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2019-2020年高中物理人教版選修3-1 第一章 第8節(jié) 電容器的電容 教案3 【課題】電容器與電容 【教學對象】高中二年級 【教材】人教版物理（選修3-1）第一章第8節(jié) 【教學內(nèi)容分析】 1.教材的地位和作用：本節(jié)主要內(nèi)容是電容器和電容的本質，在生活中有廣泛的應用，對培養(yǎng)學生的探究能力和服務社會的意識有一定的作用。 2.課程標準對本節(jié)的要求：通過實驗探究，讓學生初步了解電容器的構造和儲存電荷的原理，并能簡單解釋電容充放電的過程。 3.教材內(nèi)容安排：通過實驗得出電容的定義式，然后又通過實驗探究影響平行板電容的因素。 4.教材的特點：第一，注重學生活動，突出實驗探究；第二，重視物理知識在生活中的應用。 5.對教材的處理：電容如何儲存電荷這一知識點的內(nèi)容較為抽象，在本節(jié)的教學過程中，通過讓學生動手做實驗和適當利用多媒體課件，來觀察充放電過程的一些現(xiàn)象，這樣更有助于學生對這一知識的理解和應用。 【學生情況分析】 1.學生的興趣：具有強烈的好奇心。 2.學生的知識基礎：學生已經(jīng)學過平行板電場和電路的知識。 3.學生的認識特點：對與電容儲電相關的現(xiàn)象有所了解，但并不知道由自身因素決定儲電本領，對應用物理規(guī)律來解釋電容充放電的過程就更加感到困難。 【教學目標】 1.知識與技能 1、知道電容器的定義和常用的電容器。 2、知道電場能的概念，知道電容器充電和放電時能量的轉化。 3、理解電容的概念以及定義式，并會進行有關計算。 4、知道平行板電容器的電容與哪些因素有關，有什么關系。 2.過程與方法 （1）通過觀察與實驗，探究電容器的基本結構； （2）通過實驗與多媒體，體驗電容器充放電的過程。 3.情感態(tài)度與價值觀 （1）領略電容器在實際生活中的奧妙，獲得對科學的熱愛和親近感； （2）培養(yǎng)學生具有將物理知識服務于生活和社會的意識。 【教學重點】 電容概念的建立、電容充放電原理。 【教學難點】 探究影響電容大小的因素。 【教學策略設計】 1.教學組織形式 新課程提倡以自主、合作、探究的教學組織形式來進行課堂教學，本節(jié)采用教師引導，學生探究的教學組織形式，讓學生在體驗科學探究的過程中，獲取物理知識。 2.教學方法 （1）實驗探究法 物理是一門以實驗為基礎的科學。本節(jié)教學設計注重以問題為先導，把主要內(nèi)容的教學過程變成一種解決問題和科學探究的過程。根據(jù)前蘇聯(lián)心里學家維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，創(chuàng)設稍高于學生原有知識水平的情境，激發(fā)學生的求知欲，讓學生按照“提出問題——猜想——實驗——分析論證——得出結論”的思維進行探究。 在教師的啟發(fā)、引導下，學生自己探究，動手做一些有趣的小實驗，嘗試自己觀察并描述實驗現(xiàn)象，分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，從而獲取知識。整個過程滲透物理學研究方法、科學思維方法和協(xié)作精神、探索精神等情感態(tài)度價值觀教育。 （2）講授法 通過老師形象生動、富于引導式的講解，輔以演示實驗、各種直觀教具和現(xiàn)代教學技術，啟發(fā)學生思維，把學生的感性認識上升到理性認識。在講授知識的同時滲透探究的思想，在探究的過程中講授必要的物理知識。 3.學法指導 “授人以魚，供一飯之需；授人以漁，則終身受用?！痹谡n堂教學中,要注重培養(yǎng)學生的觀察、實驗能力和科學思維能力。首先，通過觀察實驗，創(chuàng)設問題情境，激發(fā)學生積極的探索欲望；其次，在教學中利用典型的教學材料和生活現(xiàn)象引導學生去探索、分析和總結,使學生的學習過程本身構成一個解決問題的過程；第三，在教學中，通過實驗和多媒體，引導學生思考電容充放電的原理，培養(yǎng)學生的邏輯推理能力。 