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1、4电容器的电容一、问题引入虽然电容器在各种电子仪器中都有广泛的应用，但是学生对电容器的结构，既没有初中 学习的基础，又缺乏生活中的感性认识。教科书直接类比水容器引出电容器，降低了新概念 的理解难度。建议教学中首先利用实验让学生观察电容器的结构,体验电容器可以容纳电荷, 以感性认识促成学生主动探索电容器的结构与功能。通过观察与体验，为学生下一步构建电容器模型和了解电容器储电功能提供感性认识。二、电容器教科书中本节有“电容器”和“常用电容器”两部分内容。开始部分的“电容器”突出 模型建构（结构与作用），而后面的“常用电容器”突出应用（种类与案例）。教科书采用从特殊到一般的思路给出电容器模型，即先用
2、最简单的平行板电容器突出一 般电容器的共同特征。这里可以继续向学生展示其他类电容器实物，让学生认识电容器的外 形和两个电极，接着拆开电容器（可以选纸介质电容器），让学生了解电容器的两块极板和极 板之间的介质。这些感性材料有利于学生观察后归纳出主要构件极板和介质。教科书虽 然没有对电容器下定义，但要求学生能通过实物，认识电容器并能抽象出电容器的模型特征。 学生经历从简单到复杂再到简单（模型）的认识过程。电容器的充、放电过程是电容器工作的主要形式，也是学生了解电容器的一个载体。要 求按教科书中电容器充、放电的示意图（教科书图10.4-1或教科书图10.42）设计演示实 验。教科书图10.41实验器
3、材的选择应注意：电压表要选内阻很大的数字电压表，以防止 快速放电读数减小迅速。电容器选择电容较大的，串联电阻也要大些，使得充、放电过程缓 慢，容易观察。电流表应当用指针指在中央、双向偏的。上述实验的目的是：了解电容器的充、放电过程，知道电容器充、放电的特点和充、放 电过程中能量的转移与转化。实验中利用电流表指针偏向显示电流方向，可以推断电荷量变 化。（建议演示前先检验电流表偏向与电流流向的对应关系。）利用电压表读数变化可以推断 电场强度变化，进而理解能量变化。实验过程中应引导学生细致观察，引起认知冲突：充电 过程中出现电压与电流反步调变化。启发学生积极猜想，推理判断，并尝试解释。这样不仅 会使
4、学生对电容器的认识更加具体、更加丰富，而且会提高学生主动释疑的能力。这个教学片段通过实验使抽象的过程形象化，促进学生深入思考，发展学生的逻辑推理 和科学论证能力。在条件允许的学校，上述实验中的灵敏电流表和电压表可换成电流、电压 传感器，在计算机上直接观察电容器充、放电过程中电压、电流的波形。三、电容对于这部分内容，教师可以实验探究为基础，引导学生利用实验探究两个规律：一个 电容器两极板问的电势差U与电荷量。成正比，对于不同的电容器，这个比值一般是不 同的。然后引导学生自主得出电容的定义式和单位，加深对概念的理解和用物理量之比定义 物理量方法的体验。教师也可以让学生回忆学过的用物理量之比定义的物
5、理量电场强度、电 势或初中时学过的电阻等，进一步体会物理研究方法的一致性。这段教学是从实验得出一般 规律，有利于培养学生以证据支撑观点的科学思维习惯。对于教科书上定量关系探究实验的组织，除了引导学生针对研究的内容提出问题、猜想 之外，还可以让学生对实验探究原理进行思考，引导学生回顾库仑发现库仑定律，当时不能 测量小球所带的电荷量Q,采用了平分电荷量的方法。教科书上的探究实验解决了 “同一电容器的幺是不变的”。从用物理量之比建构新概念 U的程序角度看，还可以让学生直观感受“不同的电容器，?一般是不同的”事实。教科书直 U接给出了这一结论。建议教学中补充实验，探究得到这一结果，使学生对“在相同电压
