关于“电容器的电容”的教学探讨

关于“电容器的电容”的教学探讨

庄晓波

(杭州师范大学附属未来科技城学校 浙江  杭州  311100)

摘要：《电容器的电容》是高中物理必修三第十章第四节的内容。本文以创新教学为主题，教师将单纯的知识传授转换为利用多媒体现代化设备，丰富的实验素材，充分体现学生的主体地位，教师的主导地位，创设便于学生思考活动的教学场景，从问题引入、教学设计、数据处理和规律总结等方面对“电容器的电容”教学进行探讨。

关键词：电容器 电容 平行板电容器

随着高考制度的改革，课堂教学改革也应当不断的深入，传统的教学模式很难吸引学生的兴趣，从而影响学生选课的兴趣。因此在新的学考选考考试制度的背景下，新的课堂教学理念应当更加强调学生的思维能力和自主学习能力的培养。本文作者通过实验，引出问题，鼓励学生与老师进行实验互动，设计实验，利用软件分析实验数据，总结规律。通过回顾历史，创新实验，培养学生的创新思维以及主动获取新知识的能力，激发了学生探究新事物的兴趣。

一、新课实验教学模式的初步构建

在物理新课的不同种教学模式中，其中实验引入的方式是深受学生喜欢的方式，此中方式可以激发学生兴趣，培养学生观察探究能力。同时科学实验也是科学探究的重要环节。

在实验探究过程中，实验目的的引入，实验方案的确立，实验过程的的制定，实验步骤的实施，数据的测量与记录，数据的作图与分析，实验结果的反馈及探讨都是重要的组成部分。构建实验探究的教学模式是培养学生科学思维核心素养的重要方式。

实验探究的具体步骤流程可以按照首先提出实验课题，进行实验方案设计，实验操作实施，评判实验结果合理性，如果结果成功从而构建了一套实验认知新结构，形成完善的科学探究的核心素养，如果实验数据测量及结果不满意，需要进一步对的分析评价前期的实验方案，实施过程是否合理，从而重新设计实验方案，直到数据合理可靠。在这个过程中要对这些过程有师生之间的交流协作，对正确的结果进行拓展，获得更普遍的规律。

二、实验探究新课教学模式的实施

（一）提出实验探究具体课题

根据所教新课的具体章节，从高中生认知角度提出符合学生求知欲和兴趣的对应实验课题，此实验要符合本节知识框架，对新课教学有促进作用，对提升学生科学研究的核心素养有帮助。

（二）初步确定实验实施方案

根据高中新课教学特点，结合本教材提供的教学过程，结合本校实验室和高中实验中所有素材提供给学生，引导学生利用所学基本实验理论及方法对所学知识进行实验设计。学生之间对实验方案进行评价讨论，选出合理的实验方案。                                                                                                                                                                                                                    

（三）实验过程实施展示

按照学生所设计的实验方案，学生利用准备好的实验器材进行组装调试测量，学生自己解决实验过程中遇到的突发状况，对方案不合理的地方进行改进，从而根据实验具体实施过程，对实验方案进行最终确定。

（四）实验数据的测量和结果分析

学生利用仪器测量相关数据并进行记录，引导学生正确的数据处理方法，如图表法，化曲为直思想等。学生更具数据结果对实验方案进行评价合理性，检验最终实验方案的合理性以及数据结果的准确性和误差。

（五）对实验结果分析评价

  实验结果未必合理成功，如果实验数据不合理，要对实验方案进行反思，对实验仪器的选择进行筛选，对实验操作过程进行判断，对数据测量结果要检验。提出新的改进方案，重新实验，得到新的结果。

（六）师生之间探讨交流

教师参与整个过程，但主要学生之间交流讨论得到相应结论。

（七）对实验方案进一步的拓展

如果实验方案及实施准确有效，需要提出更进一步拓展方案，获得更进一步的结论。

二、教学过程案例

（一）新课导入

课堂开始，用一个莱顿瓶引入新课，配合学生与老师之间的互动，增强学生的参与性，激发学生的好奇心与求知欲。

师：上课之前，首先我们来请一位班上胆子最大的同学跟老师共同完成一个实验。我手中有一个玻璃瓶，我们首先使它在起电器上触碰一下，接着请同学粗摸一下内壁。

让学生回答刚才触摸之后的感受。同时对上来完成实验的学生给予积极的评价。

师：感谢学生为了研究科学而做出的牺牲。

师：可见，这个瓶子有没有能力储存电荷？那么这种能储存容纳电荷装置的容器，我们把它叫做电容器。

学生带着疑问开始学习新的知识——电容器。

回顾历史，介绍莱顿瓶的由来。

师：其实这个其貌不扬的玻璃瓶却有一个文质彬彬的名字——莱顿瓶。它是由荷兰莱顿大学的一位教授马森布洛克在一次无意之中的实验观察到的。当时他跟助理用一根枪管和起电机相连，让助手一手拿着玻璃瓶，这时候助理一不小心触碰到了枪管，感受到了猛烈的电击。马森布洛克自己也进行了同样的尝试，得到了同样的结果。从而得出结论，这个瓶子有储存电荷的本领。那么这个瓶子有什么作用呢？

师：那么这个瓶子有什么作用呢？1752年富来克林的风筝实验，他就是利用莱顿瓶收集了雷电，从而弄明白了“雷电”和“地电”原来是一回事。

师：我们再来看一下这个瓶子，那么电容器的构造认为是怎样的？

师：接下来我们来看一下厂家正规生产的电容器，有没有敢来尝试一下吗？

生：不敢。

师：那老师来做一下牺牲。

通过实验用导线之间连接在电容器的两端。

师：哎…没有反应，没有充电，说明有储存电荷的本领。

（二）实验研究

给电容器充上电，再来短接电容器两极，出现了大量电火花并伴随这巨大声响。通过这个实验使学生充分体会电容器的充放电。同时引出充放电的电量。

师：假如我想知道刚刚冲进去了多少电量，或者说释放出了多少电量，有没有办法？

师：目前已经知道如果是恒定电流，在时间内通过电量我们可以用表示。但电容器的充放电电流一定是恒定的吗？

利用传感器搜集电压表示数变化，电流随时间的变化。得到一系列数据，利用表格处理数据。

（四）电容器的应用

师：超级电容器特点：使用寿命久、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度。

师：看了这么多不同的电容器，电容的大小也各不相同，哪些因素影响了电容器的大小？为了研究这个问题，我们准备了一个最简单，最基本的电容器，几乎所有电容器都是平行板电容器的变形，

通过实验设计表格，改变各个量，利用静电计观察电容器电容的大小变化情况。

图6 平行板电容器

表1 电容器电容的变化情况

（五）板书设计

一、电容器

（1）构造：极板、电介质

（2）充电、放电，极板带电量

二、电容

（1）定义：

（2）物理意义：电容器容纳电荷的本领。

（3）单位：

三、平行板电容器

（1）探究方法

（2）

（六）教学特色

整堂课的教学构思新颖，通过趣味的莱顿瓶引入，把学生的注意力和探索欲望聚焦到电容器上来，随后自己制作的电路图，为了定性的测量充放电量，利用了二极管测量出了放电量的大小，电容器的前沿高端军事领域的应用，牢牢地吸引着学生的注意力。

本堂课学生在教师的指导下，通过老师与学生的探究，总结出了电容器电容跟电压与带电量之间的关系，学生在获取知识的同时，研究精神和创新意识得到了较好的培养。

参考文献：李咏芳关于“欧姆定律”的教学探讨.物理通报2014（8）：58-60