高中物理人教版必修第三册：电容器的电容.docx

教学设计

课程基本信息

学科

物理

年级

高二

学期

秋季

课题

电容器的电容

教学目标

知识目标：

观察常见电容器，知道电容器的基本构造。

通过实验，观察电容器在充、放电过程中电流与电压的变化，分析电荷量变化及能量转化情况。

通过实验，探究电容器两极板间电势差与所带电荷量关系，理解电容的概念，知道电容的单位。

了解常用电容器的类型，知道电容器击穿电压和工作电压的含义。

能力目标：

通过电容器的充放电实验，培养学生的动手能力，激发学生学习物理的兴趣；通过改良演示实验，把复杂问题简单化，使学生可以有针对性地开展实验探究，亲历实验过程，加深对电容这一物理量的理解，在实验教学过程中形成科学思维。

情感态度和价值观：

在改良教材实验的过程中激发学生创造热情，培养他们不迷信权威、实事求是的科学态度。

教学重难点

1．教学重点电容的概念，影响电容大小的因素

2．教学难点电容器的电量与电压的定量关系

3．解决办法由于充放电过程中电流是变化的，所以在充电电路中安装恒流装置，进行恒流充电，便于计算电荷量Q（Q=It）。运用数字电表现场演示数据变化过程并抓拍其任意时刻的数据，真实性得以保障，运用excel描点作图，可使结论更深入人心。

教学过程

实验一（引入实验）：楼道里的延时触摸开关和其他开关有什么不同？触摸后灯还能继续亮一段时间，面板背后其实有一个电容器，如果没有了这个原件（拆掉电容器），灯也就不能延时了，今天我们就来认识学习这个新的电学原件。

（一）、电容器

问题1：什么样的容器能够“装进”电荷呢？

1．电容器的构造：由相距很近中间有绝缘物质的两个导体组成，是存储电荷的装置。

平行板电容器的符号

基本构造：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2：电容器是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？

2．实验二（电容器的充、放电实验）：

当开关S接1时，给电容器充电，等电容器充电结束后开关S接2，电容器放电，在此过程中观察电流表和电压表读数的变化情况。使电容器两个极板分别带上等量异种电荷，这个过程叫充电．使电容器两极板上的电荷中和，电容器不再带电，这个过程叫放电．

从能量的角度区分充电与放电：充电是从电源获得能量储存在电容器中，放电是把电容器中的电场能转化为其他形式的能量．

实验三：利用二极管，直观感受充、放电电流变化（红灯：充电电流指示灯；绿灯：放电电流指示灯）

1、体验电容器的充放电过程，电容器起到的作用

2、充、放电过程中小灯亮度如何发生变化？

3、充放电电流特性分析

如图所示，通过电流传感器捕捉放电电流，如图所示，放电电流随时间不断减小的。

对电容器充电，电压U增大，极板电荷量Q增加，那么Q和U两者有什么定量关系呢？

电压可以由电压表测得，那么电荷量Q怎么测量，根据电流I=Q/t，Q=It，由于电流是随时间变化的，公式不好用。试想，如果电流是恒定不变的，是不是很好计算得出。为此，我们设计了恒流源图给电容器进行充电。

实验四：恒流电路充电过程，探究电量和电压关系

实验过程中的抓拍图如下：

此实验中的恒定电流值：I0=1mA

电容器

1

2

3

4

5

时间t（s）

电荷量Q=I0t（*10-3c）

电压U（V）

Q/U（*10-3）

（Q/U的结果取两位有效数字）

由上表数据处理结果可知，最终六组数据的Q和U的比值是相同的。

结论：同一个电容器的Q/U比值是一个定值

为巩固这一结论，可运用excel对以上Q和U的数值进行采集和作图，结果生成一条通过原点的直线，说明Q和U成正比，同时在显示的公式中看出斜率为k=3.4*10-3，与计算所得数据一致，这为比值的得出提供了另一种方式。

对于同一个电容器，两极板间电压U不断变化时，两极板的电荷量Q也不断变化，但是Q与U的比值确实恒定的，说明这个比值与电压U，和电荷量Q无关，而是电容器本身的某种特性。那么，不同的电容器，这个比值一样吗？

结论：但不同电容器的Q/U比值不相同

不同电容器比值的不同，刚好反映了不同电容器不同的特性和本领。

实验结论：Q/U反映的是每个电容器容纳电荷本领的大小

（二）、电容：

1．定义：电容器所带电荷量Q与电容器两极板之间的电势差U之比．

2．定义式：C＝eq\f(Q,U).

3．单位：电容的国际单位是法拉，符号为F，常用的单位还有微法和皮法，1F＝106μF＝1012pF.

4．物理意义：电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量．

（三）、常用电容器

固定电容器：电容恒定