2024-2025学年新教材高中物理 第5章 传感器 2 常见传感器的工作原理及应用（1）教案 新人教版选择性必修第二册

2024-2025学年新教材高中物理第5章传感器2常见传感器的工作原理及应用（1）教案新人教版选择性必修第二册授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间教学内容本节课的教学内容来自于2024-2025学年新教材高中物理第5章《传感器》的第2节《常见传感器的工作原理及应用（1）》。本节课的主要内容有：

1.学习并了解各种传感器的构造、工作原理及特性；

2.掌握传感器在日常生活和工业中的应用；

3.通过对传感器的了解和应用，培养学生的实践能力和创新意识。

本节课的教学重点是让学生掌握常见传感器的工作原理及应用，教学难点是理解传感器的工作原理和在实际中的应用。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括物理观念、科学思维、科学探究和科学态度四个方面。

1.物理观念：通过学习，使学生能够建立关于传感器的正确物理观念，理解传感器的工作原理和特性，认识到传感器在生活中的重要作用。

2.科学思维：培养学生运用科学思维方法分析传感器的工作原理，通过观察、实验等手段探索传感器的工作规律，提高学生的逻辑思维和创新思维能力。

3.科学探究：鼓励学生积极参与实验和实践活动，通过动手操作、观察现象、分析问题，提高学生运用科学方法解决问题的能力。

4.科学态度：培养学生对待科学事物的严谨态度，勇于质疑、乐于探究、善于合作，激发学生对物理学科的兴趣和热爱。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：学生在之前的物理学习中，已经掌握了基本的物理概念和实验技能，对电路、电压、电流等基本知识有了一定的了解。此外，学生还掌握了简单的探究方法，能够通过实验和观察来分析问题。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：对于物理学科，大部分学生具有较强的学习兴趣，尤其是对实验和实践环节。学生在学习能力上，具备一定的逻辑思维和分析问题的能力，但部分学生在面对复杂的原理和实际应用时，可能会感到难以理解。在学习风格上，学生偏爱通过实验和实际操作来学习，对于理论性的知识，需要通过实例来更好地理解和掌握。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在学习本节内容时，学生可能遇到的困难和挑战主要有：一是传感器的工作原理涉及到电路和电子学知识，部分学生可能对这些知识掌握不足；二是传感器在实际应用中的案例分析，需要学生将理论知识与实际情境结合，这对学生提出了较高的要求。此外，学生在理解传感器的工作原理和实际应用之间的关系时，可能存在一定的困难。教学方法与策略1.教学方法：为了达到本节课的核心素养目标，我将采用讲授法、讨论法、案例研究法和项目导向学习法等教学方法。讲授法用于向学生传授传感器的基本概念和工作原理，讨论法用于促进学生对传感器应用的深入思考，案例研究法用于分析传感器在现实生活中的具体应用，项目导向学习法用于培养学生的实践能力和创新意识。

2.教学活动设计：

a.导入环节：通过展示生活中常见的传感器实例，如温度传感器、光线传感器等，引发学生对传感器的兴趣，激发学生的学习动机。

b.讲授环节：在讲解传感器的基本概念和工作原理时，结合具体示例，如红外线传感器在电视遥控器中的应用，以便学生更好地理解和掌握。

c.讨论环节：组织学生就传感器在日常生活和工业中的应用进行分组讨论，鼓励学生分享自己的见解和发现，以提高学生的科学思维和科学探究能力。

d.案例研究环节：选取典型的传感器应用案例，如智能家居系统中的传感器应用，让学生分析传感器在案例中的作用和价值，培养学生的实践能力和创新意识。

e.项目导向学习环节：为学生提供传感器应用的创意项目，如设计一个简易的自动灌溉系统，引导学生动手实践，将理论知识应用于实际情境中。

3.教学媒体和资源：为了提高教学效果，我将使用PPT、视频、在线工具等多种教学媒体和资源。

a.PPT：制作包含丰富图片、图表和动画的PPT，以便生动、直观地展示传感器的相关知识，提高学生的学习兴趣。

b.视频：播放有关传感器工作原理和应用的视频，让学生更直观地了解传感器的工作过程，有助于学生对知识的理解和记忆。

c.在线工具：利用在线工具，如虚拟实验室，让学生模拟传感器的工作过程，进行实时实验，提高学生的实践能力。

d.实物道具：准备一些实际的传感器设备，如温度传感器、光线传感器等，让学生亲手操作，增强学生的实践体验。教学过程设计1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对传感器的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道传感器是什么吗？它与我们的生活有什么关系？”

