1、精選優質文檔-傾情為你奉上基于核心素養的教學設計電容器 電容劉迪超（浙江省杭州第十一中學 杭州 ）一、教學目標素養類別教學目標物理觀念認識常見的電容器，知道電容器的結構和功能。通過實驗感知電容器的充、放電現象。知道電容器充電過后兩個極板的電量等量異號，兩極板存在電壓且電荷量與極板電壓成正比。科學思維理解電容的概念及定義方法，掌握電容的定義公式、單位，并會應用定義式進行簡單的計算。能夠控制變量，結合圖像分析電荷量與極板電壓這一對物理量之間的關系。科學探究能夠設計對電荷量，電壓兩個變量的控制方案，作出二者的關系圖線。通過機械電壓表測定電容器極板電壓，發現測量弊端并尋找修正方案。動手操作用不帶電的電

2、容器平分同樣但帶電的另一個電容器的電荷，用數字電壓表測量極板電壓。通過“理想實驗”的方法發現不同的電容器，電荷量與電壓的比值不同。科學態度與責任能夠加深意識：事物是有規律的，人是可以認識規律的。能夠認識到，電容器的電容是由電容器本身的屬性決定的，與極板帶電量和電壓無關。用學過的物理術語，圖表交流科學探究的結果。二、教學內容與學生分析電容器是一種重要的電學元件，有著廣泛的應用。學生已經學習了研究電容器需要涉及的電勢差，電場強度，電荷量等物理量，會使用數字多用電表，所以，本節教學的核心是應用靜電場的有關知識研究電容器。著重培養學生應用所學知識解決新問題的能力。本節教學內容定位為提升學生科學探究核心

3、素養的課堂案例。三、教學思路任務1：識別電容器，了解其結構和功能 任務2：探究電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間電勢差U的關系任務3：建立電容概念任務4：理解電容的定義方法，單位，進行簡單的計算四、教學活動任務1：識別電容器，了解其結構和功能演示實驗：如圖1所示，展示一塊計算機電路板，放大中間的電容器部分。如圖2所示，拆開一個電容器，投影放大。如圖3所示，用堿性電池組給電容器充電，然后用充電的電容器給燈泡供電。圖1 圖2 圖3 圖4任務與問題問題指向的素養目標1. 請說說該電學器件的核心功能。識別電容器，知道其結構與功能。感知電容器的充放電過程2. 請說出該電學器件的兩個工作過程及過程的本質

4、。3. 根據觀察，了解電容器的組成結構。圖2圖1教學建議：（1）思維引導建議：將電容器與水桶類比，一個用來儲存水，如果一個叫水容器，那么儲存電荷的器件可以取名電容器。結合圖4簡要介紹電容器的發展來歷。（2）教學活動建議：電容器在各種電子儀器中都有廣泛的應用，但是學生對電容器并不熟悉，因為他們很少打開電器觀察其中的元件。教學中可以先進行實物展示。接著拆開電容器，讓學生了解電容器的兩塊極板和極板間的介質，介紹時要突出主要構件極板和介質。結合實驗2，給出電容器的電路符號。（3）任務過渡建議：簡單的極板加介質結構可以實現儲電的功能，那儲電的多少與哪些因素有關呢？任務2：探究電容器所帶的電荷量Q與電容器

5、兩極板間電勢差U的關系問題情景：如圖5，用同一個電池給不同的電容器充電。如圖6，用不同的電壓給同一個電容器充電。如圖7，將一個充電電容器與另一個構造完全一樣但不帶電的電容器對接。如圖8，用機械電壓表測定帶電電容器兩極板間的電壓。 圖5 圖6 圖7 圖8任務與問題問題指向的素養目標1. 比較情景5、 6，推測電容器極板所帶電量與哪些物理量有關？具有問題意識；提出可探究的物理問題；能在他人幫助下制訂科學探究方案，使用基本的器材獲得數據；用學過的物理術語，圖表交流科學探究的結果2. 演示用機械電壓表直接測量極板間的電壓（圖8 ）？請指出不足之處，該如何改進？3. 電容器攜帶的電荷量能否直接測定？討論

