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课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教学内容分析本节课的主要教学内容选自2024-2025学年新教材高中物理第5章“传感器”中的第2节“常见传感器的工作原理及应用（1）”。内容主要围绕温度传感器、光传感器和力传感器的原理和应用展开。与学生已有知识的联系在于，学生在初中阶段已经学习了基本的电路知识和物理量的测量，对电学基础和物理现象有初步理解。本节课将在此基础上，让学生了解传感器的转换原理，探究其在现实生活中的应用实例，如温度控制、光线感应开关等，加深学生对物理现象与工程技术结合的理解，培养学生的实践能力和科学探究精神。二、核心素养目标分析本节课的核心素养目标旨在通过学生对常见传感器工作原理及应用的学习，提升以下几方面的能力：首先，发展学生运用物理知识解释现象的能力，特别是在能量转换和信号处理方面的理解。其次，培养学生科学探究的实践能力，通过分析传感器在实际应用中的设计和使用，激发学生创新思维和问题解决能力。此外，强化学生团队合作意识，通过小组讨论和实验操作，提升交流协作能力。最终，通过联系传感器技术与日常生活、科技发展的紧密关系，增强学生的科学态度和社会责任感，为培养适应未来社会发展的创新型人才打下坚实基础。三、教学难点与重点1.教学重点：

-温度传感器、光传感器和力传感器的原理及其在电路中的应用，包括传感器的转换特性、工作原理和信号输出。

-传感器在实际工程和日常生活中的应用案例分析，如温度控制器、光电开关等。

-学生能够设计简单的传感器应用电路，理解传感器在信息采集和处理中的重要作用。

2.教学难点：

-传感器内部物理量的转换过程，如热敏电阻的阻值随温度变化的规律，光电效应的原理等。

-传感器输出信号的读取和处理，如何将传感器的物理信号转换为电信号，并进行有效的放大和滤波。

-学生在理解传感器工作原理的基础上，设计并搭建实际的传感器电路，这可能涉及到复杂的电路知识和实验技能。

-对传感器选择和应用的判断，例如在不同场合下选择合适的传感器，并理解其限制条件。

举例解释：

-重点：在讲解力传感器时，强调其通过应变片将力学量转换为电学量的原理，并展示如何将这种变化应用于制造电子秤。

-难点：在探讨温度传感器时，解释热敏电阻的负温度系数（NTC）特性，以及如何将温度变化准确转换为电信号，学生可能难以理解温度与电阻值之间的非线性关系。此外，如何使用运算放大器对信号进行放大和滤波，也是学生需要克服的难点。四、教学资源1.硬件资源：

-温度传感器、光传感器和力传感器模块。

-多功能电路实验箱。

-运算放大器、电阻、电容等基础电子元件。

-电子秤、温度控制器等传感器应用产品。

2.软件资源：

-传感器原理演示软件或模拟器。

-电路设计软件，如Multisim、ArduinoIDE等。

3.课程平台：

-学校课堂多媒体教学系统。

-网络教学平台，用于发布预习资料和课后作业。

4.信息化资源：

-电子教材、PPT课件。

-教学视频，展示传感器的工作原理和应用案例。

-在线互动问答平台，供学生提问和讨论。

5.教学手段：

-实物展示和操作。

-互动式教学，包括提问、讨论和小组合作。

-实验教学，学生动手搭建和测试传感器电路。

-项目式学习，设计传感器应用项目。五、教学过程设计1.导入环节（5分钟）

-创设情境：通过展示日常生活中的传感器应用实例，如智能温控器调节室温、自动灯光控制系统等，引起学生对传感器的好奇心和兴趣。

-提出问题：询问学生对传感器的基本认识，如“你们认为传感器是什么？”“它们在我们的生活中起到了哪些作用？”

