断开电源,电源不再继续对电容器充电,同时也没有导线将两板相连,电容器也不会放电.即此时,电容器所带电荷量不变。
[学生分析现象]根据,∴Q不变而U减小,∴C增大.即d越小,C越大。[告知学生]精确实验告诉我们,C和d成反比。[演示]减小两板正对面积。[现象]指针偏角偏大。
[学生分析]由,S越小,U越大,C越小。[告知学生]精密实验表明:C与S成正比。[演示]B板不动,在两板间插入一块电介质板。[现象]指针偏角减小。
[学生分析]板间插入电介质,U减小,由,则C增大。
[告知学生]板间充满某种介质时,C会变为板间为真空时的若干倍,这一倍数叫这种介质的介电常数,用ε表示。精确实验表明C与ε成正比。课本中给出几种电介质的介电常数。
[指出]电容器的电容是由两个导体的大小和形状,两个导体的相对位置及极板间的电介质决定的。
[引言]精确实验可得电容器的决定式。[出示板书] 决定式:(平行板电容器),式中k为静电力常量。
说明:真空中介电常数,充满某种介质时,电容变大为真空时的 倍,是一个常数,与介质的性质有关,称为介质的相对介电常数。
所以上式又写为:
4、常用电容器
[出示电容器示教板]说明电容器从构造上看,分固定电容器和可变电容器。[投影片出示问题]让学生围绕问题看书。①电解电容器的电容为什么一般较大? ②可变电容器通过改变什么因素来改变电容?
③课本图1.7-5甲、乙的电容器上写着两个数字,它们各表示什么? [学生答]
①因其介质为很薄的一层氧化膜,所以二极板可相距极近,所以电容值大。②正对面积。
③一个是电容值,一个是额定电压值。加在电容器两极上的电压超过某一值(击穿电压)时,板间电介质被击穿。额定电压应小于击穿电压,电容器工作时的电压不应超过额定值。
[指出]电容值及额定电压值是电容器的两个重要参量。使用前,应看清它的这两个参量才能正确使用。其他电器元件也有它的参量,学生应养成使用前先了解它们的参量的习惯。 电解电容器的正负极不能接错。如课本图1.7-5乙中的电解电容器两个引线一长一短,短者为负,使用时注意区分。
让学生注意各种电容器的表示符号。
(三)课堂总结、点评 通过本节学习,主要学了以下几点:
1、电容器的充电:电容器与电源相连,电源能量→电场能 电容器的放电:电容器与导线相连,电场能→其他形式能
2、电容:描述电容器容纳电荷的本领。,C不由 Q、U决定,C由、S、d电容器自身因素决定。
3、学到了一种处理问题的方法:遇到不易理解的问题可以用熟知的东西类比理解
作 业 教 学 后 记
电容器虽不属本章教学的重点,但近年高考中平行板电容器的命题频率较高,且本章在高考考查中最频繁的带电粒子在匀强电场中的运动,其中的匀强电场一般就采用平行板电容器带电后产生。所以电容器这一节的教学也很关键。
电容是描述电容器容纳电荷本领的,所以电容是本节的重点。为了便于大家正确理解电容,教材采用了利用水容器作比喻,使大家可以根据生活熟知的东西来类比学习,可以起到好的效果。
第四篇:电容器的串联教学教案
第十周(2课时)说明:期中考试
教学课题:电容器的串联
教学目标
1、简单了解电容器的连接方式的识别方法
2、掌握串联电容器的等效电容参数计算方法的推导。
3、能够运用对比的方式来进行知识的理解和运用 教学重点
串联电容器的参数值计算推导和知识运用 教学难点
串联等效电容器的参数值计算在实际电路中运用 教学方法
采用的教学方法是对比法。通过罗列电阻串并联的特点来进行比较,分析和推导电容器连接的参数计算公式,并通过练习进行训练巩固学生对知识的掌握。
教学过程安排
1.复习电容量的规定和平行板电容器的影响因素及相关概念。2.引入新课程的学习(通过电阻的串并联的特点推导引入课题)。3.新知识的讲授(电容器的串联等效参数计算)4.课堂训练。
5.课堂小结,布置作业。教学内容
(一)复习上节课内容
1.电容量的规定:电容器所带的电荷量和它两极板间的电压的比值称为电容量(附带相关知识点的说明)。
2.平行板电容器的电容量的影响因素:平行板电容器的电容,与电介质的介电常数成正比,与正对面积成正比,与极板的距离成反比。(附带相关知识点的说明)
(二)导入新课 1.回顾电阻串联的特点
设总电压为U、电流为I、总功率为P。
等效电阻: R =R1 R2 „ Rn 分压关系: 功率分配:
UU1U2UnI R1R2RnRPP1PP2nI2 R1R2RnR
常考的知识点:两只电阻R1、R2串联时,等效电阻R = R1 R2 , 则有分压公式
