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1、“电容器的电容”教学设计一、电容器的构造（初识电容器）引入：1746年，对电的研究风靡科学界，如何储存住容易跑掉的电荷成了难题。一天，富兰克林收到了一个快递，有人向他寄了只瓶子。后来，富兰克林用风筝将天上的闪电引到这个瓶中储存起来。这个瓶子的名称叫莱顿瓶。老师：莱顿瓶真的能存闪电吗？展示：简易来顿瓶。让我们往日重现一下：感应起电机模拟闪电的发生，用导线连接莱顿瓶。老师：闪电已经存储在里面了，同学们有勇气来感受一下吗？（安全）学生感受电击感。老师：历史上法国人做过类似的实验。当时有七百名修道士手拉手，两头的修道士分别握住充好电的莱顿瓶的两条引线，一瞬间，七百名修道士，因受电击同时跳起来，场面非常
2、壮观，这是电的巨大威力。感谢勇敢的修道士们，请回去。老师：莱顿瓶为什么能存住电？它有什么特殊的结构呢？学生观察：金属箔片，水和金属导线，中间有塑料（绝缘物质，电介质）老师：其实，莱顿瓶就是一个电容器。电容器，“装电的容器”，电子设备中到处可见它的身影。它有很多形状。两张锡箔、中间夹着纸片，但这样携带不方便，我还可以将它卷起来。这是一个拆开的纸质电容器，请大家观察一下。思考：纸片为什么那么长，贴得为什么那么近？总结电容器构造：任意两个彼此绝缘又相隔很近的导体，都可以看成是一个电容器。符号（极板、绝缘介质）二、 电容器的充放电老师：我们了解了电容器的结构，那么电容器是如何工作的呢？刚才的实验中，先
3、用起电机给电容器充电，再通过同学构成的电路进行放电。这就是电容器的两种工作状态，我们来看电路图。老师引导下与学生一起分析完成。1、 电容器的充放电过程充电过程开关拨到左侧时，电容器与电源相连，进行充电。充电完成后，开关拨到右侧，电容器放电。（1）电流方向、极板电性、电荷量、电压、场强的存在、能量来源a我们首先来讨论，充电时，电路中有电流吗？电流方向是怎样的？ （电流从电源的正极流到负极，但因电容器两极板间是绝缘介质，电流过不去，所以电荷在极板上会积累起来。b下极板带什么电？正电。电流这样过来，实际上电子这样过去，下极板失去电子，带上正电。那么上极板呢？负电。c两板所带电量的大小有什么关系？电荷
4、守恒，等量异种。q,-q，d那我们说电容器所带电量是加起来吗？电容器所带电量时指一块极板所带电量的绝对值！e好，现在两极板上带了等量异种电荷，两板间出现了什么？电势差、电场、有电场说明有能量，能量从哪儿来？电源。充电的过程电容器不但带了电，还获得了能量！f充电过程会一直持续下去吗？随着电流的流动，电量越积越多，板间电势差呢？越来越大，到什么时候充电就结束了呢？（如果下极板和电源正极电势不同，有没有电流？所以什么时候电流减到零？下极板与电源正极达到相同电势。同样的，上极板与电源负极达到相同电势，也就是说，板间电势差与电源电压相同时，电流消失了，充电结束了。这时电量积累到了最大。点评：这时，两板所
5、带异种电荷相互吸引着，电荷不容易跑走，中间有绝缘介质，不至于中和，难怪电容器能存住电荷！放电过程 放电时呢？也先从电流方向说起，电量怎么变化？被中和，越来越小了。板间电压呢？减小，电场和电场能呢？被释放出去了。最终状态是什么？电量全部中和了，电压减到了零，电流消失了。三、电容器的电容探究1:定性认识电容器存储电量的影响因素装置展示：这就是电容器的工作电路，现在钟没有电池了，这个电路能为它供电吗？充电，放电。钟走起来了！成功放电！但是只有5s，说明刚才电容器存的电多不多？怎样能多存点电，让钟走得久些？学生回答：（1） 增大充电电压（2） 换个更大的电容器（3） 增加充电时间等。总结：同一个电容器
6、，充电电压越大，钟走得越久，说明电量带得越多。不同电容器，充电电压相同，钟走得快慢也不同，所带电量也不同。探究2：电量与电压的定量关系老师：同一个电容器，充电电压越大，存储的电荷量越大，电压和电量之间存在怎样的定量关系？设疑：要研究定量关系，就要把两个物理量分别测出来。电压是好测的，数字多用表的电压挡直接测量，但是电量好不好测？。回顾：库仑扭秤实验中，如何获得不同电量？将两个完全相同的金属小球相碰，它们的电量将会平分。同理：两个相同（当然会有误差）的电容器相连，电量也会平分。灵感来了吗？介绍实验：先对一个电容器充电，用数字表测量电压，电量记作q。然后把它和一个相同，但未充电的电容器相连，电量被
