平行板电容器电容大小影响因素教学设计与反思

平行板电容器电容大小影响因素教学设计与反思

李淑淑

(西安市第一中学陕西 西安710082)

摘 要：笔者结合自身教学过程，以平行板电容器电容影响因素的探究为例，谈几点自己关于本部分课堂教学的体会与看法.

关键词：平行板电容器电容探究

收稿日期：(2014-12-09)

电容器作为重要的电学元件在生活中有着广泛的应用，学生在本节之前已经学习了研究电容器所需涉及的电势差、场强、电荷量等物理量[1].平行板电容器是最基本的电容器，研究其电容的大小对理解电容的定义有很大帮助，而探究影响平行板电容器电容大小的因素是本节知识的重点和难点内容，做好演示实验是突破该难点的关键[2].教师通过演示实验与学生合作探究影响平行板电容器电容大小的因素，再结合理论推导使学生了解平行板电容器的电容公式，并掌握改变平行板电容器电容大小的方法.通过本节教学，使学生亲身体验探究过程，了解科学探究的方法，培养其用所学知识科学分析和解决实际问题的能力.

1教学设计节选呈现

生：没有！水杯的容积是由杯子决定的.

师：正确，电容的大小与电容器所带电荷量以及两极板间电势差也并无关系，是由电容器本身所决定的.以平行板电容器为例，请同学们猜想，电容的大小与电容器自身的什么因素有关？请大家分组讨论.

教师活动：展示和介绍平行板电容器的构造(如图1)，演示变动板间距离d和正对面积S.

图1　介绍平行板电容器构造及影响电容大小演示实验的示意图

生：可能与板间距离d有关，与极板的正对面积S有关.

问题引导：大家想一想，这个电容器极板间的电介质是什么？如果更换极板间的绝缘物质会不会对电容有影响呢？

生：还可能与电介质的种类有关.

教师活动：将学生讨论之后的猜想结果呈现于黑板上(板书).

师：那么通常我们会采用什么样的研究方法来验证我们的猜想呢？

生：控制变量法.要保证其他量不变，使猜想的物理量发生变化然后观测实验现象.

师：很好！那么接下来请同学们和老师一起进行实验探究，看看我们的猜想是否正确.

实验探究:用摩擦起电的方式使电容器带电(教师完成).

(1)减小板间距离d，其他因素不变，学生观察到指针偏角变小.

(2)减小正对面积，其他因素不变，学生观察到指针偏角变大.

(3)在板间插入塑料电介质，其他因素不变，学生观察到指针偏角变小.

师：我们已经完成了实验探究，并记录下来指针的偏角变化情况.静电计的指针偏角可以反映出两极板间电势差的大小情况,即偏角变小，电势差变小；偏角变大，电势差变大.接下来请同学们小组内合作，根据实验结果推导出变量与电容的变化关系.

板书引导分析:(教师与学生互助合作完成)

师：从实验可以得出电容的大小与极板间距离成反比，与极板间正对面积成正比，而且在极板间插入异于空气的电介质时，电容变大.

问题:我们一起进行了实验探究，那么同学们能否从理论的角度来进行验证呢？

理论探究：

学生小组讨论并展示总结:

师：同学们推导得非常好，关于电容器与电介质的关系的理论研究涉及到极化现象，所以高中阶段我们不做探讨.那么进行了以上实验和理论的探究后，同学们能不能自己总结出影响平行板电容器电容的因素是什么呢？

师：通过以上学习探究，同学们能不能归纳总结出我们今天所学的知识？请小组讨论交流.

教师评价：大家的总结非常完整，同学们在合作交流中充分发挥了互助合作的精神，共同体验到了探究的魅力和逻辑的力量，而在此过程中不乏同学们的创新思想与火花的迸发，通过探究学习我们一起充分认识了平行板电容器的电容，后面我们将继续学习它的应用.

2教学反思与建议

笔者认为，教学环节设置方式上的不同也会影响本节课的实际效率，在此笔者主要提出以下建议.

(1)抓住学生生活实际，巧妙类比和过渡.一个知识点的讲解如果是平铺直叙地切入，则无法刺激学生感官和给其留下深刻印象.在教学开始若直接告诉学生电容器电容大小与Q和U没有关系，学生会觉得抽象难懂，而类比水杯容积与水量无关的例子则能使学生很好地进行理解.

(2)巧妙引导，激发学生正确的猜想.在演示探究实验之前，要求学生首先进行猜想，如何做到让学生猜对电容与板间距离和正对面积有关呢？此时他们还不知道什么是正对面积，对此教师可以在布置了猜想任务后，拿起实验仪器进行介绍，如静电计可以反映出板间电势差大小的原理，板上的电荷是平均分布的，并提问学生:将板错开放置电荷会怎么变化？电势差与正对面积有关还是整个面积有关呢？板间距的变化会影响电势差吗？本电容器极板间的电介质是什么？这些问题的设置可以很好地将学生的思维引导到正确的猜想轨道上来，为后面的探究做很好地铺垫.

(3)实验演示不只是演示，是学生和教师合作探究的过程.本演示实验教师采取和学生互动共同探究的形式.教师通过设问引导使学生得出实验探究方案，教师进行总结并作为实验的执行者，让学生做实验的指挥.此部分教学变单纯的演示实验为互动式的探究实验，突出了学生在实验中的主体性、自主性、实践性、过程性和开放性，同时使教师从知识的传授者变为组织协调和引导促进者[3].但教师在设问引导时要注意适当性，注意征集学生的反馈意见，这样的探究过程让学生感觉亲临其境，自己也是课堂的主人，也极大激发了学生的学习热情.

(4)以学生为中心，以课堂教学目标为主导，牢牢抓住学生的实际反馈，灵活调整课堂节奏.如虽然实验表明插入异于空气的电介质电容会变大，但学生仍难以理解介电常数εr与电容大小的关系.由于电容与电介质的关系涉及到极化现象，高中阶段不做讨论，因此教师在此就不需探究而是直接进行解释[4]：εr是与电介质性质有关的常数，当极板间充满同一种介质时电容变为真空时的εr倍，因此C∝εr.所以，对于课堂难点的灵活处理和度的把握也是保证课堂效率的关键.

(5)正面激励、鼓励学生勇敢地做课堂的主人.一节课的开始学生的兴奋点和兴趣度都是很高的，而教师在教学过程中对此要加以利用和升华，恰当的鼓励与个别的表扬能够很好地维持整体的探索兴趣，对课堂的高效性起着很大作用.

3结语

本部分的教学从学生的已有知识水平出发，教师与学生互动合作共同完成了科学探究过程，本部分内容设计的着眼点是以致力于学生的能力培养为目的的.教师在做足备课的同时，不仅注重知识与逻辑关系的完整性，还充分考虑了学生的切身实际，并对课堂氛围和现场反馈予以关注和及时调控.笔者认为，教师只有从传统的教学思想中解放出来，围绕课堂教学目标对课程进行大胆开发和设计，学生才会在课堂上大胆地设想和进行创造，才能最终实现学习的成长与知识的升华.

参 考 文 献

1课程教材研究所，物理课程教材研究开发中心.物理·选修3-1教师教学用书.北京：人民教育出版社，2010.34

2张德启，李新乡，陶洪，王崇光.实验教学研究.北京：科学出版社，2005.99

3王较过.新课程教师读本.西安：陕西师范大学出版社,2006.90

4胡盘新，汤毓骏.普通物理学简明教程.北京：高等教育出版社，2003.48