高中物理人教版2第六章传感器1传感器及其工作原理

《传感器及其工作原理》教学设计一、课标要求从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。因此，新课程标准紧扣时代脉搏，对传感器教学提出明确要求。《课程标准》强调对传感器教学应侧重从技术应用的角度展示物理，强调物理学科与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性。二、设计思想本课的设计思路是通过观看关于我国“月球车”和“勇气号”火星探测器的资料，引出生活中的具体实例，培养学生爱国情感和激发学生学习兴趣，从而引发对传感器工作原理的探究，进入新课。整节课以实验贯穿始终，通过对实验的观察、思考和探究，了解什么是光电传感器、温度传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，并抓住这一共性原理特征，使学生学会利用传感器的工作原理设计、制作简单的自控装置。但由于学生思维能力发展上的不成熟性，还不能成为完全独立的探究主体等特点，本节课的实验探究过程是在教师引导和启发下，学生独立思考、主动探索的过程。教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。三、教学目标1.知识与技能（1）了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义；（2）认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理。2.过程与方法通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。3.情感、态度与价值观体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。四、教学的重点与难点⒈传感器的概念⒉光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理五、教学准备干簧管，磁铁，光敏电阻，热敏电阻，多用电表，红外测体温计，光控摄像头，烧杯1只，发光二极管，发音集成块，小灯泡，手电筒，钨丝，热水，多媒体课件等六、教学方法实验探究法，观察法，归纳法七、教学过程教学过程学生活动（一）引入新课引导学生观看多媒体关于我国“月球车”和“勇气号”火星探测器的资料。问题1：远离我们亿万公里的小小探测器为什么能如此听话地“任人摆布”？回答：遥控。问题2：它为什么有时能自动的避开一些障碍物呢？回答：自动控制。问题3：像这种不必直接接触，就可以控制一些机器或生活设施的事例很多。你在生活中一定遇到过，请你尽可能多的列举一些类似的实例。回答：家用电器的遥控、自动门、自动冲水马桶、声控开关……过渡：要想知道这些自动控制的道理，就要学习一些传感器的知识。今天我们就来共同学习第六章第1节：传感器及其工作原理。（二）新课教学一、传感器设问：什么是传感器呢？演示实验1：干簧管（演示“永磁体控制小灯泡开关”实验）①预先连接好电路，干簧管用纸遮住②用永磁体接触干簧管，观察电路的通断③观察、介绍干簧管的构造问：永磁体靠近干簧管、使之发生了通断作用的原理是什么？答：干簧管内有两个常开软磁合金材料制成的簧片，条形磁体靠近它，簧片被磁化，导致两个相对的部分形成相反的磁极而吸合。结论：感受磁场—使电路通断演示实验2：光控小夜灯教师演示改变光照强度，从而可以改变小夜灯的亮度。结论：感受光强—转变成电流强弱问：03年3、4月份非典肆虐，我们学生每天到校后，学校每天必做的一件事是什么事？答：测体温问：用的什么测量工具？答：测温枪（红外测温仪）演示实验3：测温枪（红外测温仪）学生感受：请几个学生测量体表不同部位的体温。结论：感受温度—转变成电路通断衔接：像我们上面所讨论的干簧管、光控小夜灯、测温枪等它们都是传感器。师生总结传感器概念：传感器是指这样一类元件：它能将感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它按照一定的规则，转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。传感器的优点：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。多媒体展示一些常见的传感器给学生们认识。过渡：制作传感器需要一些元器件，这些元器件必需对具体非电学量比较敏感，下面首先来研究几个对光、热、磁比较敏感的元件。二、传感器的核心元件1、光敏电阻设问：光敏电阻它能把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量的特性？演示实验4：感知光敏电阻的光敏特性①预先连接好电路；②改变照射光敏电阻的光照强度，观察LED的发光变化，同时注意听集成块发出的声音变化；③分析原因，提出猜想：光照增强,光敏电阻的阻值变大。问：我们是不是可以通过实验的方法来探究一下我们提出的猜想是否正确呢？答：可以。学生提出实验方案，并开始实验：学生实验1：探究光敏电阻在不同光照条件下的阻值完成实验：学生用自己提出的方案完成实验结论：光照越强，电阻越小（猜想正确!）（1）特性：光照越强，光敏电阻阻值越小。（2）材料：半导体。（如：硫化镉）（3）导电原理：载流子的移动无光照时，载流子极少，导电性能不好；光照增强，载流子也增多，导电性变好。2、热敏电阻和金属热电阻：（1）金属热电阻：①材料：金属（如：铂）②R-T特性：阻值会随着温度的升高而增大演示实验5：加热钨丝，观察小灯泡高度变化实验现象：加热钨丝，小灯泡变暗实验结论：阻值会随着温度的升高而增大（2）热敏电阻①材料：半导体②R-T特性：阻值会随着温度的升高而减小学生实验2：探究热敏电阻阻值与温度的关系学生用多用电表的欧姆挡分别测量不同温度下热敏电阻的阻值，并得出结论。（3）小结：1、金属热电阻和半导体热敏电阻都可以将温度这个非电学量转换为电阻这个电学量。2、金属热电阻：灵敏度较差，稳定性好，测量范围大；热敏电阻：灵敏度好稳定性较差，测量范围较小3、霍尔元件：（1）材料：半导体（如：砷化铟）（2）工作原理（多媒体展示动画）（3）霍尔电压：（4）霍尔元件能把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量说一说：电容式位移传感器是将什么非电学量转换成什么电学量呢？答：能够把物体的位移这个力学量转换为电容这个电学量。（三）课堂小结1、传感器的概念；2、认识一些制作传感器的核心元件；3、通过这节课的学习让我们认识到：传感器与科学、技术、社会密切相关，它的应用在促进现代社会的发展中起了重要作用。（四）作业布置1、观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？2、实验设计：用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。学生观看资料培养学生爱国情感和激发学生学习兴趣。引导学生联系生活进一步调动他们的学习兴趣。学生观察实验思考实验结论学生观察实验思考实验结论学生亲身感受后更能体会物理就在身边，能激发学习积极性。师生互动培养归纳能力增加学生对传感器的感性认识学生观察思考学生提出猜想培养学生设计实验的能力以及动手的能力、归纳能力载流子概念较抽象借助多媒体动画来加强学生的感性认识学生观察并思考总结师生互动学生观察并思考总结，培养他们的自主学习的能力学生相互讨论思考并回答培养他们的团队合作精神让学生进一步去了解生活中的物理和培养他们的动手能力八、点评本节课依据学生的认知规律组织教学，引入新课从现代科技和生产生活实例入手，设置悬念，提出问题，激发学生兴趣，增强学生的求知欲；在进行“什么是传感器”的教学中注重实验探究，引导学生从三个实验的探究中加以归纳，显示传感器的优越性，