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2019-2020年高中物理选修3-11-8电容器的电容教案课题
1.8电容器与电容课型新课教学教学目标
(一)知识与技能
1、知道什么是电容器及常见的电容器;
2、知道电场能的概念,知道电容器充电和放电时的能量转换;
3、理解电容器电容的概念及定义式,并能用来进行有关的计算;
4、知道平行板电容器的电容与哪些因素有关,有什么关系;掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关问题
(二)过程与方法结合实物观察与演示,在计算过程中理解掌握电容器的相关概念、性质
(三)情感态度与价值观体会电容器在实际生活中的广泛应用,培养学生探究新事物的兴趣重点难点重点掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容难点电容器的电容的计算与应用教具准备电容器示教板,静电计,平行板电容器,电介质板,起电机,电池组,导线,单刀双掷开关,多媒体与课件课时安排2课时教学过程与教学内容教学方法、教学手段与学法、学情【创设情景】图片展示——电视、电脑等线路板,出示各种电容器提出课题电容器到底是什么样的元件?它的作用、构造、原理是什么?【新课教学】
(一)电容器实例探究出示一纸质电容器并将其拆开,请学生观察结论有两片锡箔(导体),中间是一层薄纸(绝缘)
1、概念实际上,任何两个彼此绝缘又相距很近的导体都可以看成一个电容器问题讨论两平行导体板夹上一层绝缘物质(空气也算)能否构成电容器?
2、充电、放电演示连接如图的电路现象观察当接a时,G偏转;当接b时,G反偏转分析充电——充电电流;电能电场能放电——放电电流;电场能其他形式能量
(二)电容提出问题1既然电容器是用来储存电荷的,而不同电容器容纳电荷的本领是不同的,我们应该用一个物理量表示电容器容纳电荷的能力,这应是一个怎样的物理量呢?定性分析对一个电容器来说,其储电能力应该是一定的,我们找到的这个物理量对这个电容器来说也应该是不变的问题2对一个结构一定的电容器,给它带上一定的电荷量Q,两极间也就有了一定的电势差U,Q与U能用来表示电容器的储存能力吗?学生(不能,原因分析)进一步研究
①实验表明,Q增加为原来的几倍,U也增加为原来的几倍,而两者的比值Q/U,对同一电容器是一定的(这符合我们的要求)
②比值大,意味着在相同的电压情况下,能带的电荷量越大,这正能说明其储电能力强对电容概念的总结
1、定义电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值
2、定义式,或者(比值定义)
3、物理意义C是表示电容器容纳电荷本领的物理量
4、单位在国际单位制中单位是法拉(F),1F=1C/V1μF=10-6F,1рF=10-12F常见电容器,一般是几十pF到几千μF之间类比理解C大,意味着U=1V时,容纳的电荷量大,储电本领强不同容器装水,水深都是1㎝,S大的容器容纳的水量多问题讨论
①S大,能装水的总量就一定多吗?(不一定,容器的高度h不同,V=Sh)
②C大,能储存的电荷量就一定多吗?(不一定,C能承受的最大电压不同)(因此,C大,储电本领大,是指相对于同一电势差U而言;电容器能容纳的电荷还跟它能承受的最大电压有关引出击穿电压、额定电压的概念)
5、击穿电压额定电压(工作电压)~电容器的外壳有标注【例题1】一个电容器,充电后所带电荷量为Q=4×10-6C的电荷量时,它的板间电势差U=2V,由此可知,该电容器的电容是___________F如果再充进4×10-6C的电荷量,其电容为___________F如果用导线将电容器两极相连,放电后,其电容为___________F学生活动(略)小结C取决于电容器自身结构而与是否带电无关类比水桶的储水能力在设计好后就确定了,与是否使用无关
(三)研究影响平行板电容器电容大小的因素
1、提出课题平行板电容器是最简单,也是最基本的电容器,几乎所有的电容器都是平行板电容器的变形,所以我们从研究平行板电容器入手,探究决定其电容大小的因素问题决定平行板电容器电容的那些因素从哪儿去找?
2、定性分析
①电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量,因此它只与电容器自身的内部结构有关,与其它量(Q、U)应该无关,环境因素也可不予考虑
②研究电容器内部的结构因素
③方法分析控制变量法
④实验装置分析
3、实验探究⑴改变平行板两极板的距离s现象d↓偏角↓U↓C↑d↑偏角↑U↑C↓⑵改变平行板两极板的正对面积S现象S↓偏角↑U↑C↓S↑偏角↓U↓C↑⑶两极板间插入绝缘介质(保持Q、S、d不变)现象插入电介质偏角↓ U↓ C↑
4、进一步的研究(引申)以上实验还只是定性分析,从理论角度进行定量研究,表明⑴当平行板电容器两极板之间是真空时,⑵当板间充满同一种介质时,电容变大为真空时的倍,即
5、相对介电常数是一个与电介质性质有关的常数(无单位)读表
1.8—1,空气的近似为1(一般性研究中,空气对C的影响可以忽略)(水指纯净水)【例题2】平行板电容器的电容是比较少的,桌上的平行板电容器的电容,半径约
0.1m,试求其电容C的大小学生活动(
2.8pF)问题若要得到2μF的电容,每个极板的面积要做多大?(试与窗户作个比较)学生活动(
22.6m2,约10倍)
(四)常见的电容器介绍
1、从构造上看,可分为固定电容器和可变电容器
2、固定电容器根据材料不同,常见的有聚苯乙烯电容器;陶瓷电容器电解电容器(电容比较大,有极性),符号
3、可变电容器符号演示动片,定片问题试分析变容原理?六.课堂小结电容器由两片导体为极板,中间隔以电介质构成电容C是描述电容器容纳电荷本领的物理量定义式适用于任何电容器C与Q、U无关决定式只适用于平行板电容器反映C的决定因素板书
1.8电容器的电容定义式适用于任何电容器C与Q、U无关决定式只适用于平行板电容器反映C的决定因素AabsCEV1S1hV2S2两极板大小(用面积S表示)两极板间的距离d两极板间的电介质Q不变(离源)U用静电计测结论C与d反相关C=Q/U分析结论C与d正相关C=Q/U分析结论C与电介质有关C=Q/U分析固定电容器+电解电容器可变电容器。