电容器充放电实验的教学建议.doc

电容器充放电实验的教学建议 摘 要：高中物理电容器充放电实验设置过于简单，不利于学生的理解，增加了学生学习的难度。本人从原教材中的实验的不足和建议两个方面，谈谈自己的看法。 关键词：演示实验，不足，建议 引 言： 电容器充放电实验是高中物理人民教育出版社选修3-1第一章第八节电容器的电容中的难点，在教材中占有重要的地位。这一节是学习静电场后的一个重要应用，也是为以后学习交流电路（电容和电感对交流电的影响）打基础。因此，学习电容器充放电实验是非常有意义的。本人对教材中的实验有以下看法和建议: 一、教材中电容器充放电演示实验的不足 第一，教材中电容器的充放电电路如图所示。该电路演示电容器的充放电过程，不能观察到任何实验现象，让同学们难以想象电容器的充放电过程到底是怎样的。此演示实验较抽象，不利于学生的感性认识，增加了学习的难度。 第二，教材中没有讲述电容器的充放电过程电流的大小的动态变化。在电容器的充放电的过程中，电路中的电流都是逐渐减小的。如果能把此过程演示出来，对学生理解电容器的充放电是一个很好的感性认识补充。 第三，教材中通过类比的方法讲述了电容器所带电量与电容、电压的关系。但是，课本没有演示实验，学生缺乏感性认识。 二、电容器充放电演示实验的设计 第一，增加感性认识，使同学们知道电容器是容纳电荷的容器。通过问题的设置，让大家感受到学习电容器的必要性。（知道干电池放电与电容器放电可能的区别。） 具体演示实验设置如下： 演示实验一：先用某物体与4V的学生电源相连，再用此物体与小灯泡相连。发现小灯泡亮了一下后熄灭，说明该物体可以给小灯泡供电，只不过是发光时间较短（猜测：该物体给小灯泡提供的是瞬时电流）。 演示实验二：先用此电容器与12V的学生电源相连，再用此电容器与一小段细铜丝（可以是电线中的一根细铜丝）相连，发现铜丝被迅速熔化并且火花四射。 实验器材：学生电源一台（没有过载保护的学生电源，防止给电容器 充电时，学生电源由于过载保护而自动断电），四个并联的电容器，导线若干，带有接线柱的小灯泡一个 以上演示实验的优点： 1.使学生感性地意识到电容器是容纳电荷的容器，增加了学生们学习物理的兴趣。 2.让学生自己上讲台用电容器点亮小灯泡，使同学们更好地理解电容器的充放电过程，而不是从课本上了解什么是电容器的充放电过程，死记硬背概念。 3.通过实验观察，电容器的放电仅仅是使小灯泡发光一下后熄灭，易知道电容器的放电电流是瞬时电流。 4.通过演示实验二的观察，让大家发现电容器可以在较短时间内放出较大电流，从而点燃一小段细铜丝。我们知道，一般的电池是不允许放出那么大的电流的。而照相机的闪光灯能够发出耀眼的光芒，就是电容器的功劳。通过以上的观察和分析，让同学们知道我们有干电池，为什么还要研究电容器？这样的实验设置进一步激发同学们的学习激情。 第二，通过实验演示，让同学们亲眼看到电容器的充放电电流的变化，增加实验的可信度。同学们利用电容器充放电过程中的电流变化，可以分析推理出电容器的电荷量，电压，电场强度，电势能的变化。 具体演示实验设置如下： 当单刀双掷开关打到1位置时，电容器充电，同学们可以通过如图所示的演示实验看到：电容器充电的过程中，电路中电路的电流、电压的变化。当单刀双掷开关打到2位置时，电容器放电，同学们可以看到：电容器放电的过程中，电路中电流、电压的变化。 实验器材：学生电源一台（没有过载保护的学生电源，防止给电容器充电时，学生电源由于过载保护而自动断电），四个并联的电容器，导线若干，小灯泡一个，可测正反向电流的电流表以及正反向电压的电压表各一个，单刀双掷开关一个。 以上演示实验的优点： 1.通过演示实验，可以很清楚地看到电容器的充放电电流、电压均是逐渐减小的，此实验增强了知识的可信度。 2.通过演示实验，使同学们看到电容器的充放电电流、电压的方向均是相反的。 第三、通过演示实验得到电容器所带电量与电容、电压的关系，增加知识的可信度。 具体演示实验如下： 演示实验电路如图甲所示，其中P为电流传感器，V为电阻很大的电压表。实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷开关S2掷向a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电，当电路达到稳定后记录理想电压表的示数。再迅速将开关S2掷向b，使电容器放电。电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图象如图乙所示。然后改变滑动变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图象和电压表的示数。单刀双掷开关 2