拆解與制作電容器，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神

陳學(xué)安

關(guān)鍵詞：高中物理；實驗探究，創(chuàng)新能力；電容器的電容

引言：人教版必修三第十章《靜電場中的能量》第四節(jié)《電容器的電容》是一個很有意義的課程，電容器已被廣泛地用于各類電子儀表中，但因?qū)W生不曾觀察到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，致使對電容器僅停留在概念階段?；诂F(xiàn)實，讓學(xué)生了解電容器的基本構(gòu)造與功能，知道常用電容器的特點，并在實驗中觀察體會電容器的充電和放電過程，對本節(jié)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。為增強教學(xué)效果，開展探究式的物理實驗教學(xué)讓學(xué)生們拆解和制作電容器，讓他們對電容器有直觀認(rèn)識，也讓他們對電容器的充放電過程有直接的體驗。通過實際操作，提升學(xué)生動手實踐的創(chuàng)新能力，學(xué)生能更好地理解電容，從而培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神。

2017年教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》提出：中學(xué)教育培養(yǎng)的學(xué)生不僅僅能夠進行理論方面的推演和探究，還有能力實際動手操作，發(fā)現(xiàn)并主動應(yīng)用知識和技術(shù)解決遇到的現(xiàn)實問題。

對于電容的概念與構(gòu)造，教科書中只作了簡略介紹。所以，在教學(xué)中利用教學(xué)資源，拆解構(gòu)造簡單的電容器，讓學(xué)生能直觀、全面地認(rèn)識。

例如：課堂上，讓學(xué)生拆解工業(yè)版紙質(zhì)電容器，觀察此電容器的構(gòu)成，發(fā)現(xiàn)其構(gòu)造特點。學(xué)生發(fā)現(xiàn)電容器由兩片金屬導(dǎo)體，中間由絕緣物質(zhì)隔開，其中每片金屬導(dǎo)體各引出一個電極。通過拆解電容器，學(xué)生總結(jié)得出電容器的概念和結(jié)構(gòu)，拆解后，教師就可以鼓勵學(xué)生動手制作一個類似的簡易電容器。

1.電容器制作材料：長200cm、寬8cm的錫箔紙2張，長210cm、寬10cm的塑料薄膜2張，導(dǎo)線2根，透明塑料盒一個。

2.制作步驟：

①平鋪薄膜，將一張錫箔紙整齊地粘貼在薄膜上，另一端連上一根導(dǎo)線。

②完成鋪貼后覆蓋另一層薄膜（注意粘好壓實），同時對齊鋪貼第二層錫箔紙，對應(yīng)的位置連接另一根導(dǎo)線。

③用紙筒把兩層薄膜和錫箔紙卷起來。卷好后用透明膠布把卷筒粘貼好裝入透明盒內(nèi)，引出導(dǎo)線，封蓋好盒口，這樣簡易電容器就制作完成了，即兩個正對的錫箔（導(dǎo)體）中間夾絕緣塑料薄膜。

制作需注意，導(dǎo)線要引出，同時錫箔紙和薄膜對齊卷好。學(xué)生親自制作電容器，加深了學(xué)生對電容器的理解，同時也提升了實踐創(chuàng)作能力。

3.判定不同形態(tài)的電容器

把一個裝了半瓶鹽水的玻璃瓶子放入裝有一定數(shù)量的鹽水水池里，然后把作為電極導(dǎo)線的銅線a、b插入玻璃瓶子和水池。另外備一條銅線，帶著絕緣外皮，把它的一頭卷成圓環(huán)，然后用透明膠帶包好備用?？梢栽儐枌W(xué)生，此裝置是否為電容器？學(xué)生利用自己經(jīng)驗總結(jié)的電容器知識，可以判斷此物構(gòu)成電容器，讓知識學(xué)以致用，同時也讓學(xué)生明白雖然形態(tài)完全不同，但也構(gòu)成電容器，從而能接受現(xiàn)在各類型態(tài)的電容器。

面對自制的電容器，學(xué)生會認(rèn)為空具外形，是否能真正存儲電荷，尚未可知。為了激發(fā)學(xué)生的探究熱情，可利用學(xué)生已自制的電容器來進行電容器的充電和放電實驗。

傳感器觀察自制電容器的充放電過程，按照教科書的電路圖連接好電路，其中用200μA微電流傳感器替代電流表，用3V電壓傳感器替代電壓表，調(diào)整傳感器參數(shù)，通過電腦成像，可清晰看見自制電容器的充電和放電時電流的變化特點。重復(fù)實驗，可以觀察到充放電時電壓的變化特點。有了具體的電流電壓變化特點，請同學(xué)們談?wù)劥藭r電流的流向和來源，并想一想充電與放電時的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。充放電過程中傳感器顯示的電流電壓變化特點，引發(fā)學(xué)生思考．學(xué)生通過掌握的電荷知識分析并解釋實驗現(xiàn)象，總結(jié)得出電容器充電過程，兩極板的電荷量增加，極板間的電壓增大，電源的能量不斷儲存在電容器中；放電的過程中，電容器把儲存的能量通過電流做功轉(zhuǎn)化為電路中其他形式的能量。利用學(xué)生自制的電容器進行實驗，學(xué)生可直觀地理解了電容器儲存能量和釋放電荷的過程．既參與了制作過程又了解了工作原理，學(xué)生對電容器的理解更深入了一層，可在此基礎(chǔ)上鼓勵學(xué)生通過查閱資料和再次的實驗探究，尋找電容器儲存電荷的特點。

學(xué)生利用熟悉的生活物品，自制實驗器材，使難以理解的物理現(xiàn)象新奇、有趣地呈現(xiàn)在面前，會增加學(xué)生對知識的親切感和提高創(chuàng)新創(chuàng)作能力。

例如：通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，平板觸屏是利用改變電容而形成觸電定位。手指可以在平板上書寫但太粗，有諸多不便，鉛筆細(xì)小但不能書寫，基于電容器原理，能否通過錫箔紙與鉛筆的結(jié)合，創(chuàng)作一支簡易的平板書寫筆？

實施啟發(fā)式教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生在實驗環(huán)節(jié)自主創(chuàng)新，從理論到應(yīng)用，探尋解決方案，整理收集相關(guān)資料、自主實驗、改進實驗、檢查結(jié)果。讓學(xué)生能將高中物理知識運用到實際的生活中解決實際問題，從而使學(xué)生的思維能力，創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力得到發(fā)展。

結(jié)語：通過概念認(rèn)知、實驗探究、模型觀測、實踐創(chuàng)新等過程。由現(xiàn)象到實質(zhì)，從定性分析走向?qū)嵺`創(chuàng)作，從理論走向?qū)嶋H，科學(xué)地構(gòu)建起能對電容器進行準(zhǔn)確描述與說明的實物模型與概念模型。這個過程是以學(xué)生為中心的，循序漸進地提高了他們的科學(xué)思維與探索能力，讓他們的學(xué)習(xí)興趣、自我滿足感和協(xié)作交流的能力得到了加強，從而培養(yǎng)了他們對科學(xué)的追求，很大程度提升了學(xué)生的自我創(chuàng)新能力。

參考文獻：

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（作者單位：江蘇省南京市中華中學(xué)）