选修32第六章传感器全章教案

1、文档编码 : CM10Q4T7A5M1 HU2D3I10V5P6 ZV4S10X6V6P10个人资料整理 仅限学习使用课题：第一节 传感器及其工作原理 1课时）第 1课时总序第 30个教案 课型：新授课编写时时间：年月日执行时间：年月日教案目标 一）学问与技能 1知道什么是传感器；2明白光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理；3会使用霍尔电压公式；二）过程与方法 通过试验,知道常见传感器的工作原理；三）情感、态度与价值观 通过已有学问在传感器中的应用激发科学探究的爱好；教案重点、难点 重点 熟识各种常见的传感器；明白光敏电阻、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

2、作原理；教案方法 试验法、观看法、归纳法；教案手段 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、投影仪等教案过程 一）引入新课 引导同学看教材 55页“士气号 ”火星探测器的彩色照片；列举生活中的一 些自动把握实例,如遥控器把握电视开关、日光把握路灯的开关、声音强弱 把握走廊照明灯开关等,激发同学学习爱好,引出课题；列举自己知道的自动把握的其他实例；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 演示试验：揭示试验 “隐秘 ”：盒子里用到了一种称为 的元件；“干簧管 ”介绍

3、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；引导同学阅读教材 2、3段,摸索问题：1）什么是传感器？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1 / 15 个人资料整理 仅限学习使用如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并把它们依据确定的规律转化 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 很便利地测量、传输、处理和把握；出示几种常见的传感器,增加同学的感性熟识；为了制作传感器,经常需要一些元器件,下面看几个实例：2光敏电阻 介绍光敏电阻的外形和构造；如图6.1-4；现象：光敏电阻在被光照射时

4、电阻发生明显变化；一般电阻就不会发生变化；引导同学阅读教材57页的内容,摸索问题：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？怎样说明？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 / 15 个人资料整理 仅限学习使用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；3热敏电阻和金属热电阻 引导同学阅读教材 58页有关内容,摸索问题：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

5、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上升而降低；半导体材料的导电性能随温度上升而变好；2）热敏电阻灵敏度高,但化学稳固性较差,测量范畴较小；金属热电 阻的化学稳固性较好,测量范畴较大,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；现象：热敏电阻随着温度的上升电阻发生明显变化；温度越高,电阻值越小；引导同学看教材59页“说一说 ”栏目中的内容；给电容器带上确定的电荷,然后用静电计来检测两板间电势差的变化,即可判定电容的变化；电容式传感器能够把

6、 位移 这个 力学量 转化为电容这个 电学量 ；4霍尔元件引导同学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,就电流的微观表达式为 载流子在磁场中受到的洛伦兹力载流子在洛伦兹力作用下侧移,两个侧面显现电势差,载流子受到的电场力为当达到稳固状态时,洛伦兹力与电场力平稳,即 3 / 15 个人资料整理 仅限学习使用由式得 式中的 nq与导体的材料有关,对于确定的导体,nq是常数；令,就上式可写为 一个确定的霍尔元件的 d、 k、为定值,再保持 I不变,就 UH的变

7、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：1制作传感器需要的敏捷元件光敏电阻、热敏电阻与金属热电阻、霍尔元件等；2光敏电阻的阻值随光的强度增大而减小；光敏电阻将 电阻这个电学量；光学量 转化为3热敏电阻的阻值随温度的上升不愿定减小；有的热敏电阻阻值会随 温度的上升而增大；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；4霍尔元件的霍尔电压公式为,霍尔元件把 磁感应强度这个磁学量 转化为 电压这个电学量；5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

8、阻及其应用【例 1】如以下图为光敏电阻自动计数器的示意图,其中,R2为定值电阻此光电计数器的基本工作原理是 ）A 当有光照射 R1时,信号处理系统获得高电压 B当有光照射 R1时,信号处理系 统获得低电压C信号处理系统每获得一次低电 压就记数一次R1为光敏电阻D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以下图电路中的 A 、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观看欧姆表的示数,以下说法中正确选项 ）A 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 确定是热敏电阻B置入热水中与不置入热水

