【核心素养】10.4电容器的电容教学设计（表格式）

课题
人民教育出版社2019版
必修三
10.4电容器的电容
【教学目标】
物理观念
（1）了解电容器的类型、特点、作用；建立电容器的模型；
理解电容的概念。
科学思维
体会用物理量之比定义电容的过程；
用等分法平分电荷。
科学探究
（1）通过实验观察电容器在充放电过程中电流与电压的变化，分析电荷量变化和能量转化情况；
（2）通过实验探究电容器两极板间电势差与所带电荷量之间的关系。
科学态度与责任
（1）通过实验培养良好的观察习惯和严谨求实的科学精神；
（2）认识常见的电容器，能够应用知识分析日常生活中有关问题，有将物理知识应用于生产生活实践的意识。
【学情分析】在以往教学中初步涉及静电场中的基本物理量及其之间的关系，但学生对电容器非常陌生，既没有初中学习的基础，又缺乏生活中的感性认识。所以学生对电容器的概念和充放电过程难以理解，需要通过实物展示、实验演示让学生进行观察体会，通过实验反映电势差与电荷量之间的关系，引导学生利用比值定义法定义电容，从而更好的理握解、掌知识。
【教学重点】通过实验建立电容的概念。
【教学难点】实验观察并分析电容器充放电过程，探究两极板间电势差与所带电荷量的关系。
【教学准备】多媒体课件、电流传感器、电压传感器、电压表、电流表、导线、电容器、开关、电源、电脑、发光二极管、定值电阻。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
新课导入 【提问】水可以用水杯这个水容器储存，电荷是不是也可以用一个“容器”储存起来呢？这就是我们今天要学习的电学元件——电容器 【演示】小灯泡想发光，需要电源，将电源与其相连，小灯泡持续发光。 但如果没有电源，改用手中这样一个电容器，会有什么现象？ 小灯泡闪亮一下然后熄灭。 【讲述】说明电容器也可以储存电荷，形成短暂的电流。 那么什么是电容器？它的内部构造是怎样的？ 在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质——电介质（空气也是一种电介质），就构成了一个最简单的电容器，叫做平行板电容器。正负电荷相互吸引，牢牢分布在两极板上，电荷得以储存。 【讲述】电容器的电路图符号： 电容器的作用：储存电荷。 【板书】电容器的构造 作用：储存电荷 思考。 观察。 思考电容器的工作原理。 了解平行板电容器的结构。 结合电容器的作用，观察并认识电路图符号。 类比提出问题，引发学生思考。 演示实验，吸引学生注意力 介绍电容器的构造、电路图符号、作用，为介绍电容器的充、放电过程做准备。
环节一 电容器充放电过程 环节二 探究电容器两极板间电势差和所带电荷量之间的关系 环节三 常用 电容器 【提问】电容器可以储存电荷，它是怎样“装进”和“倒出”电荷的呢？ 【演示实验】电容器的充、放电演示。 如图连接实验装置，电压表电流表可以测量电容器两端电压和电路中电流变化情况。当电流表中有从左向右的电流时，指针向右偏转。 先后闭合开关1、2，观察并描述电流表和电压表变化情况？ 接1：电压先增加后不变，电流表向右偏转，突变到一个值后慢慢减小到0， 接2：电压减小为0，电流减小为0，方向向左。 电压变化情况电流变化情况电流表中电流方向板间电荷变化情况板间电场变化情况电容器能量变化情况开关 接1 开关接2
a端是高电势，b是低电势，Uab大于零，导线中存在电场，b端的负电荷在电场力的作用下定向移动，从b运动至a，电路中形成从b到a的电流，b端带上正电荷，d端带负电荷，b板上正电荷量不断增加，直到ab板电势相等，电场消失，电子不再移动，电流为0，电压稳定； 结果是：电容器两端带上等量正负电荷，电容器储存电荷，板间形成向下的电场； 本质是：电源中的能量不断储存在电容器中。 即为电容器的充电过程。 开关接2， 【提问】学生讨论仿照上述过程讨论并回答 b端带正电荷，d端带负电荷，bd间存在电势差，导线中形成电场，在电场力的作用下，负电荷要通过电阻、电流表运动到b端与正电荷中和，电路中形成从左到右的电流，电势差为0时，电场消失，电子不再移动，放电完毕，没有电流。 这个过程中，电荷量减小，板间电场强度减小。电容器中的能量转化为其他形式的能量，主要是电阻上的焦耳热。 【板书】 电压变化情况电流变化情况电流表中电流方向板间电荷变化情况板间电场变化情况电容器能量变化情况开关 接1增加后稳定减小为0从左往右增加增强增加开关接2减小为0减小为0 从右往左减小减弱减小
