視頻標簽：電容器的放電

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視頻課題：物理教科版高中選修3-1說課視頻《用傳感器觀察電容器的放電過程》四川省成都說課視頻+說課稿

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物理教科版高中選修3-1說課視頻《用傳感器觀察電容器的放電過程》四川省成都說課稿

1.6  用傳感器觀察電容器的放電過程
大家好，我是來自成都列五中學的高博遙。我今天說課的題目是《用傳感器觀察電容器的放電過程》，我將以以下六個部分做說明。
一、教材分析
本節課是教科版高中物理選修3-1第一章第6節《電容器》中的實驗，這節的兩個重難點分別是電容器的充放電和電容的概念及定義式。電容器的有關知識點在整個電磁學中貫穿始終，在靜電場、恒定電流和電磁感應等知識模塊均有應用。由于電容器的充放電過程短暫、電容的概念又抽象難以理解，所以在第6節新課的教學過程中進行本實驗，觀察電容器的放電過程可以幫助學生理解電容的概念、掌握電容器的充放電方法。
 
二、實驗教學目標
知識與技能
1.掌握給電容器充放電的方法；
2.掌握由I-t圖估算電荷量的方法；
3.理解電容的定義式，理解比值定義法的原理。
過程與方法
1.經歷實驗設計的過程；
2.通過分組實驗，提高動手能力、協作意識和解決實際問題的能力；
情感、態度與價值觀
1.通過實驗探究激發學生的求知欲和創新精神；
2.學會與他人合作、交流，具有團隊意識和團隊精神；
3.體會圖像的面積這一計算方法所蘊含的物理科學方法。
三、實驗內容設計
由于以前的教學器材的局限性，教材并沒有給出測定電容器的帶電量的實驗方法。一般可以采取以下兩種實驗方法，定性研究電容器的帶電量和放電電流的方向。在電容器放電電路中，接入小燈泡。放電過程中，可以觀察到小燈泡有閃亮的過程，證明電容器帶上了電且有了放電過程。亦或者在電容器放電電路中，接入靈敏的電流表。在放電過程中，可以觀察到電流表指針的偏轉，且可以讀出放電電流的方向。這兩種常規實驗方法的弊端在于，一是只能定性研究，無法定量計算；二是過程太過于短暫，一般放電過程只有零點幾秒鐘。
利用電流傳感器記錄電容器的放電過程，以電流隨時間變化圖形的形式呈現出來，可以讓學生直觀感受放電電流的大小變化。由于放電過程非常短暫，可以設計放電電路串聯一個電阻，延長放電時間，減小放電電流大小。
通過計算圖線下所圍成的面積求出電容器在充電結束時所帶的電荷量，實現了電容器帶電量的定量計算。進而改變電容器的充電電壓定量得到電容器兩端電壓和電荷量的關系，得出電容的定義式，層層遞進，得出一系列實驗結論，輔助新課教學過程，強化課本教學內容。
 

• 實驗器材

   學生穩壓電源、電容（470uF或1000uF）、電流傳感器、數據采集器（需配套DIS實驗系統）、單刀雙擲開關、滑動變阻器（20歐）、導線
五、實驗教學過程
1.學生自主交流合作，設計實驗方案
將實驗的第一個目的——觀察電容器的放電過程交給學生，讓學生根據該實驗目的設計實驗電路圖，也可引導學生嘗試不同的實驗電路圖，選擇不同規格的元件，觀察實驗現象后進行討論對比，最后分析確定最終的實驗電路。

2.得到放電圖像
連接電路，調整電流傳感器的測量參數，記錄電容器的放電過程。將學生經過探究獲得的I-t圖像傳輸到教師計算機上，讓學生進行交流，總結共性認識，教師點評結果。
 
具體的實驗操作如下，按實驗電路圖鏈接好電路。設置DIS實驗系統參數。由于放電過程短暫，采樣頻率必須很高才能記錄出來數據，可設置采樣頻率為500Hz。新建圖像，X軸為時間，Y軸為電流。點擊開始
電容器直接放電，可觀察到放電時間約為0.02s。接入電阻的放電電路，可觀察到放電時間約為0.3s,極大的延長了放電時間便于觀察，且減小放電電流大小避免燒壞器材。
 
3.實驗數據分析
結合I-t圖像，引導學生思考：從理論上分析，圖像下面所圍成的“面積”有什么物理意義？（可類比v-t圖像）如何計算出這一“面積”？（在
計算機頁面添加坐標網格背景，引導學生估算電容器所帶電荷量的大小。）根據電容的定義式         估算電容器的電容。
 
4.電容的定義式的再理解
觀察不同電壓對應的電荷量的關系，體會電容的定義式的物理意義。分別將充電電壓選擇為4V、8V、12V、16V，再獲得相應的電容器的放電圖像。可先定性觀察四個圖像的形態是否相似，不同充電電壓下放電電流大小有什么聯系。通過圖像面積，分別估算出四次實驗中電容器充電后所帶的電荷量，并填寫在下列表中。


通過對上述問題的思考和計算分析，學生不難得到，對同一電容器而言，在實驗誤差范圍內，是一個常量，在此基礎上給出電容的定義式       ，也可以換一個其他容量的電容器進行實驗，以得到不同的電容器的比值不同的結論，強化電容的概念。
 
5.誤差分析
引導學生從實驗原理、過程、數據處理方法等方面進行誤差分析。
 
六、實驗效果評價
1.采用“分組合作探究的學習模式”進行教學，體現以學生為主體，教師為主導的教學理念，有利于培養學生的動手實踐能力和科學的探究思維，實驗的結論與教學內容環環相扣，對教學起到了良好的輔助作用。
2.通過對傳統實驗的改進，以及與新興的實驗技術相結合，學生的探究情緒高漲，實驗的效率高，體現出學生對科學和實驗的學習熱情。
 
以上就是我本次說課的全部內容，感謝各位評委老師提出寶貴意見，謝謝。

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