教學(xué)設(shè)計(jì)課題電容器的電容課型新授課R章/單元復(fù)習(xí)課□專題復(fù)習(xí)課□實(shí)驗(yàn)探究課□習(xí)題/試卷講評(píng)課□課題研究課□學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)課□其他□教學(xué)內(nèi)容分析電容器是一種重要的電學(xué)元件，有著廣泛的應(yīng)用。電容是描述電容器本身性質(zhì)的重要物理量，學(xué)生通過(guò)經(jīng)歷此概念的建立過(guò)程，體會(huì)模型的構(gòu)建過(guò)程，形成物理觀念和研究物理問(wèn)題的科學(xué)思維和方法。從知識(shí)層面看，電容是描述電容器性質(zhì)的重要物理量，將為后續(xù)學(xué)習(xí)傳感器和電磁振蕩等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。從方法、能力層面看，電容概念的形成過(guò)程又一次體現(xiàn)了用物理量之比定義物理量的科學(xué)研究方法。學(xué)情分析本節(jié)所涉及的概念多且抽象，學(xué)生感性認(rèn)識(shí)少，初中沒(méi)有此知識(shí)的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。同時(shí)，建構(gòu)電容概念需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究電容器兩極板間的電勢(shì)差與所帶電荷量的關(guān)系，而電荷量的測(cè)量是困難的。電容器的充放電過(guò)程現(xiàn)象持續(xù)時(shí)間較短，學(xué)生在日常生活中對(duì)電容器的充放電作用，沒(méi)有觀察與體驗(yàn)。雖然電容器在各種電子儀器中都有廣泛的應(yīng)用，但是學(xué)生對(duì)電容器的結(jié)構(gòu)既沒(méi)有初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)又缺乏生活中的感性認(rèn)識(shí)。學(xué)習(xí)目標(biāo)物理觀念：1.通過(guò)模型構(gòu)建說(shuō)出什么是電容器及常見(jiàn)的電容器，以及電容器的作用和原理。從物理學(xué)的視角認(rèn)識(shí)自然，建構(gòu)關(guān)于自然界的物理圖景。2.經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，描述電容器充電和放電時(shí)的電流情況。3.通過(guò)探究電容器帶點(diǎn)量與電壓之間的關(guān)系，能夠自主說(shuō)出電容器電容的概念。4.通過(guò)觀察模型和閱讀課本找出決定平行板電容器的電容大小的物理量科學(xué)探究與思維：1.能夠利用平行板電容器的決定式解決相關(guān)問(wèn)題。體會(huì)科學(xué)研究方法，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，注重體現(xiàn)物理學(xué)科的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。2.在學(xué)習(xí)電容器帶電量與電壓之間的關(guān)系時(shí)，學(xué)生能夠復(fù)習(xí)和采用比值定義法確定電容的定義和單位?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：1.通過(guò)創(chuàng)建情景，讓學(xué)生借助已有的知識(shí)與方法，類比遷移到解決不熟悉問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生形成物理基本學(xué)科素養(yǎng)。2.通過(guò)查閱超級(jí)電容器、電容觸摸屏等應(yīng)用的資料，感受到科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科技改變生活的價(jià)值體驗(yàn)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)建構(gòu)電容的概念。教學(xué)難點(diǎn)：1.電容器充、放電過(guò)程的特點(diǎn)。2.平行板電容器的電容決定因素的探究過(guò)程。3.對(duì)電容物理意義的理解，電容器電容的計(jì)算與應(yīng)用。教學(xué)輔助支持照相機(jī)的閃光燈，各種電容器，平行板電容器，電流表，干電池，靜電計(jì)教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程學(xué)習(xí)內(nèi)容與教師活動(dòng)學(xué)生任務(wù)/活動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)意圖及對(duì)應(yīng)目標(biāo)達(dá)成環(huán)節(jié)一教師活動(dòng)1自制閃光燈電路師:閃光燈工作時(shí)，是用什么供電的呢?師:事實(shí)上，手機(jī)、照相機(jī)的閃光燈工作時(shí)不是靠電源供電，而是由一種重要的電學(xué)元件—電容器來(lái)供電學(xué)生活動(dòng)1學(xué)生大多數(shù)回答是電源或電池。