9、中相比,欧姆表示数不 变化,这只元件确定是定值电阻C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,这只元件确定是光敏电阻D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,这只元件确定是定值电阻霍尔元件及其应用4 / 15 个人资料整理 仅限学习使用【例 3】如以下图,有电流 I流过长方体金属块,金属块宽度为 d,高为 b,有一磁感应强度为 B的匀强磁场垂直于纸面对里,金属块单位体积内的自由电子数为 n,试问金属块上、下表面哪面电势高？电势差是多少？此题描述的是著名的霍尔效应现象）课后记：课题： 其次节传感器的应用 一） 1课时） 第 1 课时总序第 31个教案课型： 新授

10、课 编写时时间：年月 日 执行时间：年月 日教案目标一）学问与技能1明白力传感器在电子秤上的应用；2明白声传感器在话筒上的应用；3明白温度传感器在电熨斗上的应用；二）过程与方法通过试验或演示试验,明白传感器在生产、生活中的应用；三）情感、态度与价值观在明白传感器原理及应用时,知道已学学问在生活、生产、科技社会中的价值,增强学习爱好,培养良好的科学态度；教案重点、难点重点难点各种传感器的应用原理及结构；各种传感器的应用原理及结构；5 / 15 个人资料整理 仅限学习使用教案方法 试验法、观看法、争辩法；教案手段 驻极体话筒的工作电路示教板,示波器,同学电源,电熨斗,日光灯起动 器如干）教案过程

11、一）引入新课 传感器是能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并 把它们依据确定的规律转化成电压、电流等电学量,或转化为电路通断的 一类元件；请大家回忆一下光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物 理量转化为电学量的元件？光敏电阻将 光学量 转化为电阻这个电学量；热敏电阻将温度这个 热学 量转化为电阻这个电学量；霍尔元件把 磁感应强度这个磁学量 转化为 电压这个电学量 ；这节课我们来学习传感器的应用；二）进行新课 1、传感器应用的一般模式 阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图；下面学习几个传感器应用的实例；2力传感器的应用 电子秤 阅读教材 61页最终一段,摸索并回答疑

12、题；1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？2）简述力传感器的工作原理；3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？总结点评,结合板画强调讲解应变片测力原理 如以下图）；应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量；3声传感器的应用 话筒 阅读教材 62页有关内容,摸索并回 答问题；1）话筒的作用是什么？2）说明动圈式话筒的工作原理和 工作过程；3）说明电容式话筒的工作原理和 工作过程；这种话筒的优点是什么？4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？1、话筒的作用是把声音信号转化为电信号；2、动圈式话筒的工作原理是电磁感应现象；膜片接收到声波后引起振 动,连接在膜片上的线圈

13、随着一起振动,线圈在永磁体的磁场里振动从而 产生感应电流 电信号）,感应电流的大小和方向都变化,振幅和频率的变 化都由声波准备,这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中 就发出放大的声音；3、电容式话筒的工作原理：利用电容器充放电形成的充放电电流；薄 金属膜 M和固定电极 N形成一个电容器,被直流电源充电当声波使膜片振6 / 15 个人资料整理 仅限学习使用动时,电容发生变化,电路中形成变化的电流,于是电阻 R两端就输出了与 声音变化规律相同的电压优点：保真度好；4、驻极体话筒的原理同电容式话筒,只是其内部感受声波的是驻极体 塑料薄膜优点：体积小,重量轻,价格廉价,灵敏度高,工作电压低

