10.4 电容器的电容 教学设计-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“电容器的电容”，以触控屏玻璃板引入激发兴趣，衔接匀强电场与后续交流电路知识，通过拆解自制电容器、实验探究充放电现象及影响因素搭建支架，构建电容概念与规律。 融合STEAM教育理念，AI绘本预习、8组对比实验突出科学探究，传感器数据图像法与比值定义培养科学思维，触控屏原理及氧化铟锡历史渗透科学态度，为教师提供跨学科方案，助力学生提升实践与探究能力。

电容器的电容教学设计 固安县第一中学 宫晓菲 一、教学背景 1.教材分析 电容器的电容是人教版必修第三册第十章、第4节；是学习匀强电场后的一个重要应用，也是后续学习交流电路和电磁震荡的预备知识。在教材中起着承上启下的作用。课程标准对本节课的要求是，观察常见的电容器，了解电容器的电容，观察电容器的充放电现象，能举例说明电容器的应用。 2.学情分析 高二阶段的学生具备一定的逻辑思维能力与因果认知兴趣，但是其团队合作能力还有待加强。通过之前的学习，学生已经有了初步的电路基础，并且对电场以及电场中的能量变化有了一认识，具备了探究电容器充放电过程原理的基础。但由于学生此时还没有学习过电源的原理，所以他们对于电容器充放电过程原理的理解都具有一些困难。 二、教学重难点 1.教学重点 （1）电容器模型与电容概念的建构； （2）电容器充放电过程的原理 2.教学难点 （1）电容器充放电过程的原理； （2）影响平行板电容器电容大小的因素 三、教学目标 1.物理观念：了解电容器的类型与作用，建构电容的概念； 2.科学思维：通过电容器的拆解制作，构建电容器模型； 3.科学探究：通过对图像的观察与处理描述电容器充放电现象、得出电容定义式与平行板电容器的决定式； 4.科学态度与责任：通过对触控屏原理的了解感受生活处处有物理,体会科学家十年磨一剑的精神，增加爱国主义情怀。 四、教学方法 为帮助学生掌握重点、突破难点，采取讲授法、演示实验法和小组实验法相结合的复合式教学方法。教师主要通过知识讲解、实验演示、启发引导来教。学生主要通过动手操作、讨论、交流、体验、观察、归纳、推理来学。 五、需要做的课前准备 1.预习学案与学生自制电容器材料、导学案； 2.自制教具： 莱顿瓶、电容器实验演示电路板、平行板电容器组； 3.拆解好的电解电容器、笔记本电脑、电压、电流传感器、数据采集器、电容表、投影摄像头 六、教学过程 教学过程基于steam教育理念进行设计，力求在教学过程中渗透科学、技术、工程、艺术、数学五个方面。 1.课前预习 AI生成绘本《莱顿瓶：人类史上首个能“装电”的发明》，学生阅读绘本与课本，完成预习学案，思考并小组讨论如何制作一个能装电的“容器”。 2.课堂引入 在课程的开始，向学生展示能将普通屏幕变为触控屏幕的玻璃板，以此激发学生的认知兴趣，借此引入新课。 3.新课教学 （1）探究一：电容器模型的构建 通过认识电容器、拆解电容器、自制电容器三个关节，引导学生构建电容器模型。这三个环节的设计，有助于学生通过实物抽象出电容器的模型特征，体会从简单到复杂的认知过程，突出教学重点，体现技术与工程的要素。 （2）探究二：观察电容器的充放电现象 改进课本实验，利用自制电容器实验电路板与传感器演示充放电过程中电压与电流的变化情况，利用PHET虚拟实验室模拟现象解解释电容器充放电时电荷的移动情况，电流的方向以及电场的变化情况，以此突破教学难点。 课本实验电路图 改进后的电路图与电路板 传感器演示数据与虚拟实验室 （3）探究三：探究电容的定义式 把传感器通过数据采集器与电脑连接，得出电流随时间变化的图像。直接用积分求出不同电压下电容器所带电荷量的多少，并引导学生用图像法处理数据，得出Q与U成正比的结论。利用不同电容器改变电容，得到的多组数据图像，引导学生用比值定义法定义电容。体现了steam教育理念中数学要素。 （4）探究四：平行板电容器电容的影响因素 自制平行板电容器，设计8组对比实验，以铜箔纸的大小表示不同正对面积S，以透明胶带的层数表示间距d,并设计用油纸代替胶带的一组电容器，使用数字电容表测量8组数据，通过对比分析得出电容器电容的决定式。 4.知识应用：解决新课引入中提出的问题 对触控屏原理及材料的讲解，让学生感受新材料之美以及生活处处有物理。介绍氧化铟锡的制备历史，让学生体会科学家十年磨一剑的精神，鼓励学生志不求易，事不避难，同时培养学生的爱国主义情怀。 5.课堂小结 6.作业设计 分为实践作业、课分层时作业与预习作业 （1）实践作业：用以下材料改进或重新制作电容器，给电容器充电并用电容器点亮LED灯。 （2） 高效课时作业（分层作业） 基础专练 综合提能（50分以上） 高阶突破（70分以上） （3）预习作业 ①阅读课本41页“拓展学习” ②微思考（见学案） ③平行板电容器的两类动态问题 七、板书设计 为帮助学生掌握本节所学知识，采取纲目式和图示式结合的板书设计，这种板书设计层次分明，重点突出、生动形象，有助于学生理解和掌握本节课。 八、教学反思 1.创新设计 本节课第一个创新之处在于将steam教育理念与跨学科理念相融合，以结构与功能观为主线设计教学流程，使学生体会到结构与功能的关系统一。二是将信息技术与物理教学深度融合。通过改进电路自制电路板应用传感器输出数据，并用表格进行处理，使学生感受到多种工具的融合应用。 2.反思改进 探究二观察电容器充放电现象，可以先让学生自己设计电路、在动手连接电路进行实验。学生可以直观的感受到普通电压与电流表示数变化的很快，不方便观察，再进行实验的改进，可以使学生印象更深刻，也更能体会信息技术的使用。 学科网（北京）股份有限公司 $