2017-2018学年人教版选修3-1 1.8 电容器的电容 教案
2017-2018学年人教版选修3-1       1.8 电容器的电容 教案第1页

 教案表

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 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 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 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 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 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 的几倍,U也增加为原 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/V

1μF=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。[ 学 ]

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