自制电容器在物理教学中的应用

张太锐

[摘 要]物理是一门建立在实验基础上的自然科学，实验器材是物理课堂教学中的常用教具。教师在物理教学中可利用生活中的废弃物品和手边的工具开发一些实验器材，以弥补学校实验器材的不足，同时也能激发学生的学习兴趣，增强实验效果。文章结合教学实践，介绍了一种电容器的制作及其在物理教学中的应用。

[关键词]自制电容器;废弃品;演示实验;激发兴趣

[中图分类号]    G633.7        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2020）20-0055-02

人教版选修3-1第一章《静电场》第8节《电容器的电容》是电学中比较重要的一节课，本节课的三维目标要求学生知道电容器的概念，认识常见电容器，通过实验感知电容器的充放电现象。电容器在各种电子仪器中都有广泛的应用，但是由于学生很少打开电器观察其内容结构，所以学生对电容器只有初步模糊的认识。鉴于上述原因，为了激发学生的学习兴趣，增强实验效果，有必要组织学生自制电容器，让学生直观认识电容器的外形、两个极板、填充介质，并且让学生直观感受电容器的充放电过程。学生通过经历电容器的制作过程，对电容器的了解就比较透彻，从而提高教学效果。

一、电容器的制作

1.材料准备

废弃的相同规格的大号饮料杯三个，废弃的相同大小的易拉罐两个，小圆铁球一个，导线两根，废弃的1米长PVC管一根，一块毛皮，一把剪刀（如图1）。

2.制作原理

参照平行板电容器和聚丙烯固体电容器的结构，两个剪好的易拉罐金属片就是两个金属极板，中间的大号饮料瓶相当于两个金属极板间的填充介质。一根导线连接圆铁球和其中一个易拉罐作为一极A，另外一根导线接另外一个易拉罐作为另一极B。三个大号饮料杯紧扣在一起也基本实现了电容器极板间的密闭状态。利用毛皮摩擦PVC管使其带上大量电荷，并与自制电容器的一极A充分接触，使其充上电。

3.制作过程

（1）将两个废弃易拉罐剪去头尾，只留中间部分。

（2）把剪好的两片易拉罐金属片分别钻眼接上导线。

（3）将其中一个易拉罐金属片铺在最外层大号饮料杯里，紧接着放第二个大号饮料杯，压紧刚铺好的易拉罐;再放另一片易拉罐金属片在第二个大号饮料杯里铺好，接着放第三个大号饮料杯将铺好的第二片易拉罐金属片压紧。将连接最里面易拉罐金属片的导线接圆铁球，并将铁球固定在大号饮料瓶杯盖中央处。将与最外侧易拉罐金属片连接的导线引出。

这样，自制电容器就制作好了（如图2）。

二、自制电容器在教学中的应用和效果

在《电容器的电容》这一节引入新课时，笔者把自制的电容器放在讲桌上，立马引来了学生好奇的目光，有的学生说它很漂亮，像个艺术品。笔者先不告诉学生这是一个电容器，而是先请一位学生上台来用准备好的毛皮摩擦PVC 管使其带上大量电荷，并立即将其与自制电容器的A极（最上端的圆铁球）充分接触，给自制电容器充电，这时会听到“啪啪”的响声。

重复上述步骤七、八次，使电容器充上足够的电荷。学生对这些响声相当好奇。都想知道这到底是什么东西。带着神秘感，笔者又请另一位同学上台来。引导他将左手手指和右手手指同时接触电容器的两个极（圆铁球和引出的另一根导线），这时人体就充当了导体，负极板多余的电子就会通过人体转移到正极板，这时人会感受到强烈的电击现象。参与演示实验的学生说，当电流迅速流过他身体的时候，他体会到了心动的感觉。这时所有学生都想上台来体验这种心动的感觉。鉴于这种情况，笔者起用了手摇式感应起电机给电容器充上大量电荷，让十位学生同时上台来手牵着手，一起体会这种被电击的心动的感觉。这样几拨下来，所有学生都亲身体验到了电容器的充放电现象。

这时，笔者再告知学生这是老师自制的电容器，学生都投来了崇拜的眼神。然后笔者再请一位学生上台来将自制电容器轻轻拆开，让学生直观认识电容器的结构。告知学生其实物理课堂中用到的这些像电容器一样的小的实验器具是可以自己制作的，鼓励他们在课余时间多查阅一些相关资料，多动脑思考，动手设计一些有用的小“作品”。

三、评价

自制教具是教师和学生利用简便易行的方法，就地取材，自己动手制作的教具。自制教具在教学中可以发挥重要的作用。从改革教学方法角度来看，它会比一般教具更有使用价值。笔者认为，在物理教学过程中，演示实验是不可缺少的一部分，利用废弃品自制教具做演示实验更贴近教学实际，能让学生有更直接的感触。本教具制作过程比较简单，易操作，可以组织学生在课余时间以小组为单位，自行制作。在制作教具过程中，将废弃的大口饮料杯、易拉罐回收利用，让学生深刻体会到知识与创新可以变废为宝，从而真正体会到创新带来的快乐。同时培养学生的物理观念、物理创新意识、思维能力和组织协调能力，提升学生的科学态度和责任，这也正符合新一轮课程改革中提出的培养学生物理学科核心素养的要求，这也正是我们物理教学的真正目的。

[   参   考   文   献   ]

[1]  黄鹏，王胜华.自制教具演示凸透镜对光路的会聚[J].物理教学探讨，2014（7）：58-59.

[2]  刘炳昇.继承传统 开发自制教具的创新教育功能（下）[J].教学仪器与实验，2013（2）：3-5.

[3]  人民教育出版社，课程教材研究所.普通高中課程标准实验教科书·物理（选修3-1）[M].北京：人民教育出版社，2017.

[4]  中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[5]  张卫芬.自制教具赏析例谈[J].中学物理，2013（10）：31-32.

（责任编辑 易志毅）