电容器案例(实录)[推荐]_电容器fmea分析案例

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电容器的电容

一、课案背景：

本节教材中介绍了电容器的功能与用途，通过简单介绍电容器的构造及原理，使学生认识到电容器有储存电荷的本领，同时讲解了电容的概念、定义式，以及电容器的电容与哪些因素有关．整个这一节的内容，联系到匀强电场的获得，可说是电场这一章的一个简单应用；也是后面学习LC振荡电路的必备知识，是学习交变电路和电子线路的基础。关于电容器的充放电现象和电容概念，是高中物理教学的重点和难点之一，又比较抽象，因此在教学中，可以多增设实验，让学生易于理解和接受，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力。

在讲解本节内容时，我通过实验演示将抽象的知识直观化、形象化，对于设计的实验：用拿掉电池的闪光灯仍能闪光使学生感受到电容器储存电荷的本领，让学生观察纸制电容器的构造，通过电流计显示充放电过程，并用实验演示电容器的电量和电压的关系；另外，借助了视频用于探索影响平行板电容器的电容的因素的研究。

二、教学过程实录与问题说明 ⑴引入：

[提问]生活中我们有很多这样那样的容器，比如：抽屉、盛水的容器等，那有没有可以容纳电荷的容器呢？让学生思考少许时间。

[展示照相机闪光灯，简单介绍一下闪光灯，并放入电池，打开开关] [提问]闪光灯指示灯亮后，拿去电池还能否闪光？学生一般回答：不能！[演示]拿去电池的闪光灯放电闪光。学生哗然！[讲解]引入电容器]闪光灯拿出电池还能放电，说明里面一定存在着特殊装置，可以存储电荷！[提问]闪光灯里面到底是什么样子的呢？为什么可以存储电荷？学生好奇！[讲解]我们从理论上先研究一下。

[问题说明]引入部分，采用了闪光灯，学生往往对拿去电池还能闪光这一现象大吃一惊，体会深刻，所以能更好地理解电容器的功能。

⑵电容器

① 电容器的结构

[展示平行板电容器一块极板] [讲解]这里有一块金属，底座是绝缘的，你可以让他带电吗？请个别学生回答。[学生回答]可以用摩擦、感应、接触带电体等方法。

[设问]从理论上来说，这样的装置存储电荷的效果怎么样？

[讲解]确实能存储电荷，但由于所带的是同种电荷，电荷间存在着排斥力，所以所带电荷量不会多且容易跑掉。

[展示平行板电容器两块极板，并使它们平行靠近]引发学生思考] [讲解]我们可以改进，用两块金属板试试。如果我们让两块金属板带上异种电荷，电荷间存在相互吸引力，那自然就可以使所带电荷量变多，并且保存时间变长。[讲解]实际生活中，我们就是利用这样的装置来容纳电荷，称之为电容器。[板书] 1．电容器：可以容纳电荷

[讲解]说明最简单的电容器的构造为两块相互靠近且互相绝缘的导体。[板书]（1）电容器的构成[展示]日光灯启辉器内的纸制电容器，逐步展开并强调电容器的结构：两块极板，中间绝缘。

[问题说明]对电容器的结构部分，拆开了日光灯的启辉器，用事物投影进行展示，进一步巩固电容器结构部分的知识，达到物理和生活相联系，使学生进一步认识到生活中处处有物理。

②电容器的充放电

[展示]常用电路里的电容器。

[讲解]这些也是电容器，我们可以在收音机、电视机等常用的电器上发现它们。[讲解]就象刚才给闪光灯充电一样，我们可以用电池给电容器充电。[展示]一个常用电容器和一节电池，并用电容器两极接触电池

