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2019 2020 年新課標人教版 3 1 選修三 1 8 電容器與電容 WORD 教案 1 一 教學(xué)目標 1 知識目標 1 了解電容器概念及基本作用 2 了解電容器的結(jié)構(gòu) 了解常用電容器種類 3 知道平行板電容器的電容跟哪些因素有關(guān) 有什么關(guān)系 2 能力目標 了解類比法研究問題的科學(xué)研究方法 培養(yǎng)學(xué)生的實驗觀察能力和抽象思維能力 3 德育目標 電容器兩極帶等量異種電荷 讓學(xué)生體會物理學(xué)中的對稱美 二 教學(xué)重點 難點分析 1 重點 電容的概念 影響電容大小的因素 2 難點 電容的概念 電容器的電量與電壓的關(guān)系 電容的充 放電 3 疑點 兩極間電勢差增加 1 伏所需電量的多少是衡量電容器電容大小的標志 4 解決辦法 用充了電的電容器短路放電產(chǎn)生白熾的火花使學(xué)生感受到電容器有 容納 儲存 電荷 的功能 為使學(xué)生理解充 放電的抽象過程 用自制的充放電的電路中的示教電流表顯示 充 放電過程 為使學(xué)生理解電容器電量與電壓的抽象關(guān)系 不同電壓 不同電容的電容 器充電再放電時的聲音與亮光形象的展示這一抽象關(guān)系 運用演示實驗講授這一課 可取 得較好的教學(xué)效果 若只停留在理論上和抽象的論證 學(xué)生是難以理解和接受的 三 教學(xué)方法 類比法 講授法 實驗演示法 計算機輔助教學(xué) 四 教 具 1 25V 4700 F 電容 1 只 25V 1000 F 電容 1 只 電路示教板 J0401 型演示 用電表 電池 1 5V 3 只 不同類型的電容器若干只 2 計算機 大屏幕 投影儀 自制 CAI 課件 五 學(xué)生活動設(shè)計 1 學(xué)生動手拆解電容器 了解電容器結(jié)構(gòu) 2 對電容器進行充放電演示 觀察思考 歸納電容器電量與電壓的關(guān)系 六 教學(xué)步驟 一 明確目標 本課教學(xué)使學(xué)生對電容器結(jié)構(gòu)有所了解 了解電容器的作用是儲存電荷 通過類比的 方法理解電容的含義 二 整體感知 電容器 電容 這一節(jié)內(nèi)容 是后面學(xué)習(xí) LC 振蕩電路的必備知識 是進一步學(xué)習(xí)交 流電路和電子線路的基礎(chǔ) 關(guān)于電容器的知識 大多數(shù)學(xué)生都很陌生 而電容器的充電 放電和電容概念 既重要又非常抽象 是高中物理教學(xué)難點之一 運用演示實驗講授這一 課 使 電容 這一抽象概念變得直觀 具體 學(xué)生易于理解和接受 學(xué)生的觀察能力和 抽象思維能力也得到了培養(yǎng)和提高 三 復(fù)習(xí) 演示 引入新課 兩塊相互靠近 平行放置的金屬板 如果分別帶上等量異種電荷 它們之間有沒有電 場 同時板畫 兩金屬板間有沒有電勢差 教師歸納小結(jié) 由此可見 相互靠近的兩金屬板構(gòu)成的裝置具有儲存電荷的 作用 或者說它可以容納電荷 而兩板所帶正 負電荷越多 板 間電場就越強 兩板間的電勢差就越大 稍作解釋 那么有什么方法可以使兩金屬板帶上正 負電荷呢 將兩金屬極分別按到電源的正 負兩板上 同時畫出電路 將 25V 4700 F 電容器 出示實物 充以 16V 電壓 然后短路放電產(chǎn)生白熾的火 花 并發(fā)出較大的聲響 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)興趣 然后教師明確告訴學(xué)生 電容器可以容 納電荷 如何解釋這一現(xiàn)象呢 學(xué)生疑惑 現(xiàn)在我們來學(xué)習(xí)有關(guān)電容器的知識 板書課題 四 新課教學(xué) 1 電容器 出示收音機電路板 讓學(xué)生認識電容器 電容器是電氣設(shè)備中的一種重要元件 在電子技術(shù) 電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用 收 音機 電視機 充電器 電風(fēng)扇 日光燈等電器中有廣泛的應(yīng)用 引起學(xué)生對電容器學(xué)習(xí) 的重視 1 電容器的構(gòu)成 