2024-2025学年新教材高中物理 第5章 传感器 3 利用传感器制作简单的自动控制装置教案 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3利用传感器制作简单的自动控制装置教案新人教版选择性必修第二册学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析本节课为人教版选择性必修第二册高中物理第5章“传感器”的第三节内容，主题是“利用传感器制作简单的自动控制装置”。这一节内容是在学生学习了传感器的基本原理和常见传感器的使用方法之后，进一步深入探究传感器在实际应用中的具体实践。通过本节课的学习，学生将能够理解自动控制的基本原理，掌握简单自动控制装置的制作方法，并能够分析实际生活中的自动控制实例。本节课内容与学生的日常生活紧密相连，能够激发学生的学习兴趣，提高他们理论联系实际的能力。核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要分为三个维度：科学探究能力、证据意识与逻辑推理能力，以及模型建构与创新意识。

首先，通过设计实验和观察现象，培养学生运用科学方法进行探究的能力。学生将在实验中收集数据、处理信息，从而培养他们的证据意识，并能运用逻辑推理能力分析实验结果，理解传感器在自动控制装置中的作用。

其次，通过学习传感器的使用和简单自动控制装置的制作，培养学生运用物理学知识解决实际问题的能力，增强他们的模型建构与创新意识。学生将能够将理论知识应用于实践，通过设计和制作自动控制装置，培养创新思维和实际操作能力。

最后，通过小组合作和交流分享，培养学生团队合作意识，提高他们的沟通能力和解决问题的能力。学生将在小组活动中共同探讨问题，分享想法，通过合作完成自动控制装置的制作，从而培养核心素养。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：在开始本节课之前，学生应该已经掌握了传感器的基本原理，包括光电传感器、温度传感器、压力传感器等的工作原理和应用。此外，学生还应该具备一定的电路知识，如简单电路的连接和测量。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：高中生对物理实验和实际应用通常感兴趣，因此通过动手制作自动控制装置可以激发他们的学习热情。学生在物理知识掌握方面通常具备一定的逻辑思维能力和问题解决能力，有利于他们理解自动控制原理。在学习风格上，部分学生偏爱视觉学习，喜欢通过观看演示和实验来理解概念；而另一部分学生则更倾向于动手操作和亲身体验。

3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解传感器在自动控制装置中的应用时，学生可能会遇到难以将理论知识与实际操作相结合的困难。此外，设计并制作一个完整的自动控制装置可能对学生的动手能力和问题解决能力提出挑战。在小组合作中，学生还需要克服沟通不畅、分工不明确等问题，以确保项目的顺利进行。教学资源准备1.教材：确保每位学生都有《2024-2025学年新教材高中物理第5章传感器3利用传感器制作简单的自动控制装置》所需的教材或学习资料，以便学生能够在课堂上跟随教师的讲解进行学习和复习。

2.辅助材料：为了帮助学生更好地理解传感器和自动控制装置的原理和应用，准备与教学内容相关的图片、图表、视频等多媒体资源。这些资源可以从互联网上搜索，或者使用学校提供的资源库。例如，可以准备一些传感器的工作原理图、自动控制装置的实物图片或者操作视频等。

3.实验器材：本节课可能涉及实验操作，因此需要提前准备实验所需的器材，并确保其完整性和安全性。可能需要的实验器材包括各种传感器、电路元件（如电阻、电容、电源等）、控制装置（如开关、继电器等）、导线、面包板等。同时，为了确保实验的安全性，还需要准备一些安全设备，如绝缘手套、电压表等。

4.教室布置：根据教学需要，对教室进行布置，以适应本节课的教学方式。可以设置分组讨论区，供学生进行小组讨论和实验操作；还可以设置实验操作台，供学生进行实验操作。此外，还需要确保教室内的网络连接正常，以便使用多媒体资源和在线教学工具。

5.在线资源：为了扩展学生的学习渠道，可以提供一些在线学习资源，如相关的在线课程、教学视频、学术文章等。将这些资源整理成一个列表，并在课堂上向学生介绍，鼓励他们在课后进行进一步的学习和探索。

6.教学工具：准备好教师在课堂上可能需要使用的教学工具，如投影仪、电脑、音响设备等，并确保它们能够正常工作。此外，还需要准备一些教学辅助工具，如白板、记号笔、教鞭等，以便教师能够更好地进行讲解和指导。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各种场合的应用。

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应用。

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及其应用的认识和理解。

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。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《传感器技术与应用》：提供深入了解传感器技术的原理、种类和应用的书籍，帮助学生系统地掌握传感器知识。

-《自动控制系统》：介绍自动控制系统的原理、方法和应用，帮助学生理解传感器在自动控制中的作用。

-《智能传感器与物联网》：介绍智能传感器和物联网技术的发展和应用，帮助学生了解传感器技术的前沿动态。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以利用图书馆或网络资源，深入了解传感器的原理、技术及其在不同领域的应用。