[讲解并提问]我们将电容器两端与电源两极相连，注意观察，你看到了什么？学生诧异！有的学生说道：什么也没看到啊。

[问题说明]引发学生兴趣，一种打破沙锅问到底的感觉

[讲解]刚才充电过程到底发生了什么，我们通过图片来看一下。[展示课件充放电图] [讲解]充电过程其实就是电荷发生了定向移动，使电容器两

极板带上了等量的异种电荷。

[讲解并引出实验]既然是电荷发生了定向移动，那就意味着

有电流产生，我们可以通过实验用电流计来看一下充电 电流。

[板书]（2）电容器的充放电 [实验一]演示电容器充放电 [课件展示实验电路图] [展示]准备好的演示该实验的简单实验装置。

[问题说明]实验装置装在电路示教板上，和电路图一一对应

起来，使看起来一目了然。

[用实物投影仪将电流计投影出来，增加可视性] [讲解]将一刀双掷开关打至b端，大家注意观察现象。[实验现象]电流计指针发生了偏转，然后返回。

[提问]大家看到了什么？学生齐声回答：指针发生了偏转。[讲解]指针发生了偏转，说明电源确实给电容器充了电。[学生发现指针回到了原处，存在疑惑] [提问]还看到了什么？

[学生疑惑，怀疑电路出了故障]有学生小声在说，电路是否坏了，没电流了？

[引导并讲解]就象闪光灯一定时间充满电一样，实际上说明电容器充电完成了，那就没电流

了。学生若有所思。

[问题说明]科学研究就是要有怀疑的精神，带着各种疑问突破各种疑点和难点。此处采用了

电容器充放电实验，使抽象的电流形象化。

[讲解]若开关打至a端，那将会发生什么呢？学生齐声回答：放电。[演示]将开关打至a端，发现指针向相反的方向偏转，而后返回。[提问]我们看到了放电电流，指针怎么又返回了呢？学生经过上面充电的引导，自然回答道：

放电完毕了。

[问题说明]有充电部分的铺垫，学生自然而然就将知识进行了迁移，意识到无电流是由于放

电完毕的原因。

[展示电容器充放电课件] [讲解]电容器充电的过程，使电容器两极板间产生了一个电场，从能的角度来说，充电过程

就是电池的化学能转化成电场能的过程，而放电过程就是电场能转化成电路中内能的过 程。

[说明]此处联系能量方面的物理知识，连接各种物理知识，对学生构建知识网络有很大帮助。

⑶电容器的电容 ① 电容的定义式 [紧接上个演示实验] [提问]对某一电容器，我想多充点电荷上去怎么办？

[问题说明]利用一个简单而有针对性极强的问题，很好地连接了电容器充放电知识和电势差

对电容器带电量两个知识点，使课堂教学一气呵成，形成一个整体。

[请个别学生回答]延长充电时间可以吗？

[根据上个实验，学生体会到充满电之后就无电流了，并且由于充电时间较短，能清楚地回答延长充电时间是不行的] [提问]那可以怎么办？少数学生提到改变充电电压

[展示实验电路，并继续引导]我们可以改变电路中的参数。绝大部分学生意识并回答道可以

用改变电容器两端电压的方法。

[问题说明]此处的处理方案，尽可能照顾到学生的知识能力，让学生感受到完全可以利用自

身已知的知识能力解决物理问题，提升学生的自信心，让普遍感觉物理较难的思想减退。

[很自然地引入实验二]电容器两端电压大小对电容器所带电荷量多少的影响

仪器同实验一

[第一步]用100微法电容器做

引导学生注意观察指针偏转角大小的变化，发现实验现象上大致可以看到电容器所带电 荷量与电容器两极板间电压成正比

[讲解]通过这种近似实验可以说明电容器所带电荷量与电容器两极板间电压成正比。[第二步]换用470微法电容器做（要换档，发现规律相同）

[问题说明]用两个电容器来做实验可以消除学生对实验存在偶然性的想法。[引导学生得出结论]

[问题说明]尽可能采用引导学生自身去得出结论的方法，而不是直接将结论交到学生脑中。

重视学生的物理体验。

[提问]从中可以得到什么结论？ [学生回答]两个结论：

1、不同电容器容纳电荷本领不一样

2、同一电容器容纳电荷量的多少和加在两极板间的电势差成正比。

[引出电容定义]（从结论2）引出电容定义：我们可以引入一个物理量Q/U来描述一个电容器容纳电荷本领的大小，用符号C表示。介绍单位，说明1法拉的物理意义。[讲解][（从结论1）进行与水容器类比]正象水容器

容纳水的本领与当前水的高度和容纳的水量无 关，只取决与容器本身一样，电容器容纳电荷 的本领与Q和U同样是无关的，我们可以通过 这条式子进行电容大小的计算，但决定电容器 电容大小的因素却来自电容器自身。