在兩個相互靠近的導(dǎo)體中間夾上一層絕緣物質(zhì) 也叫電介質(zhì) 就是一個電容器 這兩 個導(dǎo)體叫做電容器的兩個極 教師出示平行板電容器 紙介電容器 展開 介紹它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 并指出平行板電 容器是最簡單的電容器 再介紹一般電容器的符號 2 電容器的充電 放電 使電容器帶電叫做充電 把電容器的一個極板接電池組的正極 另一個極板接電池組 的負極 兩個極板分別帶上了等量的異種電荷 電容器的一個極板上所帶電量的絕對值叫 做電容器所帶的電量 充了電的電容器的兩極板之間有電場 兩板之間有電勢差 電壓 使充電后的電容器失去電荷叫做放電 用一根導(dǎo)線把電容器的兩極接通 兩極上的電 荷互相中和 電容器就不帶電了 放了電后兩極之間不再存在電場 也沒有電勢差 用發(fā)電機使萊頓瓶充電 然后用放電叉使萊頓瓶放電 可產(chǎn)生強烈的電火花 并告訴 學(xué)生萊頓瓶就是電容器 它是最早在荷蘭的萊頓城制成的 用 4 5V 電池組給 200 F 的電解電容器充電 如下圖 電路中 G 為 J0401 型演示電表 的 G 檔 并聯(lián)電阻 R1 300 對電表起阻尼作用 避免 電表表針的固有振動造成假象 串聯(lián)電阻 R2 5k 做限 流保護作用 當(dāng)單刀雙擲開關(guān) K 與 a 點接通的瞬間 G 指針偏轉(zhuǎn) 讓學(xué)生注意觀察充電過程中電流表指針的偏 轉(zhuǎn)情況 說明充電過程中有瞬時的充電電流通過 顯示 出充電電流的方向 并看到充電電流逐漸減少至零 充 電完畢電容器兩極間電勢差等于電流兩極間的電壓 然 后將 K 接 b 又可看到放電電流方向和充電電流相反并 且電流也逐漸減少到零 以上裝置可安裝在自制示教電路板上 演示完畢后 教師要講解充 放電過程電荷移動 電場 電勢差的變化 如下圖 2 電容 電容器充電后的帶電量跟兩極板間電勢差有什么關(guān)系 學(xué)生疑惑 思考片刻 我們 用實驗來分析 探究一 分別用 8V 12V 16V 電源給 25V 4700 F 電容器充電 再放電 觀察 放電的火花與聲響 增加學(xué)生感性認識 結(jié)果 25V 4700 F 充 8V 放電產(chǎn)生桔紅色火星 幾乎無聲音 充 12V 放電產(chǎn)生白色熾光 有聲音 充 16V 放電產(chǎn)生更強的白熾火花 很大聲音 由此可知 電容器充電后的帶電量 Q 是跟它的兩極間的電勢差 電壓 有關(guān)的 兩 極間電勢差隨所帶電量的增加而增加 探究二 用不同電容器重做上述實驗 又如何 用 16V 電源分別給 25V 4700 F 和 25V 1000 F 的電容器充電 再放電 結(jié)果 25V 4700 F 放電產(chǎn)生白熾的火花放電 25V 1000 F 放電產(chǎn)生桔紅色的火星放電 由此可知 不同的電容器 電勢差增加 1V 所需要增加的電量是不同的 師生總結(jié)實驗結(jié)果 同一電容器 兩極間電勢差隨所帶電量的增加而增加 對不同的電容器 電勢差增加 1V 所需要增加的電量是不同的 為了表示這種特征 我們把使電容器的兩極間的電勢差增加 1V 所需的電量 叫做電 容器的電容 兩極板間的電勢差增加 1 伏所需的電量多 電容器的電容大 所需電量少 電容器的 電容小 因此 電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)大小的物理量 這種情形相當(dāng)于直筒容器容納水的情形 以下兩個不同的容器 要使水面升高 1cm 所 需的水量不同 乙容器比甲容器所需要的水量多 說明了乙容器容納水的本領(lǐng)比甲容器大 類比法 電容的符號是 C 國際單位制里電容的單位是法拉 簡稱法 符號是 F 教師說明法的含義 再介紹較小的單位微法 皮法 1 F 10 6F 1pF 10 6 F 10 12F 電容是表征電容器容納電荷特性的物理量 它的大小是由電容器的本身結(jié)構(gòu)決定的 如裝水容器的裝水本領(lǐng)由容器本身結(jié)構(gòu)決定一樣 電容器的電容跟兩極板的正對面積 兩極板的距離以及兩極板間的電介質(zhì)都有關(guān)系 增大兩極板正對的面積 電容就增大 減 少極板間距離 電容也增大 知道了影響電容大小的因素 就可制成各種不同的電容器 3 平行板電容器電容 