R1R2U1U,U2U R1R2R1R2设想:电阻串联具有电压、电阻、功率的特点,那么电容器串联会有什么特点呢?应该如何推导呢?(新课程内容的导入)2.电容器的串联
(1)等效电容的计算:设每个电容器的电容分别为C1、C2、C3,电压分别为U1、U2、U3,则
qqqU1, U2, U3
C1C2C3总电压U等于各个电容器上的电压之和,所以
111)
UU1U2U3q(C1C2C3q设串联总电容(等效电容)为C,则由C,可得
U1111 CC1C2C3cc 当两个电容串联时,c总12
c1c2即:串联电容器总电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和。
电容器的串联
串联电容器之后,相当于增大两极板间的距离,所以总电容小于任何一个电容。(2)分压计算推导:
因为q=q1= q2=„= qn , Cq U
qcuqcucucu U11 同理 U22 21c1c1c1c2c2c2c1c2(3)电容器的参数除了电容量外,还包括电容器的耐压值,那么如何计算串联电容器的耐压呢? 因为串联电容器的所带的电荷量是相同的,所以要考虑每个电容器所能存储电荷量的最大值,然后根据这些值中选择最小的电荷量作为串联电容器组等效电容的最大电荷量的存储能力。
U内
(三)课堂练习
ccqmin 代入 c总12 即可算出耐压值。
c1c2c总例题1.现有两只电容器,其中一只电容器的电容为C1 = 10F,额定工作电压为50 V,另一只电容器的电容为C2 = 10 F,额定工作电压为30 V,若将这两个电容器串联起来,接在100 V的直流电源上,问每只电容器上的电压是多少?这样使用是否安全?
解:两只电容器串联后的等效电容为
C各电容的电容量为
C1C210105F
C1C21010
64q1q2CU510100510C 各电容器上的电压为
q1C2510410U150V,或UU10050V16C11010C1C21010U2q2C15101050V或UU10050V2C210106C1C210104
由于电容器C2的额定电压是30V,而实际加在它上面的电压是50 V,远大于它的额定电压,所以电容器C2可能会被击穿;当C2被击穿后,100V的电压将全部加在C1上,这一电压也大于它的额定电压,因而也被击穿。由此可见,这样使用是不安全的。本题中,每个电容器允许充入的电荷量分别为
q110106505104Cq210106303104C
为了使C2上的电荷量不超过3 104 C,外加总电压应不超过
3104U60V 6510电容值不等的电容器串联使用时,每个电容上分配的电压与其电容成反比。
问题1:由例子得,可以采用串联电容器的方式来获得较高的额定工作电压,那么是不是所有的电容器串联得到的等效电容器的耐压都大于它们额定耐压呢?
例题2:现有两只电容器分别标注着“60F/250V”和“30F/100V”,若将它们串联起来,求解串联等效电容的参数值。
解:CC1C2603020F
C1C26030qn1601062501.5102C qn2301061003103C qn1qn2
qminqn2310C U耐3qmin3103150V Un1250VU耐150V 6C2010问题2:请大家联想一下并联电阻的特点,结合本节的知识点,说出它们的共同点有哪些呢?
(四)课堂小结
本节课程的内容主要是学习串联电容器的等效电容参数计算方法的推导,让学生进行观察和比较电容串联和电阻并联之间存在的异同点来增强学生对知识的识记和理解,提高电路的分析能力。
(五)作业安排
正式作业:P70选择题7、9,P72计算题6、7、8 课后巩固复习和预习安排:结合电容器的串联来试着推导电容器并联的特点(即并联电容器的等效电容参数计算)
第五篇:电容器充放电教案
《电容器的充放电过程》课堂教学
引入部分:
师:同学们,请大家看老师手里拿的是什么?
组织教学完毕后,教师手里拿着一架照相机,问。生:老师,这节课您要给我们照相吗?
学生感到挺新鲜,有学生问。
师:是的,我想给你们拍一张反映课堂学习生活的照片,怎么样?准备好了吗?
生:哦„„
课堂气氛顿显活跃,学生们份份下意识地摆好姿势。教师举起相机,对准全体同学,按动快门,相机发出耀眼强光,学生精神振奋,余兴未衰。
师:在我按动快门的一瞬间,你们已经注意到了相机发出强烈的闪光,大家知道这是怎么一回事吗?
学生思考片刻,有学生回答。
生:相机闪光灯瞬间有强电流通过吧?!。
师:是啊!大家真聪明!可是大家知不知道闪光灯的瞬间电流是怎么产生的呢?
