2. 职业资格
  3. 阅读下列材料，完成教学设计。 材料一：某版本高中物理必修2教材“电容器的电容”一节内容节选。 电容器的电容 电容器 电容器(capacitor)是一种重要的电学元件，有广泛的应用。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《

阅读下列材料，完成教学设计。 材料一：某版本高中物理必修2教材“电容器的电容”一节内容节选。 电容器的电容 电容器 电容器(capacitor)是一种重要的电学元件，有广泛的应用。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《

admin2015-12-22  13
问题 阅读下列材料，完成教学设计。
    材料一：某版本高中物理必修2教材“电容器的电容”一节内容节选。
电容器的电容
    电容器  电容器(capacitor)是一种重要的电学元件，有广泛的应用。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)，就组成一个最简单的电容器。叫做平行板电容器。这两个金属板叫做电容器的极板。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。
    如图1.8-1。把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连。两个极板将分别带上等量的异号电荷，这个过程叫做充电。从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。充电后，切断与电源的联系，两个极板上的电荷由于互相吸引而保存下来，两极板间有电场存在。充电过程中由电源获得的电能储存在电容器中。
     
    如图1.8-2，用导线把充电后的电容器的两极板接通，两极扳上的电荷中和，电容器又不带电了，这个过程叫做放电。从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流。放电后，两极板间不再有电场，电场能转化为其他形式的能量。
     
    电容    充电后电容器的两极板闻有电势差，这个电势差跟电容器所带的电荷量有关。实验表明，一个电容器所带的电荷量Q与电容器两极间的电势差U，成正比。比值是一个常量。不同的电容器，这个比值一般是不同的，可见，这个比值表征了电容器储存电荷的特性。
    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，叫做电容器的电容(capacitance)。用C表示电容，则有
     
    上式表示，电容器的电容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器需要带的电荷量，需要电荷量多，表示电容器的电容大。这类似于用不同的容器装水(图1.8-3)，要使容器中的水深都为1cm，横截面积大的容器需要的水多。可见，电容是表承电容器容纳电荷本领的物理基。
   
  在国际单位制中，电容的单位是法拉(farad)，简称法，符号是F。如果一个电容器带1C的电量时，两极板间的电势差是1V，这个电容器的电容就是1F。实际中常用的单位还有微法(μF)和皮法(pF)，它们与法拉的关系是：
1μF=10-6F
1pF=10-12F
  平行板电容器的电容    平行板电容器是最简单的，也是最基本的电容器，几乎所有电容器都是平行板电容器的变形，所以我们先研究影响平行板电容器电容的因素。
演示
  如图1.8-4，用静电计国潮量已经充电的平行板电容器两极板间的电势差U，
  1．保持极板上的电荷量Q不变，两极板间的矩离d也不变，改变两极板的正对面积S，通过静电计指针的变得知两极板间电势差的变化。根据本节(1)式，由电势差的变化判断电容的变，从而得知电容C与正对面积S的关系。见图1.8-4甲。
  2．保持极板上的电荷量Q不变，两极板的正对面积S也不变，改变两极板间的距离以通过静电计指针的变化得知两极板间电势差的变化。根据本节(1)式，由电势差的变化判断电容的变化，从而得知电容C与两极板间的距离d的关系。见图1.8-4乙。
  3．保持Q、S、d都不变，在两极板间插入电介质，例如有机玻璃板。通过静电计指针的变化得知两极板间电势差的变化，根据本节(1)式，由电势差的变化判断电容的变化，从而得知两极板间电介质的存在对电容C的影响。见图1.8-4丙。
     