電容器中具有代表性的一種 1 構(gòu)成 兩塊平行相互絕緣金屬板 構(gòu)成里可強調(diào)一下 兩極間距 d 兩極正對面積 S 描述一對平行板的幾何特性 注意說明 兩板所帶電量應(yīng)是等量異號的 前面實驗已證明 2 量度 Q 是某一極板所帶電量的絕對值 3 影響平行板電容器電容的因素 探究三 先說明靜電計的作用 指針偏角越大 指針與殼 間電勢差越大 充電完畢后 斷開極板 A B 與起電機連線 Q 不變 改變 A B 極板間距離 可見板間距增大時 靜電計指針偏角變大 板間距減小時 靜電計指針偏 角減小 實驗 改變 AB 兩板正對面積 S 可觀察到 S 增大時 指針偏角變小 S 減小時 指針偏角變大 理論和實驗可精確證明 C S 探究四 固定 A B 位置不變 把電介質(zhì)板插入 可觀察到電介 質(zhì)板進入過程中 靜電計指針偏角變小 電介質(zhì)一般指絕緣物質(zhì) 無自由電荷 電荷可在平衡位 置附近做微小振動 當(dāng)絕緣物質(zhì)處于外加電場中時 這些電 荷受力 其分布將發(fā)生一定的變化 在靠近正極板表面上出 現(xiàn)負電荷 在靠近負極板表面上出現(xiàn)正電荷 這些電荷不是 自由電荷 而是被束縛在電介質(zhì)上 不能自由移動 這些束縛電荷使板間電場削弱 兩板 間電勢差 U 降低 從而使靜電計指針偏角減小 兩極板間插入電介質(zhì)時比不插入電介質(zhì)時電容大 這里也可以用能的觀點加以分析 電介質(zhì)板插入過程中 由于束縛電荷與極板上電荷 相互吸引力做功 電勢能減少 故電勢差降低 4 平行板電容器內(nèi)電場 探究五 在一塊金屬板上固定一些細尼龍絲 把兩金屬板平行正對放置 并用起電機 使兩板帶電 可見尼龍絲幾乎垂直于板且相互平行地立起來 從細尼龍絲的分布情況 可 看出板間電場的特點 板間電場可看作勻強電場 E U d U 為兩板間電勢差 d 為兩板間距 場源關(guān)系 Q 不變 板間電場強度 E 與板間距無關(guān) U 不變 電容器始終與電源兩極相連 E 與 d 成反比 Q CU Q 與 d 也成反比 4 常用電容器 固定電容器 紙介質(zhì) 電解 陶瓷 云母電容器 可變電容器 出示各種電容器 講解電解電容器的極性 可變電容器的定片 動片及改變電容大小 的原理 介紹常用電容器的符號 五 總結(jié) 擴展 結(jié)合課件 1 電容器的結(jié)構(gòu) 2 電容器的充 放電 3 電容的概念及單位 影響電容大小的因素 4 常用電容器 六 例題精講 例 如圖所示 平行板電容器與電池相連 當(dāng)二極板間距離 減小后 則二板間的電壓 U 和電場強度 E 電容器電容 C 及電量 Q 與原來相比 A U 不變 E 不變 C 不變 Q 不變 B U 不變 E 變小 C 變小 Q 變小 C U 不變 E 變大 C 變大 Q 變大 D U 不變 E 不變 C 變大 Q 變小 解 因為平行板電容器始終與電源相聯(lián) 所以兩板間電壓不變 根 Q CU U 不變 C 增大 所以所帶電量增大 正確答案為 C 如果將此題換一下 換成給電容器充電后 使其與電源分開 再將 七 鞏固練習(xí) 1 某電容器一個極板上帶電量 1 0 10 5C 兩板電壓增加 1V 則此電容器電容為 F 相當(dāng)于 F 若將其充電量加倍 則電容為 F 兩極電壓為 V 2 下面關(guān)于電容器和電容的說法 正確的是 A 電容器的電容越大 表明它帶電越多 B 電容器的電容越大 表明它兩極電壓是 1V 時帶電越多 因此貯存電荷的本領(lǐng)越大 C 對某電容器來說 充電電壓越高 只要不超過允許電壓 則電容器帶的電就越多 3 可變電容器是利用 改變來改變電容大小的 八 布置作業(yè) 1 復(fù)習(xí)本節(jié)課文 2 完成練習(xí)相關(guān)題目 附 板書設(shè)計 第七節(jié) 電容器與電容 1 電容器 電容器可以容納電荷 1 電容器的構(gòu)成 在兩個靠的很近的導(dǎo)體中間夾上一層絕緣物質(zhì) 電介質(zhì) 2 電容器的充 放電 2 電容 電容器的兩極板間的電勢差增加 1V 所需的電量 叫做電容器的電容 1 F 10 6F 1pF 10 6 F 10 12F 影響電容的大小的因素 增大兩極板正對面積 電容增大 減少兩板間距離 電容也增大 電介質(zhì)會影響電容大小 3 平行板電容器 4 常用電容器