【提问】提问电流如何减小？线性或者非线性？进一步实时观察变化情况 【演示】电流和电压传感器可以实时动态的反映电路中电流电压变化情况。改用电流传感器进行实验。电流变化情况 【提问】图形上下对称，如何解释？通过图像我们还可以得到什么信息？ 我们学习了电容器的构造、作用，观察并分析了电容器的充放电现象，那么请同学们猜想电容器储存电荷的多少可能和什么因素有关呢？ 展示不同的电容器 可能和电容器本身有关？ 由上表可知，电势差增加，电荷量增加；电势差减小，电荷量也减小。即电势差与电荷量变化一致，那么二者之间是否存在某种关系？ 探究：两极板间电势差跟所带电荷量的关系 选定一个电容器，测量电势差和电荷量 电势差用电压表测量 电荷量如何测？ 在前面学习库仑定律的过程中，采用等分法，将带电和不带电的小球接触，电荷量会均分，多次接触后，电荷量变成四分之一，八分之一….. 启发：将两个相同的电容器并联，是否也可以实现电荷量的平分？ 观看实验视频： 对于同一个电容器，所带的电荷量与两端的电势差之比是一个常数， 其Q-U图是一条过原点的直线，斜率保持不变。 改用不同的电容器，多次测量，将其Q-U关系作在同一个图中，得到如下结果 结果表明：对于同一个电容器，Q与U之比是一个常数 不同的电容器，两者之比不同 可见两者之比可以反映电容器本身的特性 当U相同时，斜率越大的电容器所带电荷量越多，说明其储存电荷的本领越强。 【板书】我们将电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板间电势差U之比，叫做电容器的电容，用C表示，描述了电容器储存电荷的特性，C越大，表明其储存电荷的本领越强。 其单位是C/V，为了纪念物理学家法拉第，称为法拉，简称法，法拉是一个很大的单位，一般我们常用的是微法和皮法，其关系为1F＝106μF＝1012pF 判断以下四幅图的正误 BCD正确， 电容器的电容是一个常数，不随Q、U而变化，它反映的是电容器本身储存电荷的本领。 【板书】C=Q/U，C由电容器本身决定，与QU无关, 为了保护电容器，加在电容器两端的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫做击穿电压。在电容器外壳上标注的电压是工作电压或者称为额定电压，比击穿电压要小。 【板书】击穿电压，额定电压 常用电容器按照结构可以分为固定电容器和可变电容器，固定电容器电容不变，常见的有聚苯乙烯电容器和电解电容器，而可变电容器的电容是可以改变的。 照相机的闪光灯原理，在不到0.001s的短暂时间内发出强烈闪光，瞬间电流很大，各种电池都不能承受。在实际中，常常用电容器帮助闪光实现它的功能。拍照前用较长的时间（一般几秒）给电容器充电，拍照时触发闪光灯，使电容器通过灯管瞬间放电，发出耀眼的白光。然后电源又给电容器充电，为下次闪光做准备。 思考 观看演示实验，理解电容器的充、放电原理。 观察回答 根据所得结果，结合充电的特点，逐步分析电容器的充电过程。 分析电容器的放电过程。 观看演示实验 思考 回忆电荷量平分的过程，类比启发电容器电荷量是否也可以平分 观看视频 观察分析结果 在电容定义、定义式的基础上理解电容的单位、换算关系、物理意义。 思考回答 参照初中所学额定电压的概念，理解击穿电压。 认识不同的电容器。 形象演示电容器的充、放电过程。 对照电路图分析电容器的充电过程。 分析充电前后电容器的变化，帮助学生了解充电过程中各物理量的数值变化、能量转化情况。 分析放电前后电容器的变化，帮助学生了解放电过程中各物理量的变化。 清楚看到电流实时变化情况 设置疑问 用学过的库仑定律启发学生 引导学生分析图像 引入新的物理量电容 明确电容的单位、物理意义 对电容的定义做进一步分析，引导学生更深入地理解电容的定义。 用比值定义法定义物理量的基本特性。 介绍常用电容器的，介绍闪光灯的工作原理，与生活实际联系
环节四：课堂小结 总结： 认识了电容器的构造和作用 观察了电容器的充放电现象，板间电势差和电量变化过程中，板间电场和能量均发生变化 用电容表征电容器储存电荷的本领，电容等于电荷量与电势差之比，由电容器本身决定，和QU无关，这种定义方法叫做比值定义法。 了解了常用电容器：固定和可变电容器，在使用时不能超过其击穿电压，否则会损坏。 回忆 课堂小结 串联知识
板书设计 §10.4电容器的电容 电容器： ①构造： ②作用：储存电荷 2、电容器的充、放电： 电压变化情况电流变化情况电流表中电流方向板间电荷变化情况板间电场变化情况电容器能量变化情况开关 接1增加后稳定减小为0从左往右增加增强增加开关接2减小为0减小为0 从右往左减小减弱减小
3、电容： ①反映电容器储存电荷的本领，与Q、U无关 ②击穿电压、额定电压 4、常用电容器：固定，可变电容器
作业设计 1、梳理本节知识点。 2、完成导学案练习册本节内容