視頻標簽：電容器的放電過程

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

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

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(xué)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(jié)課是教科版高中物理選修3-1第一章第6節(jié)《電容器》中的實驗，這節(jié)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(guān)知識點在整個電磁學(xué)中貫穿始終，在靜電場、恒定電流和電磁感應(yīng)等知識模塊均有應(yīng)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(jié)新課的教學(xué)過程中進行本實驗，觀察電容器的放電過程可以幫助學(xué)生理解電容的概念、掌握電容器的充放電方法。
 
二、實驗教學(xué)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(jīng)歷實驗設(shè)計的過程；
2.通過分組實驗，提高動手能力、協(xié)作意識和解決實際問題的能力；
情感、態(tài)度與價值觀
1.通過實驗探究激發(fā)學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新精神；
2.學(xué)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(xué)方法。
三、實驗內(nèi)容設(shè)計
由于以前的教學(xué)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(zhuǎn)，且可以讀出放電電流的方向。這兩種常規(guī)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(xiàn)出來，可以讓學(xué)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(shè)計放電電路串聯(lián)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(jié)束時所帶的電荷量，實現(xiàn)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(guān)系，得出電容的定義式，層層遞進，得出一系列實驗結(jié)論，輔助新課教學(xué)過程，強化課本教學(xué)內(nèi)容。
 

• 實驗器材

   學(xué)生穩(wěn)壓電源、電容（470uF或1000uF）、電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器（需配套DIS實驗系統(tǒng)）、單刀雙擲開關(guān)、滑動變阻器（20歐）、導(dǎo)線
五、實驗教學(xué)過程
1.學(xué)生自主交流合作，設(shè)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(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)該實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗電路圖，也可引導(dǎo)學(xué)生嘗試不同的實驗電路圖，選擇不同規(guī)格的元件，觀察實驗現(xiàn)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(diào)整電流傳感器的測量參數(shù)，記錄電容器的放電過程。將學(xué)生經(jīng)過探究獲得的I-t圖像傳輸?shù)浇處熡嬎銠C上，讓學(xué)生進行交流，總結(jié)共性認識，教師點評結(jié)果。
 
具體的實驗操作如下，按實驗電路圖鏈接好電路。設(shè)置DIS實驗系統(tǒng)參數(shù)。由于放電過程短暫，采樣頻率必須很高才能記錄出來數(shù)據(jù)，可設(shè)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(shù)據(jù)分析
結(jié)合I-t圖像，引導(dǎo)學(xué)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(wǎng)格背景，引導(dǎo)學(xué)生估算電容器所帶電荷量的大小。）根據(jù)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(yīng)的電荷量的關(guān)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(yīng)的電容器的放電圖像�？上榷ㄐ杂^察四個圖像的形態(tài)是否相似，不同充電電壓下放電電流大小有什么聯(lián)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(xué)生不難得到，對同一電容器而言，在實驗誤差范圍內(nèi)，是一個常量，在此基礎(chǔ)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(jié)論，強化電容的概念。
 
5.誤差分析
引導(dǎo)學(xué)生從實驗原理、過程、數(shù)據(jù)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(xué)習(xí)模式”進行教學(xué)，體現(xiàn)以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和科學(xué)的探究思維，實驗的結(jié)論與教學(xué)內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣，對教學(xué)起到了良好的輔助作用。
2.通過對傳統(tǒng)實驗的改進，以及與新興的實驗技術(shù)相結(jié)合，學(xué)生的探究情緒高漲，實驗的效率高，體現(xiàn)出學(xué)生對科學(xué)和實驗的學(xué)習(xí)熱情。
 
以上就是我本次說課的全部內(nèi)容，感謝各位評委老師提出寶貴意見，謝謝。

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