14、；驻极体话筒利用了电介质的极化现象：将电介质放入电场中,在前后两个表面上会分别显现正电荷与负电荷的现象某些电介质在电场中被极 化后,去掉外加电场,仍然会长期保持被极化的状态,这种材料称为驻极体现象：不同的声波信号,荧光屏上显示的波形不同；说明话筒产生的 电信号是由接收到的声波把握的；3温度传感器的应用 电熨斗 温度传感器是应用最广泛的传感器之一,它能把温度的高低转变成电 信号,通常是利用物体的某一物理性质随温度的变化而转变的特性制成的电熨斗就是靠温度传感器来把握温度的；做试验,观看试验现象；电熨斗就装有双金属片温度传感器；这种传感器的作用是把握电路的通断；投影：电熨斗结构图 如以下图）摸索与争

15、辩：1）常温下,上、下触点应是接触的仍是分别的？当温度过高时,双 金属片将怎样起作用？7 / 15 个人资料整理 仅限学习使用2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,这是如何使 用调温旋钮来实现的？1）常温下,上、下触点应是接触的,但温度过高时,由于双金属片 受热膨胀系数不同,上部金属膨胀大,下部金属膨胀小,就双金属片向下 弯曲,使触点分别,从而切断电源,停止加热温度降低后,双金属片恢 复原状,重新接通电路加热,这样循环进行,起到自动把握温度的作用2）熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度,此时可通过 调温旋钮调剂升降螺丝,升降螺丝带动弹性钢片升降,从而转变触点接触 的难易,达

16、到把握在不同温度的目的三）课堂总结、点评 本节课主要学习了以下几个问题：力传感器的应用 传感器的应用 电子秤声传感器的应用 话筒温度传感器的应用 电熨斗力传感器是把力信号转换成电信号；声传感器是把声音信号转换为电 信号,而温度传感器往往是用来进行自动把握四）实例探究 力传感器的应用【例 1】用如以下图的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的 加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的 压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为 2.0 kg的滑块可无摩擦滑动,两弹簧的另一端分别压在传感器 a、b上,其压力 大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在

17、汽 车上,传感器 b在前,传感器 a在后汽车静止时,传感器 a、b在的示数均 为 10 N 取g=10 ms 2）1）如传感器 a的示数为 14 N、 b的示数为 6.0 N,求此时汽车的加速度大小和方向2）当汽车以怎样的加速度运动时,传感 器a的示数为零温度传感器的应用【例 2】在家用电热灭蚊器中,电热部分主要元件是 PTC 元件, PTC元件是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器,其电阻率 随温度t的变化关系如以下图,由于这种特性,PTC元 件具有发热、保温双重功能对此,以下判定正确的是 ）通电后,其电功领先增大,后减小 通电后,其电功领先减小,后增大当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保

18、持在 t1不变 当其产生的热量与散发的热量相等时,温度保持在变t1和t2之间的某一值不课后记：A B C D8 / 15 个人资料整理 仅限学习使用课题： 第三节传感器的应用 二） 1课时） 第 1课时总序第 32个教案 课型： 新授课 编写时时间：年月 日 执行时间：年月 日教案目标 一）学问与技能 1明白温度传感器在电饭锅和测温仪上的应用；2明白光传感器在鼠标器和火灾报警器上的应用；二）过程与方法 通过试验或演示试验,明白传感器在生产、生活中的应用；三）情感、态度与价值观 在明白传感器原理及应用时,知道已学学问在生活、生产、科技社会 中的价值,增强学习爱好,培养良好的科学态度；教案重点、难

19、点 重点 各种传感器的应用原理及结构；难点各种传感器的应用原理及结构；教案方法 试验法、观看法、争辩法；教案手段 演示用的感温铁氧体,磁铁,电烙铁,运算机的鼠标器,光敏电阻,多 用表,干电池,蜡烛,各种功率的白炽灯等 教案过程 一）引入新课 传感器的应用已经渗透到环境爱惜、交通运输、航天、军事以及家庭生活等各领域例如,空调、电冰箱、微波炉、消毒碗柜等与温度把握相 关的家用电器,几乎都要使用温度传感器光传感器的应用也特别广泛,如电脑上的鼠标器、路灯的自动把握及火灾报警器等这节课我们就来学习温度传感器和光传感器的应用实例；二）进行新课 1、温度传感器的应用 电饭锅 引导同学阅读教材有关内容；1）温