6、如何操作實現電荷量改變？4. 在坐標紙上選取合適標度描出Q-U關系圖像，說明Q與U的關系。教學建議：（1） 思維引導建議：學生推測電容器極板所帶電荷量可能與電壓、電勢差，電勢能，電場強度，電容器的極板面積，板間距，質量有關，可以引導學生說極板面積，板間距屬于幾何量，而且對于特定構造的電容器，這些量不再是變量。電勢差和電壓是同一物理量。電場強度和電勢能均可以用獨立變量電壓來關聯，即U=Ed，Ep=Uq。機械電壓表測量帶電電容器兩極板間電壓會因放電而導致電壓表讀數逐步減為零，解決這一問題的最好辦法是用高阻抗的電壓表延緩放電，數字電壓表具有高阻抗，便捷讀數。電容器的電荷量沒有辦法直接測定，引導學生從

7、“探究功與速度變化的關系”實驗（圖9）中尋找靈感，“倍增實現橡皮筋做功數值的改變”。庫侖將一個帶電小球與完全一樣不帶電的小球接觸（圖10 ），電荷平分實現電量可控改變。類比連通器原理，將抽象問題形象化。 圖9 圖10（2） 教學活動建議: 問題1是開放問題，學生討論過后自由回答，教師引導回歸到獨立變量U的研究。問題2以演示實驗的情景出現，直觀。問題3需要老師引導，輔助圖片提示說明。（3） 學生實驗活動：學生實驗活動做一做如圖（a），電源對電容器充電，記錄下此時的帶電量Q，用數字多用電表測量此時極板間的電壓。如圖（b），用完全相同的另一個電容器B與A并聯，兩電容器各分得一半電量。如圖（c），測出

8、電容器A的極板電壓，并將電容器B短接放電。重復（b）（c），得到電荷量分別帶電為Q/4、Q/8、Q/16時電容器兩極板對應的電壓，作Q-U關系圖，得到它們之間的關系。 （a） （b） （c） （d） （e）測一測電壓電荷量Q0Q0/2Q0/4Q0/8Q0/16Q0/32描一描 電荷量與極板電壓的關系： 任務3：建立電容概念問題情景：展示多個電容器 問題問題指向的素養目標1. 如何計算Q與U成正比關系的比例常數？能在熟悉的問題情景中根據需要選用恰當的模型解決簡單的物理問題。2. 該比例常數與Q和U有關嗎？3. 不同的電容器比例常數一樣嗎？教學建議：（1） 思維引導建議：不同的電容器，比例常數不一

9、樣。本案例沒有辦法實現在電荷量Q一樣時，兩極的極板電壓不一樣。可以采用“理想實驗法”，將帶電電容器的極板切分1/3，或者1/4，依據電荷均勻分布原則，切分的電容器為新的電容器，在同等電壓的前提下，電荷量為初始值的1/3，或者1/4。依據Q與U的正比關系，做一條過原點的直線，可以說明不同的電容器，比值不一樣，就用這個比值定義為電容，由電容器本身的屬性決定。（2） 教學活動建議：在教師的引導下，學生思考過后口頭回答，難度較小。任務4：理解電容的定義方法，單位，進行簡單的計算問題情景：問題問題指向的素養目標1. 下列說法中正確的是（    ）a) 電容器所帶的電荷越多，

10、電容就越大b) 電容器所帶電荷增加一倍，則兩極間的電壓也一定增加一倍c) 電容器A的電容大于電容器B的電容，則A所帶的電荷量一定大于B所帶的電荷量d) 電容器一板帶電Q，另一板帶電Q，則此電容器不帶電具有清晰的物理概念，能從物理學的視角描述，解釋物理現象。能應用物理知識解決實際問題，能指導工作和生活實踐。1. 對于給定的電容器，在描述電容量C、帶電量Q、兩板間電勢差U的相互關系中，下列圖中中正確的是( ) 2. 電容為 5.0×10 3 pF電容器，當極板帶電荷量為 6.0×107 C 時。求:（1）電容器的電壓;（2）若電壓或電荷量發生變化，這個電容器的電容有無變化？3. 圖示電容器的包裝信息有哪些？充滿電帶多少電荷量？五、教學設計點評關于電容器的定義，課本上直接給出了結論：“實驗表明，一個電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極間的電勢差U成正比，比值是一個常量。”并沒有說明這個結論是通過什么樣的實驗得出的，此處實驗設計，最大的困難就在于電容器所帶電量的測定。本設計的實驗方案沒有試圖去定量精確地測定電量，而是通過引導學生對物理學史上庫侖二分法的回憶和遷移，用電荷均分，幾何倍減的方法得到電量間的關系，實驗結論得到的整個過程都在學生認知理解范圍內。在此過程中運用物理學史上實驗設計的方法引導學生創造性的設計新實驗，解決新問題，培養了學生的認識方法的遷移