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《电容器的充电和放电》教学设计


《电容器的充电和放电》教学设计

[作者:魏海 来源:安徽省宿州市第二职业高级中学 时间:2012-1-3 [字体: 0 21:13:39 阅读:339 次] ]

一、教学简析 1、教材的地位及作用 本课内容是电容器的充电和放电,选自《电工基础》第四章第三节,教 学需时 1 课时。 电容器是一种应用非常广泛的电子元器件,在电力系统作为功率

因数的 补偿元件;在电子电路中作为滤波、耦合、去耦、隔直、移相、储能元件等。 比如电风扇用的电容启动式单相异步电动机,即是利用电容的移相作用。以 上功能主要源于电容器的充、放电特性。这部分知识既具有其独立性,又有 其延展性,是后续学习的一个支点。 2、学情分析 学生在学习本节内容之前,学习了直流电路的一些知识,但没有接触过 动态电路。电容器的概念也是刚刚学习,了解不深。电容器的充电和放电过 程短,现象不好观察,规律不好理解。 二、教学设计的指导思想 1、注重问题情景的创设,唤起学生强烈的好奇心和旺盛的求知欲,促 成学生真正地成为学习的主体。学习的主要目的不仅仅是学习知识性的内 容,更重要的是让学生学会学习,学会探索,掌握良好的学习方法。 2、重视学生参与教学活动,关注学生的情感体验。在日常教学中注意 利用生活情景类比方法,利用学生的生活经验和体验来帮助化解学习中的难 点,化抽象为具体,让学生由浅入深,学习起来很轻松,并感觉到触类旁通 的学习乐趣。这样不仅能让学生十分清晰地理解电容器的充放电过程中电

压、电流的变化,还会使学生产生浓厚的学习兴趣和对生活的感悟。 3、注重将理论与实际应用有机结合,从而降低抽象知识的学习的难度, 体现应用性。富有探索性的《电工基础》学习实践活动是发现电学现象背后 意义的关键,亦是《电工基础》素养形成的过程。在教学过程中强调学生的 实践,如:参与设计实验、观察实验现象、归纳实验结论等。这些不仅让学 生增强了理论联系实际的能力,还提高了科学探究能力。 三、教学策略 电容器的充放电的时间很短,或电流极小,用实际的电路演示电容器的 充放电,现象不明显,不易充放电规律,效果不好。使用仿真实验可使元件 参数理想化,现象直观,规律突显。 本节课主要借助于仿真实验,通过创设问题情景来帮助和引导学生开展 有效的学习;利用生活情景类比来降低难度和加深学生对所学知识的理解; 用多媒体辅助教学来帮助学生巩固所学。对于教学重点的突显和教学难点突 破,将采用借助于问题产生→仿真演示→学生讨论思考→教师引导→学生归 纳→学生知识迁移这样一个模式展开。如果学生在学习时有理解上的困难, 可用生活知识进行类比来促进理解,整个过程中老师始终以学生学习的促进 者的身份出现,让学生时时体会着主动学习的快乐以及知识真正掌握理解时 的兴奋。 四、教学目标 1、知识目标: ① 知道电容器的充电、放电概念。 ② 能说出电容器充、放电过程中的电流、电压的变化规律。 2、能力目标: 学生通过对仿真实验的观察、研究、设计,提高理论联系实际的能力、 抽象思维能力和科学探究能力。

3、情感目标: 培养学生的学习兴趣,以及敢于挑战、大胆质疑、善于发现问题和解决 问题的科学精神,同时加深对生活的感悟。 五、教学重、难点 1、重点: 电容充、放电的过程。 2、难点: 电容充、放电的过程中电压和电流的变化规律。 3、难点的突破: 可以借助仿真实验以及生活情景类比帮助学生理解,实现知识的触类旁 通,促进学生对知识的掌握。 六、教学方法 1、教法选择: 创设问题情景,仿真实验演示,生活情境类比,多媒体辅助。 2、学法指导: 观察现象,分析规律,讨论问题,参与设计,归纳总结,知识迁移。 七、教学过程设计 (一)、导入新课 课件展示: 问同学们一个问题: 你用杯子喝过水吗?

…… 看来这个问题太简单,再问一个难一点的问题: 你用杯子接水时有没有注意:杯子中的水是一下子就满了,还是要等几 秒钟才能接满?其中的道理你思考过吗? 杯中的水要一点点积累,越积越多,最终满杯。任何事物的发展变化都 有一个从量变到质变的过程。我们的学习也是一样,内容一点点掌握,知识 一点点积累,最后就可以学好这门课。 今天我们就来学习电容器的充电和放电。 (二)、知识新授 1、电容器的充电过程: 我们已经知道,电容器是电的容器。电容器的充电是什么意思呢? 定义:充电是指电荷装入电容器。 电容器装电荷能不能一下子就装满?充电规律是不是也和水杯接水一 样? 水装进水杯是看得见的,电荷装进电容器却看不见。我们怎样才能知道 电容器在充电呢?如何研究电容器的充放电规律?(给学生留一些思考时 间) 如果学生有合理可行的建议或想法,可按照学生的思路进行教学。 电荷装入电容器时流过电路,如果在电路中串入一只灯泡,灯泡就会发 光。通过观察灯泡的发光情况,我们会感知电容器的充电。原理图见图 1。 (1)用灯泡 图1 点击幻灯片图 1 的超链接,打开仿真软件,演示图 1 所示的电容充电过

