平行板電容器電容大小影響因素教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

平行板電容器電容大小影響因素教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

李淑淑

(西安市第一中學(xué)陜西 西安710082)

摘 要：筆者結(jié)合自身教學(xué)過(guò)程，以平行板電容器電容影響因素的探究為例，談幾點(diǎn)自己關(guān)于本部分課堂教學(xué)的體會(huì)與看法.

關(guān)鍵詞：平行板電容器電容探究

收稿日期：(2014-12-09)

電容器作為重要的電學(xué)元件在生活中有著廣泛的應(yīng)用，學(xué)生在本節(jié)之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了研究電容器所需涉及的電勢(shì)差、場(chǎng)強(qiáng)、電荷量等物理量[1].平行板電容器是最基本的電容器，研究其電容的大小對(duì)理解電容的定義有很大幫助，而探究影響平行板電容器電容大小的因素是本節(jié)知識(shí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，做好演示實(shí)驗(yàn)是突破該難點(diǎn)的關(guān)鍵[2].教師通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生合作探究影響平行板電容器電容大小的因素，再結(jié)合理論推導(dǎo)使學(xué)生了解平行板電容器的電容公式，并掌握改變平行板電容器電容大小的方法.通過(guò)本節(jié)教學(xué)，使學(xué)生親身體驗(yàn)探究過(guò)程，了解科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)其用所學(xué)知識(shí)科學(xué)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

1教學(xué)設(shè)計(jì)節(jié)選呈現(xiàn)

生：沒(méi)有！水杯的容積是由杯子決定的.

師：正確，電容的大小與電容器所帶電荷量以及兩極板間電勢(shì)差也并無(wú)關(guān)系，是由電容器本身所決定的.以平行板電容器為例，請(qǐng)同學(xué)們猜想，電容的大小與電容器自身的什么因素有關(guān)？請(qǐng)大家分組討論.

教師活動(dòng)：展示和介紹平行板電容器的構(gòu)造(如圖1)，演示變動(dòng)板間距離d和正對(duì)面積S.

圖1　介紹平行板電容器構(gòu)造及影響電容大小演示實(shí)驗(yàn)的示意圖

生：可能與板間距離d有關(guān)，與極板的正對(duì)面積S有關(guān).

問(wèn)題引導(dǎo)：大家想一想，這個(gè)電容器極板間的電介質(zhì)是什么？如果更換極板間的絕緣物質(zhì)會(huì)不會(huì)對(duì)電容有影響呢？

生：還可能與電介質(zhì)的種類有關(guān).

教師活動(dòng)：將學(xué)生討論之后的猜想結(jié)果呈現(xiàn)于黑板上(板書(shū)).

師：那么通常我們會(huì)采用什么樣的研究方法來(lái)驗(yàn)證我們的猜想呢？

生：控制變量法.要保證其他量不變，使猜想的物理量發(fā)生變化然后觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象.

師：很好！那么接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們和老師一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，看看我們的猜想是否正確.

實(shí)驗(yàn)探究:用摩擦起電的方式使電容器帶電(教師完成).

(1)減小板間距離d，其他因素不變，學(xué)生觀察到指針偏角變小.

(2)減小正對(duì)面積，其他因素不變，學(xué)生觀察到指針偏角變大.

(3)在板間插入塑料電介質(zhì)，其他因素不變，學(xué)生觀察到指針偏角變小.

師：我們已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)探究，并記錄下來(lái)指針的偏角變化情況.靜電計(jì)的指針偏角可以反映出兩極板間電勢(shì)差的大小情況,即偏角變小，電勢(shì)差變??；偏角變大，電勢(shì)差變大.接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們小組內(nèi)合作，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出變量與電容的變化關(guān)系.

板書(shū)引導(dǎo)分析:(教師與學(xué)生互助合作完成)

師：從實(shí)驗(yàn)可以得出電容的大小與極板間距離成反比，與極板間正對(duì)面積成正比，而且在極板間插入異于空氣的電介質(zhì)時(shí)，電容變大.

問(wèn)題:我們一起進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究，那么同學(xué)們能否從理論的角度來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證呢？

理論探究：

學(xué)生小組討論并展示總結(jié):

師：同學(xué)們推導(dǎo)得非常好，關(guān)于電容器與電介質(zhì)的關(guān)系的理論研究涉及到極化現(xiàn)象，所以高中階段我們不做探討.那么進(jìn)行了以上實(shí)驗(yàn)和理論的探究后，同學(xué)們能不能自己總結(jié)出影響平行板電容器電容的因素是什么呢？

師：通過(guò)以上學(xué)習(xí)探究，同學(xué)們能不能歸納總結(jié)出我們今天所學(xué)的知識(shí)？請(qǐng)小組討論交流.

教師評(píng)價(jià)：大家的總結(jié)非常完整，同學(xué)們?cè)诤献鹘涣髦谐浞职l(fā)揮了互助合作的精神，共同體驗(yàn)到了探究的魅力和邏輯的力量，而在此過(guò)程中不乏同學(xué)們的創(chuàng)新思想與火花的迸發(fā)，通過(guò)探究學(xué)習(xí)我們一起充分認(rèn)識(shí)了平行板電容器的電容，后面我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)它的應(yīng)用.

2教學(xué)反思與建議

筆者認(rèn)為，教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置方式上的不同也會(huì)影響本節(jié)課的實(shí)際效率，在此筆者主要提出以下建議.