7、平分，变成q/2，测量此时的电压。继续等分，电量变为q/4、q/8，测量相应电压，寻找电量与电压的关系。现在，要请同学们自己动手，寻找答案，体会等分法的妙趣！注意：（1）电解电容器，有正负极性，长脚为正极，充电时，长脚接电源的正极。 （2）去平分电量的电容器每次使用前要先对其放电，怎么做？电量等分时，两个电容器的长脚和短脚应该如何接？长脚对长脚（电势高）（3）多用电表拨到直流挡测量，电压的单位是v，或mv，数字表放电很慢，但测量也尽量快些。我们在读数时，心中有所预测（4）测量结束时，拨到off挡学生进行实验，将数据纪录下来，并寻找电量和电压间的关系。实验结束时，请几组学生分享数据与结论。结论：
8、同一个电容器，电量和电压成正比，比值是一个常数。同学们采用了不同的电容器，都得出了同样的结论。对所有电容器都成立。点评：旧知识带来新启发，虽然不能具体测出电量的大小，但我们得到了电量的一系列比例，采用半定量方法进行了研究，这就是科学方法的妙处！那么不同电容器，这个比值会一样吗？同学根据先前的现象推测。那我们能不能把这个比值具体地测出来呢？我们需要更加精准的仪器。探究3:利用传感器描绘充放电过程中电路中的电流和电容器两端电压的图线将电流传感器与电容器串联起来，测量通过电容器的电流，电压传感器与电容器并联，测量电容器两端的电压。介绍软件中的横坐标：时间、纵坐标：电流、电压学生观察图线，描述特点（1
9、）充电：电路中的电流一开始最大，逐渐减小到零，经过1s多时间，充电完成，电容器上电量达到最大。电容器两端的电压从零开始逐渐增大到最大。从时间轴上看出，电流减到零时，电压也达到最大。（2）放电：电流一开始最大，逐渐减小到零，电流减到零时，电量全部放光。这段时间中，电压从最大开始逐渐减小到零。（3）电量：如何在图像中，了解电容器存储的电荷量呢？电流强度的定义是电量比时间，也就是说，电量是电流在时间上的累积。It图中的面积表示就是电量。利用积分计算按钮，读出充电完成时电量，读出对应电压，求解比值。再换一个，继续求比值，写在黑板上。结论：（1）不同的电容器，所带电量与极板间电压的比值不同。 （2）这个
10、比值有什么意义？充电电压相同时，比值越大，存储的电量越多，我们就说它存储电荷的能力越强比值描述了电容器（capacitor）容纳电荷本领的强弱，我们将其命名为电容（capacitance）电容器的电容1、定义：电容器所带电荷量与电容器两极板间电势差的比值。定义式：比值定义法 （场强、电势）电容与电量和电压有关系吗？是电容器的本身属性。物理意义：表示电容器容纳电荷本领的大小单位：国际单位是法拉（1f是很大的单位，1v电压充电，电量达到1c。事实上，我们刚才计算出来的比值电容是很小的，我们用其他的单位来描述，用uf描述电容，与电容器的标注值进行比对）既然电容器的电容与其所带电量和极板间电压都没有关
11、系，是电容器的本身属性，那么哪些因素会影响电容的大小呢？探究4:平行板电容器的电容的影响因素我们来研究一个最简单、最基础的的模型平行板电容器装置：有机玻璃板上一面贴有铝箔，两块同样的有机玻璃板构造：两个相互平行且彼此绝缘的金属板构成（1） 猜想：影响电容的因素（正对面积、极板间距、电介质材料等）（2） 多变量问题的研究方法（3） 实验检验（两板在错开的过程中，电容逐渐减小；两板靠近时，电容增大，远离时，电容逐渐减小；加入绝缘介质时，电容增大）注意：极板间距有两种（间隔一块有机玻璃板，或间隔两块有机玻璃板）；正对面积可事先在铝箔纸上标注刻度；改变电介质：插入一块木板（4） 公式解释四、 拓展1、 超级电容器：手机充电（采用碳材料制作电机，充电时间短、输出功率高、能承受高压、寿命长。物理过程）超级电容公交车电容器可以作为电池使用，它像充电电池一样，可以反复工作，而且它的好处是充电很快，可以承受大电流。 蓄电池：化学过程2、有趣的手机触屏小实验