-鼓励学生关注传感器技术在最新科技发展中的应用，如智能家居、无人驾驶汽车等。

-学生可以尝试自己设计简单的传感器电路或自动控制装置，进行实践操作，巩固所学知识。

-鼓励学生参加相关的科技竞赛或项目，将所学知识应用于实际问题的解决中。

-学生可以进行小组合作，共同探讨传感器技术的未来发展，并提出创新性的想法或建议。作业布置与反馈1.作业布置：

-请学生选择一个感兴趣的传感器类型，进行深入研究，并撰写一篇研究报告，报告内容包括传感器的原理、特点、应用领域等。

-设计一个简单的自动控制装置，可以使用传感器、电路元件等，并进行实验验证。

-分析现实生活中一个利用传感器技术的实例，如智能家居、工业自动化等，并探讨其优缺点。

-学生可以进行小组合作，设计一个传感器应用的创新项目，可以是实物制作或软件设计等。

2.作业反馈：

-教师应及时批改学生的作业，并给予反馈，指出作业中的优点和不足之处。

-对于学生报告中存在的问题，教师应给出具体的改进建议，帮助学生进一步提高。

-在实验报告中，教师应关注学生的实验设计、实验过程和结果分析等方面，提出改进意见，以促进学生的实验技能和创新能力的提升。

-对于小组合作项目，教师应综合评价项目的创新性、实用性、团队合作等方面，给出具体的评价和建议，以促进学生的综合发展。

-教师应鼓励学生思考和提出问题，通过讨论和交流，帮助学生解决作业中的困惑和难题。

-教师可以定期组织作业展示和交流活动，让学生分享自己的作业成果，互相学习和借鉴。

-教师应关注学生的个性化需求，给予不同学生不同的指导和建议，以促进每位学生的学习进步。反思改进措施（一）教学特色创新

1.引入实践案例，激发学生兴趣：通过展示实际应用的传感器案例，让学生直观感受传感器的重要性和应用价值，提高学生的学习兴趣。

2.采用小组合作，培养团队合作能力：通过小组合作完成实验和项目，培养学生的团队合作能力和交流沟通能力。

3.引入跨学科知识，拓展学生视野：结合其他学科的知识，如电子、计算机等，让学生了解传感器在不同领域中的应用，拓展学生的知识视野。

（二）存在主要问题

1.实验器材不足，影响学生实践能力培养：由于实验器材有限，部分学生在实验过程中无法亲自操作，影响了实践能力的培养。

2.教学方法单一，难以满足学生个性化需求：教学方法主要以讲授为主，难以满足学生个性化学习需求，影响教学效果。

3.评价体系不够全面，无法全面反映学生学习情况：目前的评价体系主要依赖考试成绩，无法全面反映学生的学习情况和实践能力。

（三）改进措施

1.增加实验器材投入，提高实践教学效果：增加实验器材的投入，保证每位学生都能亲自进行实验操作，提高实践教学效果。

2.采用多元化教学方法，满足学生个性化需求：采用翻转课堂、讨论式教学等多元化教学方法，满足不同学生的学习需求。

3.完善评价体系，全面反映学生学习情况：完善评价体系，增加实践操作、小组合作等评价内容，全面反映学生的学习情况和能力。重点题型整理1.题型一：传感器的基本概念和分类

题目：请根据传感器的工作原理，将下列传感器分类：光电传感器、温度传感器、声音传感器、压力传感器。

答案：光电传感器属于物理传感器，温度传感器属于温度传感器，声音传感器属于物理传感器，压力传感器属于物理传感器。

2.题型二：传感器的应用

题目：请举例说明光电传感器在实际生活中的应用。

答案：光电传感器在实际生活中的应用包括自动门、光控灯、条形码扫描器等。

3.题型三：传感器的选择和安装

题目：请根据传感器的应用场景，选择合适的传感器并说明安装方法。

答案：如果需要测量温度，可以选择温度传感器，安装时需要将温度传感器的感温部分插入被测介质中。

4.题型四：传感器的信号处理

题目：请简要说明传感器信号处理的基本方法。

答案：传感器信号处理的基本方法包括放大、滤波、线性化等。

5.题型五：传感器系统的搭建

题目：请根据传感器系统的需求，设计一个简单的传感器系统并说明其工作原理。

答案：如果需要设计一个简单的温度监测系统，可以选择温度传感器作为核心部件，将温度传感器与微处理器相连，微处理器通过读取温度传感器的输出信号，将温度数据进行处理和显示。板书设计①传感器的基本概念和分类

-传感器：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的装置。

-分类：物理传感器、化学传感器、生物传感器。

②传感器的应用

-应用场景：自动控制、智能家居、医疗健康、工业自动化等。

-实例：自动门、光控灯、温度计、手机加速度传感器等。

③传感器的选择和安装

-选择原则：根据应用需