平行板电容器的探究式课堂教学设计江苏省清江中学周春来一、教学设计思想“平行板电容器”是高中物理模块3-1第一章静电场第七节电容器与电容第二课时，学生已经掌握了静电场的相关知识及电容器的初步概念，为了培养学生运用所学知识解决问题的能力，掌握科学探究的方法，笔者运用探究式教学法进行课堂教学，收到了良好的教学效果这节课的教学设计思想主要体现在以下三个方面：1、体现以学生为主体的教学理念教育应以学生的发展为本因而，新课程标准要求中学物理教学转变学生的学习方式，倡导自主学习、合作学习、探究学习等学习方式，体现学生在学习活动中的主体性平行板电容器”这节课的教学中，根据电容器的定义给出平行板电容的实物，引导学生从平行板电容器的结构出发，鼓励学生大胆猜想平行板电容器的电容可能与哪些因素有关，在此基础上让学生设计验证猜想的实验方案，最后通过实验验证猜想的正确性，总结出影响平行板电容器电容大小的因素整个过程学生能够积极参与，思维活跃，学生的意见得到充分尊重，学生的主体性得到充分发挥2、重视科学方法的教育探究成为学习方式，主要强调学生的体验而在学生体验的全过程或部分过程中，教师都要成为积极的指导者，而不是学生完成某些关键环节的“直接”参与者。
在过程中要引导学生掌握探究的科学方法：引入课题假设猜想，设计方案实验研究，寻求规律f总结归纳，意义建构迁移应用3、体现新的教学目标新课程标准指出教学过程应体现三个维度的教学目标：知识和技能；过程和方法；情感态度和价值观因而，在教学设计时，要兼顾以上三个方面的教学目标本节课在达成掌握平行板电容器的影响因素这一知识目标基础上，更重视探究的过程和方法的引导，鼓励学生大胆猜想积极参与的情感态度和勇于探索的科学精神二、教学目标1、知识目标知道平行板电容器的电容与哪些因素有关；知道平行板电容器电容的公式及其含义；初步学会平行板电容器知识的应用2、能力目标通过学生猜想、设计实验与实验验证，培养学生物理思维能力、动手和创造能力，通过讨论、交流和合作研究，培养学生的协作能力和团队精神3、情感目标学生通过在学习过程中对创造、探索成功的积极情感体验，激发积极参与与探索研究的情感三、教学器材平行板电容器、丝绸、玻璃棒、电压表、验电器、泡沫板、导线若干四、学习过程设计1、创设情景，引入课题教师复习提问：上节课我们学习了电容器的初步知识，知道了电容器是常用的电学元件，请问：（1）、容器在电路中有什么作用？答：电容器有储存电荷的作用。
2）、征电容器容纳电荷本领的物理量是什么？答：电容3）、电容器电容的大小是由什么决定的？答：电容器本身的结构决定的教师设问：既然电容器的电容是由本身结构决定的，从平行板电容器的结．构．入．手．，猜想影响平行板电容器电容的可能因素有哪些？请大家先进行假设猜想，然后设计实验验证自己的猜想2、假设猜想，设计方案学生猜想，然后归纳主要的观点：（1）可能与平行板电容器的两板间距离有关？（2）可能与平行板电容器的极板的面积大小有关？（3）可能与平行板电容器的极板间的电介质有关？（4）可能与平行板电容器的极板的材料有关？教师回答：好，同学们猜想平行板电容器的电容大小的影响因素主要与以上几个方面有关，那么我们有什么方法来研究这么多变量呢？学生回答：控制变量法教师设问：如果我们改变以上变量时，你怎么知道电容器的电容发生了变化？学生回答：用测电容器电容的专用仪器测一下就行了教师回答：很抱歉，实验室暂时没有这样的仪器，我们今天没有办法直接测量电容器电容的大小，因此今天我们无法定量地研究，我们只能定性地研究平行板电容器电容的影响因素，请同学们思考一下有没有间接的测量方法来感知电容的变化？学生讨论学生回答：根据电容的定义式C=Q/U可知，Q一定时，根据U的变化可知C的变化；U—定时，根据Q的变化也可知C的变化。
教师点拔：很好，我们同学用控制变量法来研究电容的变化那么请同学们思考用什么方案来验证你的猜想？学生讨论，共有两组方案：方案一：将电容器带电后，保持电量不变，改变电容器的极板距离、面积和其中的电介质，观察电压表读数的变化，来研究电容器的电容与这些变量之间的关系方案二：将电容器带电后，保持极板电压不变，改变电容器的极板距离、面积和其中的电介质，观察电量的变化，来研究电容器的电容与这些变量之间的关系教师点拔：我们在方案实施之前必须思考其可行性，请同学思考根据你接触过的电学仪器，思考在以上方案中有哪些问题需要解决？并找出解决问题的办法① 如何让电容器带电？学生回答：可以用直流电源充电、可以用感应起电机让其带电、或用接触带电教师点拔：很好，我们今天带来的丝绸和玻璃棒，摩擦后让玻璃棒与电容器接触使之带电② 如何保持电容器的带电量的不变？学生回答：充电后让电容器与周围绝缘教师点拔：很好，一定要保持绝缘手炳干燥，防止漏电③ 如何测量电容器两极板间的电压？学生回答：用电压表测量教师点拔：很好，我们不妨现场演示一下，用丝绸摩擦玻璃棒用带电的玻璃棒使电容器极板带上电荷，用电压表联接两极板，发现电压表指针摆一下很快回零。