-学生讨论：鼓励学生分享自己对传感器的了解和使用经验，教师总结并引导进入新课学习。

2.讲授新课（15分钟）

-温度传感器：介绍热敏电阻的工作原理，通过PPT展示温度与电阻值的关系曲线，解释其在温度控制中的应用。

-光传感器：讲解光电效应，展示光敏电阻或光敏二极管的结构和原理，强调其在自动开关和光线检测中的应用。

-力传感器：阐述应变片原理，通过动画演示力作用下的电阻变化，介绍其在电子秤和压力检测中的应用。

-教学互动：在讲解每个传感器时，教师提出问题，如“温度传感器如何感知温度变化？”“光传感器在暗处和亮处的表现有何不同？”学生回答，教师点评并补充。

3.巩固练习（10分钟）

-发布练习题：通过PPT或学习平台发放练习题，涵盖温度、光和力传感器的原理和应用。

-小组讨论：学生分小组讨论习题，相互解释和核对答案，教师巡回指导。

-答疑环节：学生提出疑问，教师解答，共同讨论解决难点问题。

4.实践操作（10分钟）

-实验演示：教师现场演示如何搭建一个简单的传感器电路，如使用温度传感器来控制一个小风扇的开关。

-学生实验：学生按照教师提供的实验指导，动手搭建和测试传感器电路。

-创新设计：鼓励学生基于所学的传感器知识，设计自己的传感器应用项目，进行展示和交流。

5.课堂总结与延伸（5分钟）

-教学总结：回顾本节课学习的内容，强调传感器的原理和在实际生活中的应用。

-核心素养能力拓展：布置课后作业，要求学生调查生活中的传感器应用，撰写报告，培养其科学探究和实际应用能力。

-课堂反馈：邀请学生对本节课的教学内容和方法进行评价，教师收集反馈，为后续教学提供参考。

整个教学过程设计紧扣教学目标和重难点，通过师生互动、实践操作和创新设计等环节，旨在提高学生对传感器工作原理的理解，加强学生的动手实践能力和科学探究精神，同时注重培养学生的科学态度和社会责任感。六、学生学习效果1.知识掌握：

-学生能够理解并描述温度传感器、光传感器和力传感器的工作原理，包括热敏电阻的阻值变化、光电效应和应变片的工作机制。

-学生能够列举并解释传感器在实际应用中的例子，如智能家居控制系统、工业自动化设备等。

-学生掌握了传感器信号的读取和处理方法，能够设计简单的传感器电路，并理解其电路图。

2.技能提升：

-学生在实践操作中提升了电路搭建和测试的技能，能够正确使用多用电表、运算放大器等电子设备。

-学生通过小组合作，增强了团队合作能力和沟通技巧，能够在团队中有效分配任务和解决问题。

-学生通过创新设计环节，激发了创新思维和问题解决能力，能够将理论知识应用于实际问题的解决中。

3.核心素养能力发展：

-学生在分析传感器原理和应用的过程中，培养了科学探究和批判性思维能力，能够提出问题、分析问题并找到解决方案。

-学生通过调研生活中的传感器应用，增强了科学态度和责任感，认识到科技对社会发展的重要性。

-学生在课堂讨论和实验报告中，提升了书面表达和口头表达能力，能够清晰准确地传达自己的思想和观点。

4.情感态度与价值观：

-学生对物理学科的兴趣得到提升，对传感器技术产生了浓厚的兴趣，愿意主动探索和学习相关领域的知识。

-学生通过了解传感器技术在现代科技中的广泛应用，认识到学习物理的社会价值，增强了学习的动力和职业规划意识。

-学生在团队合作和创新设计过程中，培养了自信和自主学习的能力，对未来科技发展充满期待和信心。七、板书设计①重点知识点：

-温度传感器：热敏电阻、负温度系数（NTC）

-光传感器：光电效应、光敏电阻、光敏二极管

-力传感器：应变片、电阻应变效应

②关键词：

-能量转换、信号处理

-电路设计、应用案例

-传感器原理、实验操作

③核心句：

-“传感器的核心是物理量的转换。”

-“传感器技术在日常生活中无处不在。”

-“动手实践是理解传感器工作原理的最佳方式。”

板书设计示例：

```

传感器

│

├──温度传感器

│├──热敏电阻

│└──NTC

│

├──光传感器

│├──光电效应

│├──光敏电阻

│└──光敏二极管

│

└──力传感器

├──应变片

└──电阻应变效应

```

板书设计采用树状图形式，直观展示了不同传感器的分类和关键知识点，条理清晰，重点突出。同时，使用彩色的粉笔或标记，增强艺术性和趣味性，激发学生的学习兴趣和主动性。通过板书，学生能够快速抓住本节课的核心内容，便于理解和记忆。八、教学评价与反馈1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答的准确性和积极性，以及学生对传感器工作原理的理解程度。