程。让学生注意观察灯泡的发光情况。 S 接通后灯泡很亮,随后逐步变暗,最后熄灭。这是什么原因呢? (学生思考、分析、讨论) S 接通的瞬间,C 中无电荷,两板无电压,电源电压全部加在灯泡和电 阻两端,电流较大,灯泡较亮。随着充电的进行,C 极板上电荷越积越多, 电压越来越大,则灯泡中电流越来越小,灯泡逐步变暗,最后熄灭。 我们通过观察杯子中的水面高度可以知道,水是不断持续增加的。如果 给电容器接上电压表或电流表,我们也可以通过电表来研究电容器的充电。 原理图见图 2。 (2)用电表 图2 点击幻灯片图 2 的超链接,用仿真软件演示图 2 ,让学生注意观察仿真 演示中电流表、电压表、指示灯的变化情况。 电流表的读数由大迅速变小, 缓慢变为零; 电压表的读数由小迅速变大, 缓慢增加到定值。 那么为什么会是这样的结果呢?(在教师的引导下由学生思考、讨论、 归纳实验现象产生的原因。) 生活类比:早上起晚了没吃早饭,等到中午放学肚子很饿,饥饿的肚子 就像电容器, 吃饭的过程就像对电容器充电的过程。 吃饭时一开始速度很快, 进食速度的大小就像充电过程中电流的大小,随着肚子里食物的增加,进食 速度就减慢,吃饱则不再进食。 (利用学生自己的生活经验和体验来帮助化解学习中的难点,化抽象为 具体,让学生由浅入深,学习起来很轻松,并感觉到触类旁通的学习乐趣。 这样不仅让学生十分清晰地理解电容器的充放电中电压、电流的变化,还将 让学生产生浓厚的学习兴趣和对生活的感悟。)

可能有的学生已经发现并提出质疑: 电流表的读数怎么不为零? 鼓励学生提出各种猜想,明显不合理的予以否定,合理的或可用仿真实 验验证的就用仿真实验验证并分析原理。 比如,通过分析电路图会发现电压表和电容器并联,电流表的读数应包 括流过电压表的电流。如何验证呢?将电压表改接到电流表之外,再观察, 确实如此。 (让学生对实验现象观察、研究并参与设计,可引发学生的好奇心,调 动学生学习的积极性,使学生保持良好的学习状态。同时可培养学生的科学 探究能力和敢于挑战、大胆质疑的精神。) 2、电容器的放电过程 定义:放电是指电容器失去电荷的过程。 我们仍然采用研究电容器充电的方法来研究放电规律。 点击幻灯片有关文字的超链接,用仿真软件演示电容器放电现象,原理 图见图 1、图 2。 仿真实验中用指示灯,不能指示电流的流向,能用什么方法直观的判断 电流的流向呢?(给学生留一些时间思考) 原理图 3 用两只发光二极管演示,可清楚的表明电容器充放电的电流方 向不同。 点击幻灯片图 3 的超链接,用仿真软件演示。 图3 (在电容器充电过程的分析中学生已经了解了观察、归纳本次实验的方 法,教师只需稍作引导,学生通过观察实验现象即可归纳实验结果,并感受

学有所得的成就感,激发学习热情。) 那么为什么会是这样的结果呢?(在教师的引导下由学生思考、讨论、 归纳实验现象产生的原因。) 同样进行生活类比:有些同学在安排自己的零花钱时,就像电容器的放 电过程。 一开始大手大脚的花钱, 十块八块根本不在乎, 到最后仅剩几块钱, 却精打细算,不舍得花。 (通过利用生活知识进行类比,进一步地帮助学生展开想象,帮助学生 进一步地理解。让学生始终积极地参与学习,不断地发现问题、分析问题、 解决问题,思维活动紧张有序,从而体验学习带来的乐趣。) 补充: 利用网络资源,帮助学生多角度认识电容器的充电放电规律。 点击幻灯片相关文字的超链接,播放视频。 (三)、练习 设计一些不同题型的练习,呈现课堂的主要知识点,帮助学生检测是否 达到预期的学习目标,并将学生的信息及时反馈给老师,从而做出相应的调 整和弥补。 1、说出电容器充放电过程中电容器两端的电压和电路中电流的变化规 律。 2、现实生活中哪些现象与电容器充放电现象的规律类似? (四)、小结 1、电容器充电、放电。 2、电容器充电、放电规律。 (由学生小结重点内容)


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