4.教學媒體設計 充分利用實物、視頻、圖片等材料，為學生學習物理規(guī)律提供必需的感性材料。利用自制教具“萊頓瓶演示器”演示電容器的構造和充放電的過程，幫助學生更好地了解電容具有容納電荷的本領，利用多媒體課件將學生平時難以接觸和抽象的物理情境展示出來，使物理現(xiàn)象更加形象直觀，既增大教學容量，又提高教學效率。 【教學用具】 多媒體課件、電源、電容充放電路演示板、，水杯、靜電計、平行板電容器。 【教學流程圖】 【教學過程設計】 教學環(huán)節(jié)和教學內(nèi)容 教師活動 學生活動 設計意圖 [創(chuàng)設情境，引入課題] 故事引入:富蘭克林與萊頓瓶 用課件展示物理史中的一則小故事：富蘭克林用風箏將天上的閃電引到萊頓瓶中儲存起來，學生產(chǎn)生了疑惑：萊頓瓶為什么能夠儲存閃電？并展示老師制作的簡易萊頓瓶。接著播放一張萊頓瓶的圖片。 敘述故事并提問：閃電是如何儲存在萊頓瓶中的呢？ 觀察 思考 好奇 用有趣生動的物理故事引入課題，提出要解決的問題，激發(fā)學生學習興趣。 通過自制的簡易裝置，讓學生感受實在的物理情境，激發(fā)學生的求知欲。 [提出問題] 演示小實驗：萊頓瓶電擊實驗 師生互動，讓學生通過小實驗發(fā)現(xiàn)問題。 把制作的萊頓瓶在桌面上方，讓幾個學生手拉手連成一圈，讓首和尾兩個同學分別接觸萊頓瓶上的兩根引線，瞬間會感受到麻痹的電擊感。 引導思考的思路： 1.實驗的時候為什么要手拉手連成一圈？ 2.是不是因為瓶子里裝有電源，所以被電了？ 觀察 疑惑 思考 根據(jù)前蘇聯(lián)心里學家維果茨基的“最近發(fā)展區(qū)”理論，創(chuàng)設稍高于學生原有知識水平的物理情境, 引起學生的探究欲望。 提出接下來要探究的問題 問：萊頓瓶的內(nèi)部有什么結構？ 疑惑 思考 激發(fā)學生探究物理的興趣。 [操作] 當場拆開萊頓瓶裝置 發(fā)現(xiàn)內(nèi)部并沒電源，只有兩片金屬片。 學生更加疑惑和感興趣。 激發(fā)學生動腦思考，培養(yǎng)學生的猜想能力。 [進行分析] 老師引導學生觀察發(fā)現(xiàn)紙質電容器的構造。 1.先讓學生觀察，接著引導學生分析結構特點。 2.歸納總結電容器的定義 觀察 分析 解惑 歸納 讓學生自己觀察分析并歸納總結使前面的疑問得到解決，加深理解 （3）展示電容器示教板 3.讓學生認識各種電容器，注意區(qū)分 觀察 好奇 接觸電容實物，由感性認知轉為理性認知 1.展示某種未知元件的工作電路圖 1.問：電容器在電路中如何工作呢？ 觀察 分析 思考 激發(fā)學生動腦思考，培養(yǎng)學生的猜想能力。 2.利用實驗板演示未知元件充放電的過程。 2.引導學生觀察現(xiàn)象并加以猜測 問：電路中接的是哪種元件呢？ 觀察分析 分組討論 想象猜測 3.分小組討論，根據(jù)所看到的現(xiàn)象作出猜測并加以說明 引導并作出點評 （1）猜測：接了電阻 （2）猜測：接了電源 （3）猜測：接了電容 4播放動畫模擬電容器充放電的過程。 進一步講解分析電路，引導學生歸納：電量，電壓和電場的變化情況 感興趣 解決疑惑 [得出結論] 師生共同得出電容充放電的過程： 充電——帶電量Q增加，板間電壓U增加，板間場強E增加， 電能轉化為電場能 放電——帶電量Q減少，板間電壓U減少，板間場強E減少，電場能轉化為電能 引導學生概括總結，并板書實驗結論。 根據(jù)實驗現(xiàn)象和課件圖示，進行總結。 回答 記錄 培養(yǎng)學生的抽象概括能力。 5.展示電容器的具體應用 如：閃光燈，電腦鍵盤 拿手機拍照發(fā)出閃光燈 驚奇，感興趣 提出接下來要探究的問題 引入一個新的物理量： 電容C 問：如何描述電容器容納電荷的本領？ 思考 [分析論證] 電容類比柱狀水容器的儲水問題 與水容器類比后得出（動畫演示）。說明：對于給定電容器，相當于給定柱形水容器，C（類比于橫截面積）不變。 