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1、第8節(jié)、電容器與電容
新課教學(xué)過(guò)程二
新知學(xué)習(xí)
一、電容器
提出問(wèn)題:既然電容器是一種應(yīng)用廣泛的電學(xué)元件,那么它有什么作用呢?
1.電容器的作用:儲(chǔ)存電荷
提出問(wèn)題:電容器為什么能儲(chǔ)存上電荷?
2.電容器的構(gòu)成
活動(dòng):解剖實(shí)物(啟輝器上的電容器)或展示圖片,了解電容器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
板書:構(gòu)成 極板 電介質(zhì)
引導(dǎo)學(xué)生舉例:如兩位相互靠近的同學(xué);并行的兩根導(dǎo)線;靜電計(jì)(金屬桿、金屬外殼)等。
出示:平行板電容器(最簡(jiǎn)單最基本的電容器)
說(shuō)明:任何兩個(gè)彼此絕緣又相互靠近的導(dǎo)體都可以構(gòu)成一個(gè)電容器。
提出問(wèn)題:怎樣才能讓電容器儲(chǔ)存上電荷呢?
3.電容器的充電和放電過(guò)程
演
2、示:電容器的充電和放電(25V、2200μF的電容器、學(xué)生電源)
充電 放電
放電 放電
(現(xiàn)象:放電時(shí)火花四濺伴有響聲)
電源電壓分別為10V、16V時(shí),比較電容器所帶的電荷量Q。
展示動(dòng)畫:分析電容器充、放電過(guò)程的特點(diǎn)(電流方向及大小的變化;電荷量的變化、兩極板間電勢(shì)差的變化;充、放電過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化)
小結(jié):電容器是一種儲(chǔ)存電荷的容器,也是一個(gè)儲(chǔ)能的元件。
二、電容
提出問(wèn)題:既然電容器能夠儲(chǔ)存電荷,那么如何來(lái)描述電容器儲(chǔ)存電荷的這種能力呢?我們知道,一個(gè)電容器所帶的電荷
3、量Q跟兩極板間的電勢(shì)差U有關(guān)系,兩者有怎樣的定量關(guān)系呢?
演示:研究電容器Q與U的關(guān)系
原理:將電解電容器(25V、2200μF)充電后,經(jīng)過(guò)石英鐘放電,通過(guò)指針顯示的放電時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)半定量顯示容納的電荷量。
充電電壓U/ V
充入電荷量Q(t/s)
Q/U
1.5
3.0
結(jié)論: 一個(gè)電容器所帶的電荷量Q隨兩極板間的電勢(shì)差U的增大而增大。進(jìn)一步的精確實(shí)驗(yàn)表明,一個(gè)電容器所帶的電荷量Q與兩極板間的電勢(shì)差U正比即比值Q/U是常量;不同的電容器,比值Q/U一般是不同的??梢?jiàn),比值Q/U反映了電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)大小。
1.定義:電容器所帶的電荷量跟它的兩極板間
4、的電勢(shì)差的比值,叫做這個(gè)電容器的電容。
2.定義式:
3.單位:法拉(F)
提出問(wèn)題:用比值定義物理量是物理學(xué)常用的研究方法。前面學(xué)到過(guò)哪些用比值定義的物理量?(E=F/q φ=Ep/q R=U/I )
展示:電荷量Q與電勢(shì)差U的關(guān)系圖像( Q-V圖)
思考討論:電容器的電容 C與Q成正比,與U成反比,這種說(shuō)法正確嗎?