展示一些关于传感器的图片或视频片段，让学生初步感受传感器在现实生活中的应用和重要性。

简短介绍传感器的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.传感器基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解传感器的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解传感器的定义，包括其主要组成元素或结构。

详细介绍传感器的基本组成部分或功能，使用图表或示意图帮助学生理解。

3.传感器案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解传感器的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的传感器应用案例进行分析。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解传感器在现实生活中的多样性或复杂性。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用传感器解决实际问题。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与传感器相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对传感器的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调传感器的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括传感器的基本概念、组成部分、案例分析等。

强调传感器在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用传感器。

布置课后作业：让学生撰写一篇关于传感器的短文或报告，以巩固学习效果。知识点梳理本节课的教学内容主要涉及传感器的分类、工作原理及其应用。以下是本节课的知识点梳理：

1.传感器的基本概念

-传感器的定义：传感器是一种能够感受非电学量并将其转换为电学量的装置。

-传感器的组成：传感器通常由敏感元件、转换元件和输出电路组成。

2.传感器的分类

-温度传感器：测量温度的传感器，如热电偶、热敏电阻等。

-压力传感器：测量压力的传感器，如应变片、压电传感器等。

-光线传感器：测量光线的传感器，如光敏电阻、光电二极管等。

-湿度传感器：测量湿度的传感器，如电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等。

-其他传感器：如声音传感器、红外线传感器、超声波传感器等。

3.传感器的工作原理

-物理传感器：利用物理效应，如热电效应、电磁效应等，将非电学量转换为电学量。

-化学传感器：利用化学效应，如化学反应、电化学反应等，将非电学量转换为电学量。

-生物传感器：利用生物组织或生物分子，如酶、细胞等，将生物量转换为电学量。

4.传感器的基本特性

-量程：传感器能够测量的最大和最小值。

-灵敏度：传感器对被测量变化的反应程度。

-迟滞：传感器输出信号的变化与被测量变化之间的时间差。

-线性度：传感器输出信号与被测量之间的线性关系。

-稳定性：传感器在长时间使用过程中的性能变化。

5.传感器的应用

-工业领域：传感器在工业生产中用于监测和控制各种物理量，如温度、压力、流量等。

-家居领域：传感器在智能家居系统中用于环境监测、安全报警等。

-医疗领域：传感器在医疗设备中用于生命体征监测、诊断疾病等。

-交通领域：传感器在汽车、火车等交通工具中用于安全监测、控制系统等。

-环境监测：传感器用于监测空气质量、水质等环境指标。

6.传感器的选择与使用

-选择原则：根据实际需求选择合适的传感器，考虑传感器的特性、价格、可靠性等因素。

-使用方法：正确连接传感器与电路，调整传感器的参数，进行校准和测试，确保传感器的正常工作。作业布置与反馈1.作业布置

本节课结束后，为了帮助学生巩固所学知识，提高学生的实际应用能力，布置以下作业：

（1）阅读教材第5章关于传感器的相关内容，了解传感器的分类、工作原理及其应用。

（2）结合生活实际，举例说明传感器的应用，如智能家居、工业生产、医疗设备等。

（3）分析传感器的优缺点，如灵敏度、迟滞、线性度、稳定性等，并简要说明其在实际应用中的选择依据。

（4）设计一个简单的传感器应用项目，如制作一个简易的自动灌溉系统，或设计一个传感器在汽车上的应用案例。

2.作业反馈