學(xué)生觀察各種各樣的電容器，能否找出它們的共同之處，上面標(biāo)有哪些信息讓學(xué)生觀察電容器，能否回想起在哪些電器中曾經(jīng)見(jiàn)過(guò)，說(shuō)明電容器在電子設(shè)備中很重要，物理與生活息息相關(guān)。小結(jié)：激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣環(huán)節(jié)二新課教學(xué)教師活動(dòng)2(一)電容器1.電容器的概念的建立展示1.紙質(zhì)電容器的內(nèi)部構(gòu)造提出電容器的概念2.平行板電容器師：任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，都可以看成一個(gè)電容器。電容器能儲(chǔ)存電荷和能量，兩個(gè)導(dǎo)體稱為電容的兩極。教師出示電容器示教板，學(xué)生仔細(xì)觀察并找出電容器的共同點(diǎn)。在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就組成一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫作平行板電容器。這兩個(gè)金屬板叫作電容器的極板。學(xué)生活動(dòng)2通過(guò)觀察萊頓瓶及拆解電容器了解其結(jié)構(gòu)(兩塊導(dǎo)體彼此靠近且絕緣)，得出電容器的概念。引出萊頓瓶的功能：瓶子可以容納電荷。讓學(xué)生知道電容器的結(jié)構(gòu)本質(zhì)：只要是任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器。進(jìn)一步明確電容器的功能定義：在兩個(gè)相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)——電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就構(gòu)成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，叫做平行板電容器。任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器。電路圖符號(hào)：學(xué)生活動(dòng)3：讓兩個(gè)學(xué)生站在木質(zhì)凳子上并相隔一定距離通過(guò)小組討論這兩個(gè)學(xué)生是否構(gòu)成電容器？討論：你能否自己創(chuàng)造一個(gè)簡(jiǎn)易的電容器？讓學(xué)生親歷電容器的模型構(gòu)建過(guò)程環(huán)節(jié)三（二）電容器的充、放電教師活動(dòng)3(1)充電實(shí)驗(yàn)演示：如圖所示，單刀雙擲開(kāi)關(guān)先接通1，再接通2，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。師：當(dāng)電壓超過(guò)某個(gè)限度時(shí)電介質(zhì)被擊穿，電容器會(huì)損壞，這個(gè)極限電壓稱為擊穿電壓。電容器外殼上標(biāo)的是工作電壓或額定電壓。(2)用傳感器觀察電容器的放電過(guò)程。師：電流傳感器可以像電流表一樣測(cè)量電流。不同的是，它的反應(yīng)非?？欤梢圆蹲降剿查g的電流變化。此外，由于它與計(jì)算機(jī)相連，還能顯示出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像。一位同學(xué)得到的I-t圖像如圖所示，電源電壓是8V，請(qǐng)大家閱讀教材中的相關(guān)內(nèi)容，然后認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)并思考問(wèn)題。學(xué)生活動(dòng)3相關(guān)問(wèn)題：①你觀察到了什么現(xiàn)象?請(qǐng)解釋這一現(xiàn)象。②電容器的上極板帶什么電荷，下極板帶什么電荷?③電容器容納的電荷為何不會(huì)很快消失?④開(kāi)關(guān)接通1后，電源會(huì)不會(huì)永不停止地給電容器充電?⑤何時(shí)充電完畢?為什么兩極板間的電壓等于電源電壓后電容器就停止充電?⑥是否可以不斷增加充電電壓，使電容器兩端的電壓不斷增加?問(wèn)題①在圖中畫(huà)一個(gè)豎立的狹長(zhǎng)矩形(在圖的最左邊)，它的面積的物理意義是什么?②怎樣根據(jù)I-t圖像估算電容器在全部放電過(guò)程中釋放的電荷量?試著算一算。③如果要測(cè)繪充電時(shí)的I-t圖像，應(yīng)該怎樣連接電路?怎樣進(jìn)行測(cè)量?得到的I-t圖像可能是什么形狀的?思路引導(dǎo)：電容器是存儲(chǔ)電荷量的裝置，從放電的過(guò)程，我們?nèi)绾蔚弥渌鶐У碾姾闪磕?提示：利用公式讓學(xué)生明確電容器是如何充放電的，并且用科學(xué)思維的方式來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題內(nèi)容5.