20、度传感器的主要元件是什么？感温铁氧体；2）感温铁氧体的组成物质是什么？氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧 结而成；3）感温铁氧体有何特点？常温下具有铁磁性,能够被磁体吸引,温度达到约性103 ,失去铁磁4）什么是 “ 居里点 ” ？居里点,又称居里温度,即指 观看演示试验：感温铁氧体的特性；103；现象：当感温铁氧体的温度上升到确定数值时,感温铁氧体与磁铁分离；说明温度上升到确定数值时,感温铁氧体的磁性消逝；投影电饭锅的结构示意图；9 / 15 理；引导同学摸索并回答教材个人资料整理仅限学习使用“摸索与争辩 ”中的问题,明白电饭锅的工作原1）开头煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,手

21、松开后,按钮不再复原到图示状态；2）水沸腾后,锅内大致保持 100不变；假如用电饭锅烧水,水沸腾后,锅内保持 100不变,温度低于“居里点 103 ” ,电饭锅不能自动断电；只有水烧干后,温度上升到 103才能自动断电；引导同学连贯地表达电饭锅的工作过程；开头煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再复原到图示状态,就触点接通,电热板通电加热,水沸腾后,由于锅内保持 100不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,连续加热,直到饭熟后,水分被大 M 吸收,锅底温度上升,当温度升至“居里点 103 ” 时,感温磁体失去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体被弹开,触点分别,切断电源,从而停止

22、加热2温度传感器的应用 测温仪引导同学阅读教材,摸索并回答有关问题；1）温度传感器测温仪有何优点？可以远距离读取温度的数值由于温度信号变成电信号后可以远距离传输2）常见的测温元件有哪些？热敏电阻、金属热电阻、热电偶及红外线敏捷元件等3光传感器的应用 鼠标器在工农业生产中经常用到自动把握装置,而设计自动把握装置许多情形下要用到传感器如光电传感器,把光信号转化为电信号,然后对电信号进行放大,再将电信号输入到相应的装置,进而完成相应的自动把握；下面我们学习光传感器的应用实例 鼠标器；引导同学阅读教材有关内容,摸索并回答有关问题；1）机械式鼠标器的内部组成是什么？滚球、滚轴与码盘、红外发射管与红外接收

23、管光传感器,如以下图）豆10 / 15 个人资料整理 仅限学习使用品多一2）简述机械式鼠标器的工作原理；鼠标器移动时,滚球运动通过轴带动两个码盘转动,红外接收管就收 到断续的红外线脉冲,输出相应的电脉冲信号,运算机分别统计两个方向 的脉冲信号,红外接收管处理后就使屏幕上的光标产生相应的位移；4光传感器的应用 火灾报警器 许多会议室、宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器,火灾报警器是 光传感器应用的又一实例；引导同学阅读教材有关内容,摸索并回答有关问题；1）以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例,简述其工作原 理；报警器带孔的罩子内装有发光二极管 LED 、光电三极管和不透亮的挡 板平常,光电

24、三极管收不到 LED 发出的光,显现高电阻状态烟雾进入 罩内后对光有散射作用,使部分光线照射到光电三极管上,其电阻变小与传感器连接的电路检测出这种变化,就会发出警报试验做试验,记录试验现象；三）课堂总结、点评 本节课主要学习了以下几个问题：电饭锅传感器温度传感器测温仪的应用光传感器鼠标器火灾报警器各种传感器广泛应用于人们日常生活、生产中,如空调、电冰箱、电 饭堡、火灾报警器、路灯自动把握、电脑鼠标器等传感器把所感受到的 物理量,如力、热、磁、光、声等,转换成便于测量的电压、电流等,与 电路相结合达到自动把握的目的四）实例探究11 / 15 个人资料整理 仅限学习使用温度传感器的应用【例 1】如