[问题说明]类比水容器，联系多种知识。

[类比E,U的定义] [讲解并引导提问]这种定义方法我们在之前也见过不少，比如？ [学生集体回答]场强E、电势差U [在黑板上书写场强和电势差定义式并讲解]对，正象场强和电势差的定义，我们可以用这条

式子去算E和U，但决定E和U大小的因素在电场本身一样，我们采用这种比值法来 定义电容C，但并不是说电容大小由Q和U来决定，而是由本身来决定。[提问]那由本身的什么因素来决定呢？

[说明]整个课堂教学中，一直很重视过程的连接，很自然又将问题引到下个实验。

[强化电容定义并引出下个实验]

②电容的决定式

[讲解]沿着从简单到复杂的物理研究思路，接下来我们从最简单的电容器——平行板电容器

开始，研究影响电容大小的因素。[拿出两块平行板，并展示] [引导猜想]什么因素（来自自身的因素）[学生回答]

1、两极板间距离

2、两极板正对面积

3、两极板中的电介质（未必能猜想出）

[讲解]这么多因素，我们就要采用控制变量法来做

[问题说明] 故意讲得慢，控制语言速率让学生回答出控制变量法，教师重复，增强意识。

[考虑到实验的难度和实验的难操作性，以及教学内容极多，时间的安排等方面，故采用了播放视频的办法]

[展示静电计和电容器连接的实验原理图] [讲解]由于仪器静电计内外分别与电容器两极板相连接，我们可以通过静电计指针偏转角的变化定量地得到两极板间电压的变化。围绕原理通过U的变化来得到C的变化。[讲解并书写分析过程] U（偏转角度）变大，C变小 U（偏转角度）变小，C变大 [播放视频] [讲解]通过具体严密的实验我们可以得到以下结论 [板书]CSd

[讲解]其中为电介质的介电常数

[讲解]引入一个比例常数，严密的实验可以证明C与这些因素之间的关系为CS 4d[讲解]不同的电介质的介电常数是不一样的，我们规定真空的介电常数为1，空气稍大，其

他介质皆大于空气，大家来看各种不同电介质的介电常数。[展示]各种电介质的介电常数表 ⑷小结，练习（略）

板书设计

第八节 电容器的电容 1．电容器：可以容纳电荷（1）电容器的构成（2）电容器的充、放电

2．电容：描述电容器容纳电荷的本领大小（1）定义式：CQ(比值法定义)U612（2）单位：法拉 1F10F10pF

（3）影响平行板电容器电容大小的因素 公式CS，其中为介电常数，为静电力常量 4d3．常用电容器

三、反思与研究

本课案的教学过程特别重视学生实验技能的培养，重视知识得出的过程。从头到尾，非常注重各知识点的自然过渡，或采用简单问题过渡，或采取沿着学生思考的路线国度，可以说是一气呵成，连贯性特别强。课案中多处细节的处理采取了探究式的教学，注重了学生对物理的体验，也更进一步激发学生的物理兴趣。对本课案的教学，更多的思考如下：

① 在实验二，也就是研究两极板电压对电容器所带电荷量的影响中，采取的是用最大放电电流来近似类比电容器所带电荷量。其实，严格来说这两者的关系还涉及到放电时间这一因素，这自然仅仅是一个近似的实验，实验结尾应当加以说明。

② 同在实验二中，准备更为合理和更为细致的做法应当是将最大放电电流和电荷量这两个量进行列表，通过实验得到数据，给学生留下思考余地，使得学生对电容的定义

Q有进C一步深刻的理解。

③ 在实验三，也就是在研究影响平行板电容器的因素实验中，涉及到静电计的使用，可能有学生会存在疑问：为什么不用电压表？所以要尽可能对此作出解释：静电计可以用来测量微小电压。通过该实验对因果进行说明的时候应将思考过程留在黑板上，例如：d变大变大U变大C变小，从而更深层次地训练学生的分析、推理能力。

④ 如果时间允许，可以进一步将物理联系生活。比如，电视机外壳上一般有张贴“非专业人员请勿随意打开机盖”的警告语，为什么不能随意打开，正是存在着一个巨大电容的原因。也可将电容知识进行迁移等等。