（三）描述電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量-電容教師活動(dòng)4探究：電容器兩極板間電勢(shì)差跟所帶電荷量的關(guān)系精確的實(shí)驗(yàn)表明，一個(gè)電容器所帶的電荷量Q與兩極板之間的電勢(shì)差U之比是不變的。不同的電容器，這個(gè)比一般是不同的，可見(jiàn)電荷量Q與電勢(shì)差U之比表征了電容器儲(chǔ)存電荷的特性。(1)定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢(shì)差U之比，叫作電容器的電容。(2)定義式：(3)單位：在國(guó)際單位制中，電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)是F。如果一個(gè)電容器兩極板之間的電勢(shì)差是1V，所帶的電荷量是1C，這個(gè)電容器的電容就是1F。即1F=1C/V。(4)實(shí)際中常用的單位還有微法(μF)和皮法(pF)，它們之間的換算關(guān)系為：1F=106μF=1012pF。注意：C與Q、U無(wú)關(guān)，比值定義法只是為我們提供了一種測(cè)量電容的方法。學(xué)生活動(dòng)4觀察得出以下結(jié)論C1C2Q=0Q/UQQ/UQ/2不變Q/2不變Q/20Q/4不變Q/4不變引導(dǎo)學(xué)生類別分析，加深理解這種情形相當(dāng)于直筒容器容納水的情形，以下兩個(gè)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(shuō)明了乙容器容納水的本領(lǐng)比甲容器大。（類比法）電容器水容器容納儲(chǔ)存電荷容納儲(chǔ)存水電荷量Q水量V電勢(shì)差U水位差h電容C橫截面S再次體驗(yàn)比值法定義物理量教師活動(dòng)5平行板電容器的電容平行板電容器是最簡(jiǎn)單、最基本的電容器。幾乎所有電容器都是平行板電容器的變形。平行板電容器的電容是由哪些因素決定的?請(qǐng)大家結(jié)合教材提出問(wèn)題、進(jìn)行猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主探究影響平行板電容器電容的可能因素。介紹靜電計(jì)：靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的，可以用來(lái)測(cè)量電勢(shì)差。使用時(shí)把它的金屬球跟一個(gè)導(dǎo)體連接，金屬外殼與另一個(gè)導(dǎo)體連接(或者金屬外殼與另一個(gè)導(dǎo)體同時(shí)接地)，從指針偏轉(zhuǎn)角度的大小便可以推知兩個(gè)導(dǎo)體間電勢(shì)差的大小。為探究影響電容大小的因素，教師指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)、完善實(shí)驗(yàn)方案，同時(shí)注意以下問(wèn)題的解決問(wèn)題1：為獲得電容值較大的電容器，首先應(yīng)解決什么問(wèn)題？提示：幾乎所有的電容器都是平行板電容器的變形。問(wèn)題2:平行板電容器的電容可能與哪些因素有關(guān)?理論分析表明，當(dāng)平行板電容器的兩極板間是真空時(shí)，電容C與極板的正對(duì)面積S、極板間的距離d的關(guān)系為,式中k為靜電力常量當(dāng)兩極板之間充滿同一種介質(zhì)時(shí)，電容變大為真空時(shí)的倍，即（決定式）。是一個(gè)常數(shù)，與電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)?？諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)與1十分接近，所以在一般性研究中，空氣對(duì)電容的影響可以忽略。學(xué)生活動(dòng)5平行板電容器的電容可能與哪些因素有關(guān)?生：可能與兩極板的正對(duì)面積S、兩極板間的距離d、兩極板間插入的電介質(zhì)等因素有關(guān)。。問(wèn)題3：研究多因素問(wèn)題時(shí)，應(yīng)采用什么方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?生：控制變量法。問(wèn)題4：如何給平行板電容器充電?生：將電容器與電源相連。問(wèn)題5：沒(méi)有提供直接測(cè)量電容的儀器怎么辦?生：用靜電計(jì)測(cè)量電壓，由公式間接測(cè)量。問(wèn)題6：如何保證電容器所帶的電荷量不變?生：用電池組給電容器充電后斷開(kāi)電源。問(wèn)題7：怎樣測(cè)量電容器兩極板間的電勢(shì)差?生：用靜電計(jì)測(cè)量已經(jīng)充電的平行板電容器兩極板之間的電勢(shì)差U。實(shí)驗(yàn)步驟：將平行板電容器的一極板固定于鐵架臺(tái)上，且與一外殼接地的靜電計(jì)的金屬球連接，手持有絕緣柄的另一極板，并將該板與靜電計(jì)的外殼同時(shí)接地(或?qū)⒃摪迮c靜電計(jì)的外殼連接起來(lái))。(1)保持極板上的電荷量Q不變，兩極板間的距離d也不變，改變兩極板的正對(duì)面積S,探究C與S的關(guān)系。精確實(shí)驗(yàn)表明：C與S成正比。(2)保持極板上的電荷量Q不變，兩極板的正對(duì)面積S也不變，改變兩極板間的距離d，探究C與d的關(guān)系。精確實(shí)驗(yàn)表明：C與d成反比。