学生纷纷摇头,露出疑惑并欲探究的表情。
师:好吧,我们今天就一起通过实验来研究这一问题。请同学们翻开教材第三节〈〈电容器的充放电过程〉〉。
教师板书课题:电容器的充放电。课代表分发实验讲义。
点评:通过创设距学生生活感知很近的真实情境,巧妙自然地渗透教学主题,激发学生的求知欲。
新授部分: 师:这节课,我们要通过充放电实验的操作,学会识别实验中所用仪器,观察仪表指针变化,分析电容器充放电的物理过程,总结充放电的基本结论。下面我把实验器材及注意事项介绍一下。这节课所用的实验器材有检流计一块,伏特表一块,低压直流电源一台,充放电线路板、导线若干。检流计要串联接入线路中,若右偏,说明电流由“+”极流入,“—”极流出;左偏反之。要把伏特表并联接在电容器的两边,注意“+”极接高电位,“—”极接低电位,测量前估计检流计和伏特表的量程,实验前电容器不要带电。大家先阅读一下实验讲义,就可以开始做了。学生看讲义理解。一段时间以后,每个小组清点所在实验台的器材,并加以识别。然后,学生间按要求相互配合,接好实验电路,教师检查完后开始实验操作。学生分组实验,观察并记录实验结果,按要求反复三次操作,将结果记录表一与表二中(表一与表二略)。教师将各组实验的进程及正确率列入各组评比加分条件,调动学生的积极性。转换开关K拔到1位置,观察仪表指针偏转情况,填写表一。转换开关K拔到1位置后,立即转到2位置,观察指针偏转情况,填写表二。关闭电源,结束实验操作过程,进入下一阶段。(图1)
图1
实验电路图
师:请同学们关闭电源。我们一起来分析一下从刚才这个实验中能够得出什么样的结论。学生停止实验,关闭电源。教师出示投影片,启发学生。
师:检流计指针偏转由最大一直减小到零,这说明了什么? 生:说明与电容器相连接的电路电流由最大减小到零。师:那么,电路中的电流是怎样形成的呢?
生:电子的定向移动形成的。
师:大家能用电子的移动情况来解释这一现象吗?我们看看哪组同学说的更有道理。学生分组讨论,有的学生还画出了电路图进行研究。
师:好,哪组同学能到前面发言,解释表一的现象? 师:请2组派一个代表发言。
生:表一现象:当电容器接通电源以后,在电场力的作用下,与电源正极相接电容器极板的自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下,正极由于失去负电荷而带正电,负极由于获得负电荷而带负电,正、负极板所带电荷大小相等,符号相反,见图。电荷定向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小,在电荷移动过程中,电容器极板储存的电荷不断增加,电容器两极板间电压UC等于电源电压U时电荷停止移动,电流I=0,见图2和图3。
图2
(b图)
图3
师:很好,由同学分析可知,在电源作用下,电容器的充电使其两极板上储存大小相等,符号相反电荷,电流由最大减小到零,电压由零增加到电源电压,且电流与电压方向一致。教师板书充电结论。
师:哪组同学能解释一下表二的现象?
一学生发言。
生:开关闭合,通过导线的连接作用,电容器正负极板电荷中和掉。
师(结合图4进一步讲解):总结的非常精辟。当K闭合时,电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少,表现电流减小,电压也逐渐减小为零。
图4
生:老师,我们可不可以由表二现象得出“电容器在放电过程中电荷逐渐减少”这样的结论? 师:体会得很好!这就是我们这节课要掌握的第二个结论。充电的电容器电荷逐渐减小过程称为电容器放电过程,且电流、电压由最大减小到零,方向相反。教师板书结论二。学生将结论填入实验讲义。教师:好,我们今天的研究到此结束,谁还能发现我们开课提出的问题与本次课两个结论有何关系呢?
学生思考后举手。
生:闪光灯发出强烈闪光的原因是电容器充放电过程中储存能量通过闪光灯突然释放的结果。)
【通过实验,进行发现式学习,培养学生操作、观察、分析、总结能力。在小组讨论时,教师巡回检查学生的操作情况并给予指导,及时纠正问题,合作气氛热烈,学生在合作学习中体会探求知识的乐趣。以演示法为辅助教学方法,采用启发式进行教学,启发学生创新思维,将感性认识上升到理性认识,突破电容器充放电难点,得出了电容器充放电的基本结论。同时紧扣情境创设,前后有机呼应。】 巩固练习部分:
教师放投影片,出练习题。
1、如图5所示:问S刚闭合瞬间,哪个电压表示数大?充电完毕时哪个电压表示数大?电流表在何时示数最大?
图5
2、思考题:在检修收音机或电子仪器及电力系统高压整流设备时,切断电源需把滤波或整流用电容短接一下,为什么?
生(回答1题):V2,V1,刚闭合。生(回答2题):让充电容器放电,防止放电电流损坏仪表及其它元件。
师:回答得很好。本次课,我们通过实验,发现了电容器的充放电过程实质就是储存和释放电荷的过程,表现为电流、电压的变化。如果我们把实验电源改成交流,那会怎么样呢?大家回去可以带着这个问题思考一下。师:今天的作业是“试说明电容器充放电物理过程”。下课!
【巧留悬念,引发学生继续学习的兴趣,达到理论与实践相结合的学习目的。】