6、下, 不同电容器储存的电荷量不同”有直观感受，为建立电容概念提供重要的铺垫。这样使电容 这一抽象概念变得具体直观，学生易于理解和接受。教科书中提出：“你觉得用2和3定义电容，哪个更好？ ”这一提问有意放慢了新概念 U Q形成的过程。从比较“电容器储存电荷的本领”角度看，二者均可；从符合人们日常习惯角 度看，前者更好。这里类比水容器有两个意义：从日常习惯出发，帮我们选择前一个比值?u 定义电容；另外降低了 “电容是表征电容器储存电荷特性的物理量”的理解难度。教科书中“拓展学习”栏目的“用传感器观察电容器的放电过程”的内容供有余力的学 生选择。教师可以组织学习兴趣小组完成此实验。教科书设置了递进的
7、问题：小矩形面积的 意义整个面积的意义求电容;学生讨论电流随时间变化的图像下的“面积”的意义。 这样有利于学生联系运动学中的速度一时间图像中面积的意义，在电学中再现微元法的使 用，增强学生利用图像处理问题的能力，实现前后知识的整合，提高科学论证与数理结合的 能力。教科书重点编写了对放电过程的研究，而将充电过程的“连接电路、测量操作、图像可 能形状”以问题形式启发学生深入研究。此栏目借用多媒体技术和数学图像实现了定量研究 的目的，如果能用于电容概念的建立过程，也能更好地发挥该实验的作用。四、常用电容器教科书突出了知识的应用，有利于学生理解科学、技术、社会和环境之间的关系，逐渐 形成对科学和技术应
8、有的正确态度和责任感。教师要从学以致用的角度设置教学目标，使学 生能从具体生活场景中识别、辨认电容器并初步说明其用途。教师要组织学生识别固定电容器和可变电容器，了解可变电容器改变电容的原理；提供 给学生观看的电容器的花色品种要尽量多，使他们以后见到电容器时不会感到陌生；要引导 学生识别各种电容器的电路符号；还要讲解电容器额定电压和击穿电压的概念，使学生具有 安全使用电容器的意识。教学可以延伸到课外，鼓励学生上网查阅资料，了解丰富的应用案 例（例如，照相机闪光灯、电容焊接技术、电容屏、电容车、电容式键盘、超级电容公交车 等），拓宽学生的视野。教学中可以组织学生撰写调查报告、集体交流汇报。五、平行
9、板电容器的电容这部分内容放在教科书的“拓展学习”栏目中，供有余力的学生拓展知识面用。平行板 电容器是最基本的电容器，探究它的电容公式。=工需要综合应用前面所学的静电场知 471kd识。这有利于培养学生小组合作学习能力和实验探究能力，同时对理解电容的定义以及“电 容器的电容大小由元件本身决定”的含义都有很大帮助。研究平行板电容器的关键是做好演 示实验。演示此实验时需要注意以下三点。第一，学生对实验原理理解有困难，需要教师解释静 电计的结构和测量原理，明确电容器上电荷量不变的条件，要求不能无限制地增大板间距d 和减小正对面积S。第二，做好绝缘控制。在常规条件下绝缘的器材，在静电实验中可能并 不绝缘
10、。通常，静电实验里带电的电容器的电势差会比较大，因此任意两根导线不允许接触 且连接电容器与静电计的导线要悬空。还要注意检查静电计两极之间、仪器与桌面之间的绝 缘性。静电计两极问的绝缘塞子最好用绝缘性能好的有机玻璃研磨而成。为减少空气漏电的 影响，电容器带电后，实验要尽快实施。第三，为使静电计指针偏角有明显变化，需要控制 操作条件：平板直径取20 cm左右时，两极板初始间距要小，do取。.51.0 cm；初始充电 电压不能过高。分析实验现象时必须明确两点：实验中电容器所带的电荷量不变；静电计的指针张角大 小反映了电容器两极板间电势差的大小。抓住关系。=义，结合实验现象，就可以明确电容 U器的电容与哪些因素有关。虽然上述实验只是定性实验，但它可以丰富学生的感性认识。在介绍几种材料的相对介 电常数时，可以让学生想一想，用哪些材料做电容器的介质比较好。为了降低教科书上研究 平行板电容器的演示实验的难度，教学中可以直接利用数字多用电表的电容挡测量电容值。作为拓展学习，给学生独立实验的时空,让学生积极思考，通过实验研究实现独立释疑。 对于上述实验，也可以组织学生进行定量探究。