(3)保持Q、S、d都不變，在兩板間插入電介質(zhì)，探究C與電介質(zhì)的關(guān)系。極板間充滿某種介質(zhì)時(shí)，C會(huì)變?yōu)闃O板間為真空時(shí)的若干倍。?！就卣固岣?】用兩節(jié)相同的電池分別給兩個(gè)原來(lái)不帶電的電容器充電，已知C1<C2，當(dāng)電容器達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電容器C1和C2的帶電量分別為Q1和Q2，則（）A．Q1<Q2B．Q1>Q2C．Q1=Q2D．無(wú)法確定【拓展提高2】平行板電容器充電平衡后仍與電源相連，兩極板間的電壓是U，電荷量為Q，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，則（）A．Q變B．C變大C．E不變D．U變小通過(guò)科學(xué)探究得出平行板電容器的電容的影響因素，提高學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感教學(xué)活動(dòng)6（五）常用電容器(1)利用實(shí)物投影展示各種電容器。特別介紹一下電解電容器及其符號(hào)和可變電容器及其符號(hào)。(2）用多媒體課件或者實(shí)物展示多種電子設(shè)備的主機(jī)板。(3)學(xué)生閱讀教材，認(rèn)識(shí)常見(jiàn)電容器，了解它們的構(gòu)造和特點(diǎn)。環(huán)節(jié)四教學(xué)評(píng)價(jià)1、下列說(shuō)法中正確的是（

）A、電容器所帶的電荷越多，電容就越大B、電容器兩極板間電壓越高，電容就越大C、電容器所帶電荷增加一倍，則兩極間的電壓也一定增加一倍D、電容表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量E、平行板電容器保持帶電量不變而增大板距時(shí)，兩板間電壓要減小F、平行板電容器一板帶電＋Q，另一板帶電－Q，則此電容器不帶電2、研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.實(shí)驗(yàn)前,只用帶電玻璃棒與電容器a板接觸,能使電容器帶電B.實(shí)驗(yàn)中,只將電容器b板向上平移,靜電計(jì)指針的張角變小C.實(shí)驗(yàn)中,只在極板間插入有機(jī)玻璃板,靜電計(jì)指針的張角變大D.實(shí)驗(yàn)中,只增加極板帶電量,靜電計(jì)指針的張角變大,表明電容增大3、(多選)如圖所示,電路中A、B為兩塊豎直放置的金屬板,C是一只靜電計(jì),開(kāi)關(guān)S合上后,靜電計(jì)指針張開(kāi)一個(gè)角度,下述做法可使靜電計(jì)指針張角增大的是()A.使A、B兩板靠近一些B.使A、B兩板正對(duì)面積減小一些C.斷開(kāi)S后,使B板向右平移一些D.斷開(kāi)S后,使A、B正對(duì)面積減小一些鞏固和提升學(xué)生的能力及引用物理觀念解決實(shí)際問(wèn)題的能力課堂小結(jié)板書(shū)設(shè)計(jì)1.電容器(1)電容器的概念(2)電容器的充、放電2.電容(1)定義：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢(shì)差U之比，叫作電容器的電容。(2)定義式：(3)單位：在國(guó)際單位制中，電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)是F。如果一個(gè)電容器兩極板之間的電勢(shì)差是1V，所帶的電荷量是1C，這個(gè)電容器的電容就是1F。即1F=1C/V。(4)實(shí)際中常用的單位還有微法(μF)和皮法(pF)，它們之間的換算關(guān)系為：1F=106μF=1012p(5)平行板電容器作業(yè)與拓展學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)(一)基礎(chǔ)類作業(yè)1.有一個(gè)電容器的電容為C，當(dāng)電容器所存儲(chǔ)的電荷量q加倍時(shí)，其電容如何變化？如果電容器兩端的電勢(shì)差U增至三倍，其電容又如何變化？簡(jiǎn)述理由.2．一平行板電容器正極板的電荷量為Q1=3.0×10-5C，兩板間的電勢(shì)差U1=10V，求：（1）這個(gè)電容器的電容；（2）當(dāng)極板的電荷量增加到Q2=3.6×10-5C時(shí)，兩板間的電勢(shì)差為多少？3.一電容器的電容是，兩極板間的電壓是30V。求電容器所帶的電荷量。4．如圖1所示，有一固定電容器的電容為，額定電壓為，求：（1）該電容器在額定電壓下充電完成后所帶的電荷量；（2）若實(shí)際電壓降到時(shí)，電容器的電容和所帶電荷量將如何變化？圖1（二）拓展提升類作業(yè)5．當(dāng)平行板電容器的兩極板間是真空時(shí)，電容C與極板的正對(duì)面積S、極板間距離d的關(guān)系為，對(duì)給定的平行板電容器充電，當(dāng)該電容器極板所帶電荷量Q變化時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差U也隨之變化，請(qǐng)?jiān)谙聢D2所示的坐標(biāo)系中畫(huà)出電容器帶電量Q與極板間電勢(shì)差U