25、图甲为在温度为10左右的环境中工作的某自动恒温箱原理简图,箱内的电阻R1=20 k,R2= 10 k, R3= 40 k,Rt为热敏电阻,它的电阻随温度变化的图线如图乙所示当a、b端电压 Uab0时,电压鉴别器使S断开,停止加热,恒温箱内的温度恒定在_光传感器的应用【例 2】如以下图为一试验小车中利用光电脉冲测量车速和行程的装置示意图； A为光源, B为光电接收器,A、B均固定在车身上,C为小车的车轮, D为与 C同轴相连的齿轮；车轮转动时,A发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号,由电子电路记录和显示；如试验显示单位时间内脉冲数为n,累计脉冲数为 N,就要测

26、出小车的速度和行程仍必需测量的物理量和数据是,小车速度的表达式为 v= ；行程的表达式为= ；答案：车轮的半径R和齿轮齿数 P；课后记：12 / 15 个人资料整理 仅限学习使用课题： 第四节传感器的应用实例 1课时） 第 1课时 总序第 33 个教案 课型： 新授课 编写时时间：年月 日 执行时间：年月 日教案目标 一）学问与技能 1明白两个试验的基本原理；2通过试验,加深对传感器作用的体会,培养自己的动手才能；二）过程与方法 通过试验培养动手才能,体会传感器在实际中的应用；三）情感、态度与价值观 在试验中通过动手组装和调试,增强理论联系实际的意识,激发学习 爱好,培养良好的科学态度；教案重

27、点、难点 重点难点1明白斯密特触发器的工作特点,能够分析光控电路的工作原理；2温度报警器的电路工作原理；光控电路和温度报警器电路的工作原理；教案方法 试验法、观看法、争辩法；教案手段 试验过程中用到的有关器材、元器件等,由试验室统一预备教案过程 一）引入新课 随着人们生活水平的提高,传感器在工农业生产中的应用越来越广泛,如走廊里的声、光控开关、温度报警器、孵小鸡用的恒温箱、路灯的自 动把握、银行门口的自动门等,都用到了传感器传感器的工作离不开电 子电路,传感器只是把非电学量转换成电学量,对电学量的放大,处理均 是通过电子元件组成的电路来完成的这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器；二）进行

28、新课 试验 1、光控开关1试验原理及学问预备 投影）如以下图光控电路,用发光二极 管LED 仿照路灯, RG为光敏电阻, R1的最大电k阻为 51 k,R2为330 ,试分析其工作原理白天,光强度较大,光敏电阻 RG电阻值较 小,加在斯密特触发器 A端的电压较低,就输出端 Y 输出高电平,发光二极管LED 不导通；13 / 15 个人资料整理 仅限学习使用当天色暗到确定程度时,RG的阻值增大到确定值,斯密特触发器的输入端 A的电压上升到某个值 1.6V ）,输出端 Y 突然从高电平跳到低电平,就发 光二极管 LED 导通发光 相当于路灯亮了）,这样就达到了使路灯天明熄灭,天暗自动开启的目的1）要想在天更暗时路灯才会亮,应当把 R1的阻值调大些仍是调小些？为什么？应当把 R1的阻值调大些,这样要使斯密特触发器的输入端 A电压达到某 个值 如1.6V,就需要 RG的阻值达到更大,即天色更暗；2）用白炽灯仿照路灯,为何要用到继电器？由于集成电路答应通过的电流较小,要用白炽灯泡仿照路灯,就要使 用继电器来启闭工作电路投影）如以下图电磁继电器工作电路,图中虚线框内即为电磁继电器,D为动触点, E为静触点试分析电磁继电器的工作原理当线圈A中通电时,铁芯中产生磁场,吸引衔铁 下与 E接触,将工作电路