（1）及时批改学生的作业，注意作业的质量和学生的掌握情况。

（2）针对学生作业中出现的问题，如知识点掌握不牢固、作业思路不清晰等，给予具体的改进建议。

（3）鼓励学生在作业中发挥自己的创新思维，对于有创意的作业，给予表扬和鼓励。

（4）与学生进行沟通交流，了解学生在作业完成过程中遇到的困难和问题，提供帮助和指导。

（5）根据学生的作业表现，调整教学方法和策略，以更好地满足学生的学习需求。内容逻辑关系1.传感器的基本概念

本文重点：传感器的定义、组成、作用。

板书设计：

-传感器：感受非电学量并将其转换为电学量的装置。

-组成：敏感元件、转换元件、输出电路。

-作用：测量、控制、监测。

2.传感器的分类

本文重点：温度传感器、压力传感器、光线传感器、湿度传感器、其他传感器。

板书设计：

-温度传感器：热电偶、热敏电阻。

-压力传感器：应变片、压电传感器。

-光线传感器：光敏电阻、光电二极管。

-湿度传感器：电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器。

-其他传感器：声音传感器、红外线传感器、超声波传感器等。

3.传感器的工作原理

本文重点：物理传感器、化学传感器、生物传感器。

板书设计：

-物理传感器：利用物理效应，如热电效应、电磁效应等。

-化学传感器：利用化学效应，如化学反应、电化学反应等。

-生物传感器：利用生物组织或生物分子，如酶、细胞等。

4.传感器的基本特性

本文重点：量程、灵敏度、迟滞、线性度、稳定性。

板书设计：

-量程：最大和最小值。

-灵敏度：反应程度。

-迟滞：时间差。

-线性度：线性关系。

-稳定性：长时间使用过程中的性能变化。

5.传感器的应用

本文重点：工业领域、家居领域、医疗领域、交通领域、环境监测。

板书设计：

-工业领域：监测和控制各种物理量。

-家居领域：环境监测、安全报警。

-医疗领域：生命体征监测、诊断疾病。

-交通领域：安全监测、控制系统。

-环境监测：空气质量、水质等。

6.传感器的选择与使用

本文重点：选择原则、使用方法、校准和测试。

板书设计：

-选择原则：考虑特性、价格、可靠性等因素。

-使用方法：正确连接、调整参数、确保正常工作。

-校准和测试：确保传感器准确性和稳定性。教学反思与总结1.教学反思：

在教学过程中，我采用了讲授法、讨论法、案例研究法和项目导向学习法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和参与度。我发现，通过实际案例分析，学生能够更好地理解传感器的工作原理和应用，而项目导向学习法则有助于培养学生的实践能力和创新意识。然而，在课堂管理方面，我需要进一步提高对学生的关注和指导，确保每位学生都能积极参与课堂讨论和实践活动。

2.教学总结：

本节课的教学效果整体上是比较好的。学生对传感器的基本概念、分类和工作原理有了较为清晰的了解，并能通过案例分析，深入理解传感器在实际应用中的特性和重要性。此外，通过小组讨论和课堂展示，学生的表达能力和团队合作能力得到了锻炼。然而，部分学生在理解传感器的工作原理和实际应用之间的关系时，仍存在一定的困难，需要进一步的指导和帮助。

针对教学中存在的问题和不足，我提出以下改进措施和建议：

首先，在教学过程中，我将继续加强对学生的个别关注和指导，确保每位学生都能跟上课堂进度，理解传感器的工作原理和应用。其次，我将提供更多的实践机会，让学生通过动手操作和实验，更深入地了解传感器的工作原理和特性。最后，我将鼓励学生积极参与课堂讨论和实践活动，培养学生的科学思维和科学探究能力。典型例题讲解1.例题一：温度传感器的选择

【题目】设计一个简单的温度监测系统，需要选择合适的温度传感器。请根据以下条件选择合适的传感器，并说明原因。

条件：测量范围为-20℃至100℃，精度要求为±1℃，响应时间小于1秒。

【答案】可以选择热电偶作为温度传感器，因为热电偶具有较宽的测量范围，能够满足-20℃至100℃的测量要求。同时，热电偶具有较高的精度，能够达到±1℃的要求。此外，热电偶的响应时间较短，能够满足小于1秒的要求。

2.例题二：压力传感器的灵敏度计算

【题目】已知一个压力传感器的量程为0至100kPa，灵敏度为1mV/V。当压力为50kPa时，计算传感器的输出电压。

【答案】传感器的输出电压计算公式为：输出电压=灵敏度×压力。将给定的数值代入公式，得到输出电压=1mV/V×50kPa=50mV。

3.例题三：光线传感器的特性分析

【题目】分析光敏电阻的特性，并说明其应用。

【答案】光敏电阻的特性是：当光线强度增加时，其电阻值降低；当光线强度减少时，其电阻值增加。光敏电阻可以应用于