人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容教案设计

这是一份人教版 (2019)必修 第三册4 电容器的电容教案设计，共3页。教案主要包含了电容器概念复习，学生设计实验，学生分析等内容，欢迎下载使用。
1、体验电容器充放电过程中电流变化情况，进而理解到电容器带电的原因。
2、学会使用传感器与计算机测量和记录电流变化情况。
3、理解电容器充、放电过程电流的瞬时性，深刻理解电容器的作用和微观工作原理。
4、在实验探究过程中体验科技对传统物理实验的改进作用，增加学习兴趣，培养实验操作的科学精神。
5、在探究电容器电势差与电荷量关系的实验中，提升设计定量实验能力。发展实验探究能力，强化对电荷性质的理解。提升电路分析和改进能力。
6、发展学生从现象探究本质，从感性到理性，从宏观到微观分析的能力。
教学重难点
1、电路原理理解，接受全新的“电容概念”有一定难度。
2、软件调试和参数设置。
3、分析现象。
需要定性和定量的物理实验的综合，应该运用推理论证，分析解释，质疑创新等科学方法，找出元素或参数之间的关系，建构足以正确描述，解释研究对象的科学的物理概念模型。最后利用概念模型解释生产和生活中的问题，补充和完善物理概念模型，并将概念模型内化为学生自己的物理观念，形成对科学本质的认识，培养学生的科学态度和责任，落实立德树人的根本任务。本知识点的学习对以后振荡电路的学习也有帮助。
教学过程
一、电容器概念复习、新课引入
电容器：由两个导体中间夹一层绝缘物质构成。
平行板电容器：两个金属板，绝缘物质为空气。
师：将电容器与电源连接，可以对电容器进行充电，充电后电容器两极板带电荷。请同学们观察电容器充电过程电压和电流有何规律。
（1）观察课本上的实验电路图，思考开关先后接1和2时会考到什么现象？
（2）为了更精准捕捉变化过程，电流表可使用电流传感器代替。（展示实验器材，介绍传感器和操作界面），我们闭合开关，请同学们观看软件界面变化情况。
（3）学生总结：在电容器的充电过程中，在极短时间内出现了充电电流，同时，电容器两板间的电压变大且稳定。
（4）教师提问引入探究实验
教师：出现充电电流，说明极板上积累了电荷，两板间也存在电势差。请同学们思考电容器的电势差和电荷量会不会存在什么关系？
教师：如何分析电容器的电势差和电荷量之间的关系？应该如何设计实验电路？又怎样改变电荷量呢？
请同学进行思考
二、学生设计实验、进行实验操作
学生设计实验：取一个电容器 A 和电压传感器相连，把开关S 1 接1，用几节干电池串联后给A充电，可以看到 A 充电后两极板具有一定的电压。把开关 S 1 接 2，使另一个相同的但不带电的电容器 B跟A并联（注意不要让手或其他导体跟电容器的两极板接触，以免所带电荷漏失），可以看到电压表示数变为原来的一半；断开开关 S 1 ，闭合开关 S 2 ，让 B 的两极板完全放电，随后再断开开关 S 2 ，把 B 和 A 并联，电压表示数再次减少一半。还可以继续这样操作……
每次记录下电压的读数。
师：为什么要求A、B电容器参数一样呢？
生：为了使B每次获得A所带电荷量的一半，这样就可以知道电荷量的关系，电压示数读取出来，就可得到电压和电荷量的关系。
师：非常好，你认为这里有什么需要特别注意的？
生：读完电压示数后，应闭合S2，把B的电荷量中和掉，这样就可以使下次再分走A一半的电荷量。
师：分析得非常到位！！核心为两个规格相同的电容器连入电路中会等分电荷，接下来让我们同学利用传感器进行探究，同学们记录好平分电荷后，电容器两端的电压变化。
师：那么接下来我们进行实验操作，请同学们认真记录数据。
三、学生分析、总结得出电容的定义
师：同学们刚才几个读数是多少
学生：电压示数分别为：4.30V、 2.14V、 1.07V、 0.53V
教师：请同学们分析，两金属板间的电荷量和电势差会存在什么样的关系？
学生：电荷量减半的时候，电势差也减半。
师:对于一个确定的电容器。两金属板间的电势差和电荷量成正比关系，他们的比值是恒定的，我们把电荷量与电势差/电压的比值定位电容器的电容
教师：引入电容的定义，
（1）电容的符号是C，国际单位制里电容的单位是法拉，简称法，符号是F
教师比值法的含义，再介绍较小的单位微法、皮法。
1μF=10-6F 1pF=10-6μF=10-12F
师：是不是当电压值一定时，电荷量越大，电容越大呢？
生1：是！
生2：不是！
刚才的实验过程中，一个电压值只对应一个电荷量值。电荷量与电压的比值不随两者的变化而变化，所以电容不由两者决定！
（2）电容是表征电容器容纳电荷特性的物理量，它的大小是由电容器的本身结构决定的，和电容器的电荷量及两端的电势差无关。
板书设计
电容器的电容
1、电容器
观察电容器的充放电现象
1）充、放电过程有电流，过程完成后电路无电流。
2）充电完成后电容器两端电压值最大。且保持不变。放电则相反，最终电压变为0.
2、电容器的电容。
1、实验现象：
电荷量减半，电势差也减半。
电容定义：
单位：法拉，简称法，符号是F。微法、皮法。
1μF=10-6F 1pF=10-6μF=10-12F