利用課件圖示分析電容器與水杯類似，在分析過程設問引導，啟發(fā)學生積極思維。 分析決定水杯容量的因素，并與電容容納電荷本領進行類比。 記錄 思考 回答 利用多媒體課件圖示解釋實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，將抽象的物理情境清晰地展現(xiàn)出來，有利于把學生的感性認識上升到理性認識。 通過老師的引導，使學生在觀察的過程中思維得到啟發(fā)。 [得出結論] 師生共同得出定義：電容器所帶的電量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫做電容器的電容。 公式： 引導學生概括總結，并板書電容定義。 根據(jù)實驗現(xiàn)象和課件圖示，進行總結。 回答 記錄 培養(yǎng)學生的抽象概括能力。 [規(guī)律應用] （1）電容器帶電時有電容，不帶電就沒有電容。這種說法正確嗎？ 例1．例2 解析電容的物理意義 將瓶子里的水喝光，還能裝水么？ 疑惑 思考 （實驗探究）平行板電容與哪些因素有關 分小組開始做這個實驗，強調(diào)所用的實驗的方法是控制變量法。 此實驗分為三組：第一組只改變正對面積S， 第二組只改變板間距離d， 第三組在兩板插入介質， 實驗結束，要強調(diào)該實驗受環(huán)境影響較大，要注意保持實驗環(huán)境干燥。 1.先介紹靜電計的裝置，弄清楚靜電計是用來測兩板間電壓的儀器。 2.提示學生：分三組，每組兩個同學上講臺，一個同學按書本要求操作，一個同學在近處觀察靜電計的變化情況，然后記錄數(shù)據(jù)表格、歸納實驗結論。 思考 觀察 互相討論，交流彼此的想法。 領悟 回答 記憶 通過老師一步步的引導，提高學生的邏輯推理能力；通過應用所學物理規(guī)律解決實際問題，讓學生感到物理有用。 通過實驗讓學生探究影響電容的三個因素；利用課件展示三組實驗的操作情況，形象直觀，使學生更好地體驗電容變化與三種因素的關系。 [得出結論] 綜上所得結論： 引導學生概括總結，并板書電容定義。 根據(jù)實驗現(xiàn)象和課件圖示，進行總結。 培養(yǎng)學生的抽象概括能力。 [知識運用] 電容的兩種連接方式 例3 課件展示： 聽講 思考 回答 將規(guī)律教學導入鞏固深化階段，體現(xiàn)從物理走向社會的新課程理念。 [布置作業(yè)] 思考奇妙的實驗現(xiàn)象：萊頓瓶 演示制造萊頓瓶電容器的實驗視頻，引導學生結合本節(jié)知識，思考實驗現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。 觀察 思考 好奇 激發(fā)學生進一步學習的興趣，培養(yǎng)學生運用物理知識分析、解決問題的能力。 【板書設計】 三、板書設計： 第八節(jié) 電容器的電容 一、電容器 定義：兩個相互靠近且彼此絕緣的導體就構成了電容器。 使電容器兩極板帶上等量異種電荷的過程叫做充電。電能a電場能 使電容器兩極板接通，電荷相互中和的過程叫做放電。電場能a其它形式能 二、電容 定義：電容器所帶電量Q與電容器兩極板間電勢差U的比值叫做電容器的電容。 用C表示電容，則有： 電容的單位：法拉（F） 1F＝106F＝1012pF 三、平行板電容器的電容 平行板電容器的電容C跟介電常數(shù)ε成正比，跟正對面積S成正比，跟兩極板間的距離d成反比。 即：，其中k為靜電力恒量。 【教學反思】 本節(jié)主要采用探究式教學模式，圍繞教學目標，通過創(chuàng)設貼近學生生活的物理情境，提出要解決的問題，接著演示吹紙片實驗，引導學生提出問題、猜想、實驗、分析論證，從而得出電容器與電容的定義，各個環(huán)節(jié)聯(lián)系緊密，順理成章，突出教學重點。各種教學手段的應用也是恰到好處，例如通過誘導式的提問啟發(fā)學生，用多媒體課件展示紙質電容、圓柱電容在電路中充放電時的變化情況，用動畫展示充放電的過程和探究平行板電容的決定因素，將抽象問題直觀化，突破了教學難點。