2.小组讨论成果展示：评估各小组在巩固练习环节的讨论成果，包括对传感器应用案例的分析和实验设计的合理性。

3.随堂测试：通过发放包含选择题和简答题的测试卷，检测学生对温度传感器、光传感器和力传感器原理的掌握情况。

4.实践操作评价：在学生进行实验操作时，评估学生的电路搭建技能、数据分析能力和团队合作能力。

5.教师评价与反馈：针对学生的课堂表现、讨论成果、测试成绩和实验操作进行综合评价，及时给予肯定和指导，指出不足之处并提出改进建议。

具体评价与反馈内容如下：

-课堂表现：学生在课堂上的表现活跃，提问环节能够积极举手发言，对传感器原理的理解基本准确，表现出较好的学习兴趣。

-小组讨论成果展示：各小组能够较好地分析传感器应用案例，提出的实验设计合理，但部分小组在讨论深度和广度上仍有提升空间。

-随堂测试：测试结果显示，大部分学生对温度传感器、光传感器和力传感器的原理和应用掌握较好，但个别学生在特定知识点上还需加强。

-实践操作评价：学生在实验操作中表现出较好的动手能力，能够按照要求搭建传感器电路，但部分学生在数据分析方面尚需提高。

-教师评价与反馈：教师对学生的整体表现给予积极评价，针对学生在讨论和操作中存在的问题，给出具体改进建议，鼓励学生加强课后复习和实践探索。课后作业1.课后作业1：分析一种日常生活中的传感器应用，并说明其工作原理。

2.课后作业2：设计一个简单的温度控制系统，使用温度传感器控制一个电热器的加热功率。

3.课后作业3：搭建一个光控开关电路，使用光传感器控制一个电灯的开关。

4.课后作业4：制作一个简单的电子秤，使用力传感器测量物体的重量。

5.课后作业5：调查一种新型传感器的工作原理和应用领域，撰写调查报告。

详细的补充和说明举例题型：

1.课后作业1：分析一种日常生活中的传感器应用，并说明其工作原理。

举例：分析汽车中的速度传感器。工作原理是通过旋转的转子上的凸轮带动传感器内部的磁铁，产生变化的磁场，这个磁场通过感应线圈产生电流，通过计算电流的变化可以得知速度。

2.课后作业2：设计一个简单的温度控制系统，使用温度传感器控制一个电热器的加热功率。

举例：设计一个恒温箱控制系统。当温度低于设定值时，电热器加热，当温度高于设定值时，电热器停止加热。通过温度传感器的反馈控制，可以保持恒温箱内的温度稳定。

3.课后作业3：搭建一个光控开关电路，使用光传感器控制一个电灯的开关。

举例：搭建一个自动路灯控制系统。当光照强度低于设定值时，光传感器检测到光线不足，控制电灯开启，当光照强度高于设定值时，电灯关闭。

4.课后作业4：制作一个简单的电子秤，使用力传感器测量物体的重量。

举例：制作一个简易的电子秤。当物体放在力传感器上时，力传感器会产生与物体重量成正比的电信号，通过电路放大和处理，可以显示物体的重量。

5.课后作业5：调查一种新型传感器的工作原理和应用领域，撰写调查报告。

举例：调查MEMS传感器的工作原理和应用领域。MEMS传感器是一种微机电系统，通过微小的机械结构感受外界物理量，如加速度、压力等。它们在智能手机、汽车安全系统和医疗设备等领域有着广泛的应用。教学反思在本次教学活动中，我发现学生们对传感器的兴趣被成功激发，他们对于这些日常生活中的科技产品充满了好奇。在导入环节，通过展示实际生活中的传感器应用，学生们能够直观感受到物理知识与现实世界的紧密联系。这种情境创设对于提高学生的学习动机非常有效。

在讲授新课的过程中，我注意到了一些学生对温度传感器和光传感器的工作原理理解较为吃力。我及时调整了教学方法，通过更多的图示和实物演示，帮助学生建立起抽象概念与具体实物之间的联系。此外，小组讨论的形式也让学生们在交流中互相启发，加深了对难点的理解。

实践操作环节是学生们的最爱，他们能够在动手搭建电路的过程中，将理论知识转化为实际技能。然而，我也注意到部分学生在实验操作中存在一定的困难，比如电路连接不正确、数据分析不准确等。这提醒我在未来的教学中，需要更多地关注学生的动手实践能力培养，提供更多的指导和支持。

课堂提问和随堂测试的结果显示，大多数学生能够掌握本节课的核心知识点，但仍有少数学生在某些细节上把握不足。我