(1)抓住學(xué)生生活實(shí)際，巧妙類比和過(guò)渡.一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的講解如果是平鋪直敘地切入，則無(wú)法刺激學(xué)生感官和給其留下深刻印象.在教學(xué)開(kāi)始若直接告訴學(xué)生電容器電容大小與Q和U沒(méi)有關(guān)系，學(xué)生會(huì)覺(jué)得抽象難懂，而類比水杯容積與水量無(wú)關(guān)的例子則能使學(xué)生很好地進(jìn)行理解.

(2)巧妙引導(dǎo)，激發(fā)學(xué)生正確的猜想.在演示探究實(shí)驗(yàn)之前，要求學(xué)生首先進(jìn)行猜想，如何做到讓學(xué)生猜對(duì)電容與板間距離和正對(duì)面積有關(guān)呢？此時(shí)他們還不知道什么是正對(duì)面積，對(duì)此教師可以在布置了猜想任務(wù)后，拿起實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行介紹，如靜電計(jì)可以反映出板間電勢(shì)差大小的原理，板上的電荷是平均分布的，并提問(wèn)學(xué)生:將板錯(cuò)開(kāi)放置電荷會(huì)怎么變化？電勢(shì)差與正對(duì)面積有關(guān)還是整個(gè)面積有關(guān)呢？板間距的變化會(huì)影響電勢(shì)差嗎？本電容器極板間的電介質(zhì)是什么？這些問(wèn)題的設(shè)置可以很好地將學(xué)生的思維引導(dǎo)到正確的猜想軌道上來(lái)，為后面的探究做很好地鋪墊.

(3)實(shí)驗(yàn)演示不只是演示，是學(xué)生和教師合作探究的過(guò)程.本演示實(shí)驗(yàn)教師采取和學(xué)生互動(dòng)共同探究的形式.教師通過(guò)設(shè)問(wèn)引導(dǎo)使學(xué)生得出實(shí)驗(yàn)探究方案，教師進(jìn)行總結(jié)并作為實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行者，讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的指揮.此部分教學(xué)變單純的演示實(shí)驗(yàn)為互動(dòng)式的探究實(shí)驗(yàn)，突出了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主體性、自主性、實(shí)踐性、過(guò)程性和開(kāi)放性，同時(shí)使教師從知識(shí)的傳授者變?yōu)榻M織協(xié)調(diào)和引導(dǎo)促進(jìn)者[3].但教師在設(shè)問(wèn)引導(dǎo)時(shí)要注意適當(dāng)性，注意征集學(xué)生的反饋意見(jiàn)，這樣的探究過(guò)程讓學(xué)生感覺(jué)親臨其境，自己也是課堂的主人，也極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.

(4)以學(xué)生為中心，以課堂教學(xué)目標(biāo)為主導(dǎo)，牢牢抓住學(xué)生的實(shí)際反饋，靈活調(diào)整課堂節(jié)奏.如雖然實(shí)驗(yàn)表明插入異于空氣的電介質(zhì)電容會(huì)變大，但學(xué)生仍難以理解介電常數(shù)εr與電容大小的關(guān)系.由于電容與電介質(zhì)的關(guān)系涉及到極化現(xiàn)象，高中階段不做討論，因此教師在此就不需探究而是直接進(jìn)行解釋[4]：εr是與電介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)極板間充滿同一種介質(zhì)時(shí)電容變?yōu)檎婵諘r(shí)的εr倍，因此C∝εr.所以，對(duì)于課堂難點(diǎn)的靈活處理和度的把握也是保證課堂效率的關(guān)鍵.

(5)正面激勵(lì)、鼓勵(lì)學(xué)生勇敢地做課堂的主人.一節(jié)課的開(kāi)始學(xué)生的興奮點(diǎn)和興趣度都是很高的，而教師在教學(xué)過(guò)程中對(duì)此要加以利用和升華，恰當(dāng)?shù)墓膭?lì)與個(gè)別的表?yè)P(yáng)能夠很好地維持整體的探索興趣，對(duì)課堂的高效性起著很大作用.

3結(jié)語(yǔ)

本部分的教學(xué)從學(xué)生的已有知識(shí)水平出發(fā)，教師與學(xué)生互動(dòng)合作共同完成了科學(xué)探究過(guò)程，本部分內(nèi)容設(shè)計(jì)的著眼點(diǎn)是以致力于學(xué)生的能力培養(yǎng)為目的的.教師在做足備課的同時(shí)，不僅注重知識(shí)與邏輯關(guān)系的完整性，還充分考慮了學(xué)生的切身實(shí)際，并對(duì)課堂氛圍和現(xiàn)場(chǎng)反饋予以關(guān)注和及時(shí)調(diào)控.筆者認(rèn)為，教師只有從傳統(tǒng)的教學(xué)思想中解放出來(lái)，圍繞課堂教學(xué)目標(biāo)對(duì)課程進(jìn)行大膽開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，學(xué)生才會(huì)在課堂上大膽地設(shè)想和進(jìn)行創(chuàng)造，才能最終實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的成長(zhǎng)與知識(shí)的升華.

參 考 文 獻(xiàn)

1課程教材研究所，物理課程教材研究開(kāi)發(fā)中心.物理·選修3-1教師教學(xué)用書(shū).北京：人民教育出版社，2010.34

2張德啟，李新鄉(xiāng)，陶洪，王崇光.實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究.北京：科學(xué)出版社，2005.99

3王較過(guò).新課程教師讀本.西安：陜西師范大學(xué)出版社,2006.90

4胡盤新，湯毓駿.普通物理學(xué)簡(jiǎn)明教程.北京：高等教育出版社，2003.48