  理论分析表明，当平行板电容器的两极板间是真空时，电容C与极板的正对面积S，极板距离d的关系为

式中k为静电力常量。
  当两极板间充满同—种介质时，电容变大为真空时的εr倍，即

  εr是一个常数。与电介质的性质有关，称为电介质的相对介电棠数(relative dielectricconstant)。

  从上表可以看出，空气的相对介电常数与1十分相近。所以在一般性研究中。空气对电容的影响可以忽略。
材料二：《普通高中物理课程标准(实验)》与“电容器的电容”相关的内容标准。
观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例说明电容器在技术中的应用。
材料三：学习者情况：本节知识对学生是个全新的、陌生的情景，同时学生对本节知识也充满了好奇与期待，学习也很主动，在本节中还配合有物理实验，也会进一步激发学生学习物理的兴趣。
根据上述材料，设计本节课程的教学过程。
选项
答案【教学过程】 一、感知电容器(展示各种各样电容器的图片) (创设情境，引入新课)电容器在我们当今生活中随处可见，如电脑、电视机、收音机等几乎所有电器中都有电容器。 [*] 电容器的工作分为充电和放电过程。 放映幻灯片，认识充放电过程的特点。 请学生归纳： 充电：极板带电量Q增加。 放电：极板带电量Q减小。 介绍充电和放电过程中能的相互转化情况，并强调电容器所带的电荷量是指一个极板所带电量的绝对值。 请同学讨论电容器工作的特点，并归纳指正，电容器充电时是将电荷贮存，放电时是将正负电荷中和。 (设计说明：这样让学生更加清楚认识电容器是一种贮存电荷的容器，也是一个储能的元件。) 放映幻灯片：照相机的外置闪光灯，电脑的键盘等都是电容器。 提出问题：电容器储存电荷本领的强弱如何呢?从而引出电容的概念。 二、电容 介绍电容器的电容的定义，并给出电容的定义式，让学生知道这是一种按比值定义物理量的方法。 回忆前面学到过哪些按比值定义的物理量(如[*]是按比值定义的)，请学生回答，并给予指正和评价。 (设计说明：要让学生知道这是一种定义物理量的方法，让学生对比、归纳地学习物理知识。) 对电容的理解，可以比喻用水桶装水。 提出问题，引导学生思考讨论：电容器带电时有电容，不带电就没有电容。这种说法正确吗? 引导学生思考讨论后，介绍水桶装水时有装水的本领，不装水时也有装水的本领。如同电容器带电时有贮存电荷的本领，不带电时也有贮存电荷的本领。因此电容就是用来描述电容器贮存电荷本领的强弱的，与电容器是否带电无关的。就像不同的水桶需要注入不同的水量才能达到相同的水位一样，不同电容的电容器充电到相同电压需要的电荷量也不同。水桶中的水位随水量的增加而升高，电容器两端的电压随电容器的极板带的电荷量的增加而升高。 (设计说明：通过比喻让学生对电容的物理意义理解更加深刻，比直接介绍式灌输效果更好) 再介绍电容是标量，电容的单位以及单位的换算关系。 (直接通过幻灯片放出) (1)定义：电容器所带的电荷量跟它的两极板间的电势差的比值，叫作这个电容器的电容。 (2)定义式：[*] (3)单位换算：1F=106μF=1012pF 三、实验探究电容与哪些因素有关 先介绍静电计的装置，并让学生观察静电计与验电器的区别，弄清楚静电计是干什么用的仪器。 有同学提问：为什么不直接用伏特表测电容器的两极的电压呢?给予正面回答：如果直接用电压表来测量，那么电容器两极板就要放电，正、负电荷会中和，故不能用电压表来测量。 (设计说明：这样创设情境、提出问题、引发思考，经过这样的过程让学生知道静电计的构造及用途。) 开始做这个实验，强调所用的实验方法是控制变量法。请两个同学上讲台，一个同学按书本要求操作，一个同学在近处观察静电计的变化情况，然后再找同学分析、归纳实验结论。最后老师作评价并将实验结论归纳出来。 此实验分为三步，第一步只改变正对面积S，第二步只改变板间距离d，第三步在两板插入介质ε，实验结束，要强调该实验受环境影响较大，要注意保持实验环境干燥。 保持Q和d不变，S越小，电势差U越大，表示电容C越小。 [*] 保持Q和S不变，d越大，电势差越大，表示电容C越小。 [*] 插入电介质后，电势差U减小，电容C增大。 [*] 综上所得结论 [*] (设计说明：这样让学生自己探究，进一步掌握利用控制变量法的实验方法，同时培养学生认真观察，团结协作的科学精神。) 应用举例： (利用幻灯片直接将题目放出) 例1：将一个电容为12pF的平行板电容器接在一个3V的电池上。 (1)电容器每个极板所带的电荷量是多少? (2)保持与电池的连接，使两极板间的距离减半，每个极板的电荷量是多少? (3)断开与电池的连接后，使两极板之间的距离减半，两极板间的电势差是多少? 讲解分析过程。并在幻灯片上放出正确解答过程。并强调高考中出现的热点问题，可能出现类似的题型，请同学们掌握方法，并归纳电容器的两种接法以及处理方法。 再介绍一下电容器的分类，以及额定电压和击穿电压的概念。
解析
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