学生惊奇教师设问：根据学过的知识思考电压表是否是一个导体呢？学生回答：电压表是一个导体，连接两极板使电容器放电了教师点拔：今天给大家介绍一种仪器叫静电计（边展示边讲解），静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差，把它的金属球跟一个导体相连接，它的金属外壳跟另一个导体连接（或者同时接地），从指针的偏转角就可以测出两个导体间的电势差优选方案：学生讨论后选择第一种方案，充电后易于保持电量不变，用静电计观察电势差的变化易于操作4、实验研究，寻求规律B学生根据方案制定实验步骤，设计实验现象记录表格控制量改变量现象面积、电介质增大距离d静电计指针张角增大距离、电介质减小正对面积S静电计指针张角增大面积、距离插入泡沫板静电计指针张角减小（1）、设计实验电路如右图；（2）、用丝绸摩擦玻璃棒，让带电的玻璃棒使电容器极板带上电荷，并如图联接3）、设计表格记录实验现象4、总结归纳，迁移应用引导学生归纳实验的结果，静电计指针张角增大说明电势差变大，在电量一定的条件下，d增大，电容器的电容C减小；S减小,电容器的电容C减小；插入电介质，电容器的电容C增大总结归纳】实验证明了电容C与d,S,£有关，理论可进一步证明平行板电容器的电容C与电介质的介电常数£成正比；与两极板间的正对面积S成正比；与极板间的距离d成反比。
公式：£SC=4兀kd迁移应用】思考讨论平行板电容器的两类问题1）、平行板电容器充电后，切断与电源的连接①增大两极板间的距离d，两极板间的电势差U、电容器所带的电量Q、两极板间的场强E各如何变化？提醒抓住关键：电容器充电后与电源断开，Q保持不变学生思考后回答）£SC=4兀kdd增加Q=CUU增加E=U/dE不变②减小两极板间的正对面积S，U、Q、E各如何变化?B£SC=4兀kd.C减小s减小Q=CUu增加E=U/dE增加2）、平行板电容器充电后，保持电容器两极板与电源相连接抓住关键：电容器始终与电源连接，U保持不变①增大两极板间的距离d，U、Q、E各如何变化？£SC=4兀kdd增加*c减小Q=CUQ减小E=U/dE减小②减小两极板间的正对面积S，U、Q、E各如何变化？£SC=4兀kds减小Q=CUQ减小E=U/dE不变课堂练兵（投影）1、如图所示，把一个平行板电容器与一个静电计相连后，给电容器带上一定量电荷，静电计指针的偏转指示出电容器两板间的电势差现保持极板M不动，而要使静电计指针的偏角增大，可采用的办法是（BC）A、N板向右移一些；B、N板向左移一些；C、N板向上移一些；D、在MN板间插入电介质；点评：要使静电计指针的偏角增大，即要增大极板电势差，在电量一定条件下，可减小电容从而增大电势差。
2、平行板电容器两板间电压恒定，带电的油滴在两板间静止，如图所示，若将板间的距离增大一些，则油滴的运动将（B）A向上运动；B向下运动C向左运动D向右运动点评：带电粒子受力分析，电场强度的变化使电场力发生变化挑战高考（投影）1、（2003江苏）两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连的电路如图所示接通开关S,电源即给电容器充电（BC）A保持S接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小；SRB保持S接通，在两极间插入一块电介质，则极板上的电荷量增大；C断开S，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小；D断开S,在两极间插入一块电介质，则两极板间的电势差增大点评：注意电容器充电后是否断开电源2、（2001全国）如图所示是一个平行板电容器，其电容为C,带电量为Q,上极板带正电，现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点,A、B两点间的距离为S,连线AB与极板间的夹角为30度，则电场力对试探电荷q所做的功等于（++++++++++A300C）qCsA、-QdqQsCdqQs2CdD、qCs2Qd点评：重点考查平行板电容器极板间的场强以及电场力做功与路径无关的特点。
五、后记与反思：1、对选题和采用探究学习方式的反思选择该课题本着强化训练学生思维能力，采用探究学习方式则是一个挑战平行板电容器教学原来都是给出现成的结论，本节课尝试用探究方式教学有较大的难度，一是研究平行板电容器的电容很多量无法定量测量，如电荷量、电容等；二是学生提出的影响电容的可能因素发散性太强，如材料对电容的影响，课堂不易控制2、对学生探究过程的反思本节课以学生实验为主探索物理规律，从探究方案的设计、实验操作到结论的得出都由学生自主完成，凸显了学生的主体地位，学生在探究过程中积极性很高，通过这次探究式的教学，学生不仅掌握了平行板电容器电容的影响因素以及两类问题的思维，而且掌握了探究的科学方法，达到新课程标准规定的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维教学目标如，在学生提出用电压表测电容器两极间电势差时，实验结果的反差给学生以强烈的刺激，激发学生进一步探究的兴趣在得出探究方案过程中，本课题对学生的知识和思维能力要求较高，要求思维的严密性高学生在这一环节上有点不适应，因些在探究过程中教师的点拔较多，教师提供的帮助较多3、对师生活动的反思在组织学生设计方案过程中，能让学生学会发现问题，并经过充分思考、讨论交流后研究方案。
学生参与性很好，同时教师尽管说得少了，但思维的强度变大了，对学生提出的问题如何给予恰当的引导，这是事先备课过程中要充分准备的。