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视频标签:电容器的放电过程
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视频课题:物理教科版高中选修3-1《用传感器观察电容器的放电过程》说课视频_四川省成都
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物理教科版高中选修3-1《用传感器观察电容器的放电过程》说课视频_四川省成都说课稿 - 副本
1.6 用传感器观察电容器的放电过程
大家好,我是来自成都列五中学的高博遥。我今天说课的题目是《用传感器观察电容器的放电过程》,我将以以下六个部分做说明。
一、教材分析
本节课是教科版高中物理选修3-1第一章第6节《电容器》中的实验,这节的两个重难点分别是电容器的充放电和电容的概念及定义式。电容器的有关知识点在整个电磁学中贯穿始终,在静电场、恒定电流和电磁感应等知识模块均有应用。由于电容器的充放电过程短暂、电容的概念又抽象难以理解,所以在第6节新课的教学过程中进行本实验,观察电容器的放电过程可以帮助学生理解电容的概念、掌握电容器的充放电方法。
二、实验教学目标
知识与技能
1.掌握给电容器充放电的方法;
2.掌握由I-t图估算电荷量的方法;
3.理解电容的定义式,理解比值定义法的原理。
过程与方法
1.经历实验设计的过程;
2.通过分组实验,提高动手能力、协作意识和解决实际问题的能力;
情感、态度与价值观
1.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神;
2.学会与他人合作、交流,具有团队意识和团队精神;
3.体会图像的面积这一计算方法所蕴含的物理科学方法。
三、实验内容设计
由于以前的教学器材的局限性,教材并没有给出测定电容器的带电量的实验方法。一般可以采取以下两种实验方法,定性研究电容器的带电量和放电电流的方向。在电容器放电电路中,接入小灯泡。放电过程中,可以观察到小灯泡有闪亮的过程,证明电容器带上了电且有了放电过程。亦或者在电容器放电电路中,接入灵敏的电流表。在放电过程中,可以观察到电流表指针的偏转,且可以读出放电电流的方向。这两种常规实验方法的弊端在于,一是只能定性研究,无法定量计算;二是过程太过于短暂,一般放电过程只有零点几秒钟。
利用电流传感器记录电容器的放电过程,以电流随时间变化图形的形式呈现出来,可以让学生直观感受放电电流的大小变化。由于放电过程非常短暂,可以设计放电电路串联一个电阻,延长放电时间,减小放电电流大小。
通过计算图线下所围成的面积求出电容器在充电结束时所带的电荷量,实现了电容器带电量的定量计算。进而改变电容器的充电电压定量得到电容器两端电压和电荷量的关系,得出电容的定义式,层层递进,得出一系列实验结论,辅助新课教学过程,强化课本教学内容。
学生稳压电源、电容(470uF或1000uF)、电流传感器、数据采集器(需配套DIS实验系统)、单刀双掷开关、滑动变阻器(20欧)、导线
五、实验教学过程
1.学生自主交流合作,设计实验方案
将实验的第一个目的——观察电容器的放电过程交给学生,让学生根据该实验目的设计实验电路图,也可引导学生尝试不同的实验电路图,选择不同规格的元件,观察实验现象后进行讨论对比,最后分析确定最终的实验电路。
2.得到放电图像
连接电路,调整电流传感器的测量参数,记录电容器的放电过程。将学生经过探究获得的I-t图像传输到教师计算机上,让学生进行交流,总结共性认识,教师点评结果。
具体的实验操作如下,按实验电路图链接好电路。设置DIS实验系统参数。由于放电过程短暂,采样频率必须很高才能记录出来数据,可设置采样频率为500Hz。新建图像,X轴为时间,Y轴为电流。点击开始
电容器直接放电,可观察到放电时间约为0.02s。接入电阻的放电电路,可观察到放电时间约为0.3s,极大的延长了放电时间便于观察,且减小放电电流大小避免烧坏器材。
3.实验数据分析
结合I-t图像,引导学生思考:从理论上分析,图像下面所围成的“面积”有什么物理意义?(可类比v-t图像)如何计算出这一“面积”?(在
计算机页面添加坐标网格背景,引导学生估算电容器所带电荷量的大小。)根据电容的定义式 估算电容器的电容。
4.电容的定义式的再理解
观察不同电压对应的电荷量的关系,体会电容的定义式的物理意义。分别将充电电压选择为4V、8V、12V、16V,再获得相应的电容器的放电图像。可先定性观察四个图像的形态是否相似,不同充电电压下放电电流大小有什么联系。通过图像面积,分别估算出四次实验中电容器充电后所带的电荷量,并填写在下列表中。
通过对上述问题的思考和计算分析,学生不难得到,对同一电容器而言,在实验误差范围内,
是一个常量,在此基础上给出电容的定义式
,也可以换一个其他容量的电容器进行实验,以得到不同的电容器的比值不同的结论,强化电容的概念。
5.误差分析
引导学生从实验原理、过程、数据处理方法等方面进行误差分析。
六、实验效果评价
1.采用“分组合作探究的学习模式”进行教学,体现以学生为主体,教师为主导的教学理念,有利于培养学生的动手实践能力和科学的探究思维,实验的结论与教学内容环环相扣,对教学起到了良好的辅助作用。
2.通过对传统实验的改进,以及与新兴的实验技术相结合,学生的探究情绪高涨,实验的效率高,体现出学生对科学和实验的学习热情。
以上就是我本次说课的全部内容,感谢各位评委老师提出宝贵意见,谢谢。
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