高中物理6.1传感器及其工作原理教案人教版选修32

1、 /56.1传感器及其工作原理教学目标一知识与技能.知道什么是传感器。了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。IB会使用霍尔电压公式UHkd二过程与方法通过实验，知道常见传感器的工作原理。三情感、态度与价值观通过已有知识在传感器中的应用激发科学探究的兴趣。教学重点、难点重点认识各种常见的传感器；了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。难点光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。教学方法实验法、观察法、归纳法。教学手段磁铁、干簧管、各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯、投影仪等教学过程一弓I入新课引导学生看教材55页“勇气号火星探测器的彩色照片；列举生

2、活中的一些自动控制实例，如遥控器控制电视开关、日光控制路灯的开关、声音强弱控制走廊照明灯开关等，激发学生学习兴趣，引出课题。列举自己知道的自动控制的其他实例。如当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开等等。二进行新课1、什么是传感器演示实验：壮四山11小畫予川的曲出一金小灯泡.丈*卜注祈杆头、*是把筑钛卩救MJt于上审灯泡就会呢圮把破抉非,灯泡蹲灭.盍子整冇什北禅齣歩覽*扌雄去现这样的規拿？揭示实验“奥秘：盒子里用到了一种称为“干簧管的元件。介绍干簧管的构造和工作原理，干簧管是一种能够感知磁场的传感器。引导学生阅读教材2、3段，思考问题:1什么是传感器

3、?2传感器的作用是什么?1传感器是指这样一类元件：它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。2传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。|曲IJJtttllfll出示几种常见的传感器，增加学生的感性认识。为了制作传感器，常常需要一些元器件，下面看几个实例:.光敏电阻介绍光敏电阻的外形和构造。如图6.1-4。芍一只北軾电池披钊$ffl电农的网皤.电區M内勺按无的黒射下*电阻僅料有F丸？刚手*遽児时电阻值义星步少？用阳总J14*障舟呢？報用亠只#适的电也.小心地把电flfi

4、t面的漆层嫁去一屿侵里面妁爭电廉髯出来播愛光魅童隆上i塞脸牯果初网吗？甲此姑电书金州耳墟中.电朗佈很CJt*W卜.电阻血眾咖mi5理寮朮统电魅的齐性现象：光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。普通电阻那么不会发生变化。引导学生阅读教材57页的内容，思考问题：1光敏电阻的电阻率与什么有关？2光敏电阻受到光照时会发生什么变化？怎样解释？3光敏电阻能够将什么量转化为什么量？1光敏电阻的电阻率与光照强度有关。2光敏电阻受到光照时电阻会变小。硫化镉是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多，导电性能变好。3光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。热敏电阻和金属热电阻

5、引导学生阅读教材58页有关内容，思考问题：1金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同？2热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点？3热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量？1金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。金属导体的导电性能随温度升高而降低；半导体材料的导电性能随温度升高而变好。2热敏电阻灵敏度高，但化学稳定性较差，测量X围较小；金属热电阻的化学稳定性较好，测量X围较大，但灵敏度交差。3热敏电阻或金属热电阻能够将热学量转化为电阻这个电学量。仿理图析示的寿法，牯一只站敏电魁握到$用电农們两螭电农珂到欧萍静上.注总遨择追序的借準.分別用于郭卒水去改娈娱瓠电轉屿爰

6、履*珥条电祖能町变优情氓现象：热敏电阻随着温度的升高电阻发生明显变化。温度越高，电阻值越小。引导学生看教材59页“说一说栏目中的内容。T兒一说当K谢曲带书左右方柯議生愷棒母壮仆紀赧隨乏在电當崔两忸收巧闻務动.用什么方法可以检測电显却交比？给电容器带上一定的电荷，然后用静电计来检测两板间电势差的变化，即可判断电容的变化。电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。.霍尔元件引导学生阅读教材关于霍尔元件的内容。推导霍尔电压的公式。设载流子的电荷量为q,沿电流方向定向运动的平均速率为v，单位体积内自由移动的载流子数为n,垂直电流方向导体板的横向宽度为a,那么电流的微观表达式为Inqadv载

7、流子在磁场中受到的洛伦兹力fqvB载流子在洛伦兹力作用下侧移，两个侧面出现电势差，载流子受到的电场力为Fqba当达到稳定状态时，洛伦兹力与电场力平衡，即qvBqU-HaIB由式得UHnqd1式中的nq与导体的材料有关，对于确定的导体，nq是常数。令k，那么上式可写nq为Uhk巴d一个确定的霍尔元件的d、k、为定值，再保持I不变，那么UH的变化就与B成正比。这样，霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。三课堂总结、点评本节课主要学习了以下几个问题：制作传感器需要的敏感元件光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等。光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小。光敏电阻将光学量转化为电阻这个

8、电学量。热敏电阻的阻值随温度的升高不一定减小。有的热敏电阻阻值会随温度的升高而增大。热敏电阻或金属热电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。IB霍尔元件的霍尔电压公式为UHk，霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电d压这个电学量。电容式传感器能够把位移这个力学量转化为电容这个电学量。四实例探究光敏电阻及其应用R为光敏电阻，艮为定值电阻此光例1如下图为光敏电阻自动计数器的示意图，其中电计数器的基本工作原理是当有光照射R时，信号处理系统获得高电压当有光照射R时，信号处理系统获得低电压信号处理系统每获得一次低电压就记数一次信号处理系统每获得一次高电压就记数一次热敏电阻及其应用例2有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件，将这三只元件分别接入如下图电路中的A、B两点后，用黑纸包住元件或者把元件置入热水中，观察欧姆表的示数，以下说法中正确的选项是置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数变化较大，这只元件一定是热敏电阻置入热水中与不置入热水中相比，欧姆表示数不变化，这只元件一定是定值电阻用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数变化较大，这只兀件一定是光敏电阻用黑纸包住元件与不用黑纸包住元件相比，欧姆表示数相同，这只元件