引導(dǎo):我們知道導(dǎo)體的電阻與電流、電壓無(wú)關(guān),由導(dǎo)體本身的結(jié)構(gòu)決定。同樣道理,電容C也與Q、U無(wú)關(guān),是由電容器的本身結(jié)構(gòu)決定的。
過(guò)渡:電容器的電容大小與哪些因素有關(guān)呢?平行板電容器是最簡(jiǎn)單最基本的電容器,幾乎所有的電容器都是平行板電容器的變形
5、,我們就先來(lái)研究它。
三、平行板電容器的電容
實(shí)驗(yàn)探究:影響平行板電容器電容大小的因素
1)猜想與假設(shè):(出示已解剖的卷制而成的紙介質(zhì)電容器;各種介質(zhì)的電容器)
引導(dǎo)學(xué)生猜想:正對(duì)面積;極板間距;電介質(zhì)種類
2)原理: ( Q一定)
3)器材:平行板電容器;靜電計(jì)(電勢(shì)差計(jì));帶電體(塑料管);導(dǎo)線兩根。
介紹靜電計(jì)的結(jié)構(gòu)、作用(測(cè)量導(dǎo)體間的電勢(shì)差,張角越大,電勢(shì)差越大)
4)裝置圖:
5)操作步驟:(控制變量法)
(1)保持Q和d不變,改變S判斷C的變化;
(2)保持Q和S不變,改變d判斷C的變化;
(3)保持Q、S、d都不變,插入電介質(zhì)后判斷C的變化。
6)進(jìn)
6、行實(shí)驗(yàn)(結(jié)合動(dòng)畫課件進(jìn)行小結(jié))
板書:
1.影響平行板電容器電容大小的因素:
極板的正對(duì)面積S 、極板距離d、 電介質(zhì)種類
2.平行板電容器的電容公式:C=
εr為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù),k為靜電力常量
閱讀:幾種常見(jiàn)電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)表
四、常用電容器
固定電容器(聚苯乙烯電容器、電解電容器)
可變電容器
展示:各種電容器,講解電解電容器的極性,可變電容器的定片、動(dòng)片及改變電容大小的原理,介紹常用電容器的符號(hào),以及額定電壓和擊穿電壓的概念。
反饋練習(xí)
1.將一個(gè)電容為C的平行板電容器接在一個(gè)電壓為U的電池上。
⑴電容器每個(gè)極板所帶的電荷量是多少?
⑵保持與電池的連
7、接,使兩極板間的距離減半,每個(gè)極板的電荷量是多少?
⑶斷開(kāi)與電池的連接后,使兩極板之間的距離減半,兩極板間的電勢(shì)差是多少?
(講解分析過(guò)程。最后引導(dǎo)學(xué)生歸納電容器的兩種接法,以及處理方法。)
2.
C、U、E怎樣變化? C、Q、E怎樣變化?
3.證明:一個(gè)無(wú)介質(zhì)的平行板電容器,兩極板之間的電場(chǎng)強(qiáng)度只與極板所帶的電荷量及極板面積有關(guān),與兩極板的距離無(wú)關(guān)。
拓展應(yīng)用
課堂小結(jié)
請(qǐng)學(xué)生談?wù)剬W(xué)習(xí)的收獲(包括學(xué)習(xí)的知識(shí)和方法等)
知識(shí):電容的概念、影響電容大小的因素
方法:類比法、比值法、控制變量法等
布置作業(yè):1、3、4
[板
8、書設(shè)計(jì)]
電容
儲(chǔ)存電荷
電容器(極板、電介質(zhì))
放電
充電
儲(chǔ)存電荷的能力
定義
定義式:C=Q/U
單位
平行板電容器的電容
決定因素
公式:C=
教學(xué)反思
本節(jié)課從演示手機(jī)拍照時(shí)的閃光燈閃光讓學(xué)生感受身邊的電容器,激發(fā)學(xué)生對(duì)電容器的探究興趣。電容器的充電、放電和電容概念,非常抽象。本課運(yùn)用演示實(shí)驗(yàn),主要原理是將電解電容器充電后,經(jīng)過(guò)石英鐘放電,通過(guò)指針顯示的放電時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)半定量顯示容納的電荷量,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。實(shí)驗(yàn)的放電現(xiàn)象雖然很直觀,但充電過(guò)程瞬間完成,學(xué)生并不了解電容器充電的實(shí)質(zhì),于是在充放電的教學(xué)環(huán)節(jié)中加入了動(dòng)畫演示幫助學(xué)生更加直觀的觀察到充放電的全過(guò)程,使學(xué)生對(duì)充放電有了清晰的認(rèn)識(shí)。最后通過(guò)教師演示實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生探究得出平行板電容器電容的影響因素,演示中要加強(qiáng)引導(dǎo)與啟發(fā),培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)腦思考能力和探究問(wèn)題的能力,學(xué)會(huì)從物理現(xiàn)象中歸納科學(xué)規(guī)律的方法。在實(shí)驗(yàn)中,若環(huán)境較潮濕,產(chǎn)生靜電的效果會(huì)不好,可以用電吹風(fēng)烘干保持器材干燥以確保實(shí)驗(yàn)的成功。