第五章 第三节 利用传感器制作简单的自动控制装置2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套教学设计（人教版）

第五章第三节利用传感器制作简单的自动控制装置2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套教学设计（人教版）课题：科目：班级：课时：计划1课时教师：单位：一、教材分析“第五章第三节利用传感器制作简单的自动控制装置2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义配套教学设计（人教版）”主要围绕传感器的原理和应用，引导学生理解自动控制装置的构成和功能。本节内容与实际生活紧密相连，通过具体案例讲解传感器在自动控制中的作用，培养学生动手实践能力和创新思维，符合高二学生的认知水平。教材以通俗易懂的语言和生动的图示，帮助学生掌握自动控制系统的基本概念和制作方法。二、核心素养目标分析本节课旨在培养学生物理学科的核心素养，包括科学探究、技术应用与创新、科学态度与责任感。通过探究传感器的工作原理，学生能够提高实验操作能力和数据分析能力，发展科学探究素养；通过制作简单的自动控制装置，学生能够理解物理知识在现实生活中的应用，提升技术应用与创新素养；同时，学生在实践中培养科学态度，增强对物理学科的责任感。三、学习者分析1.学生已经掌握了传感器的基础知识，了解基本的电路原理，并能够进行简单的电路设计和搭建。

2.学生对物理实验和动手制作有较高的兴趣，具备一定的观察能力和动手能力。他们的学习风格多样，有的善于逻辑推理，有的喜欢动手实践。在合作学习时，学生能够有效沟通，共同完成任务。

3.学生可能遇到的困难和挑战包括对传感器工作原理的深入理解，以及在自动控制装置制作过程中对电路故障的排查和解决。此外，学生可能对复杂电路的设计和传感器参数的调整感到困惑。四、教学资源准备1.教材：每位学生配备《人教版高二物理选择性必修2》教材。

2.辅助材料：收集传感器工作原理、自动控制装置应用的图片和视频，制作PPT用于课堂展示。

3.实验器材：准备传感器、电路元件、导线、控制模块等，确保数量充足且安全可靠。

4.教室布置：划分实验操作区和讨论区，确保实验桌整洁，讨论区便于小组交流。五、教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

-发布预习任务：通过在线平台发布预习资料，包括本节课相关的传感器工作原理和自动控制装置的基础知识。

-设计预习问题：设计问题如“传感器是如何感应外界变化的？”和“自动控制装置在生活中的应用有哪些？”等，引导学生思考。

-监控预习进度：通过在线平台的预习进度跟踪功能，确保每位学生完成预习。

学生活动：

-自主阅读预习资料：学生阅读教材和预习资料，理解传感器和自动控制装置的基本概念。

-思考预习问题：学生根据问题进行思考，记录下自己的理解和疑问。

-提交预习成果：学生将预习笔记和问题提交至在线平台。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：培养学生的自主学习能力。

-信息技术手段：利用在线平台进行资源分享和进度监控。

2.课中强化技能

教师活动：

-导入新课：通过展示自动门、自动灯光等实际案例，引出传感器和自动控制装置的课题。

-讲解知识点：详细讲解传感器的感应原理和自动控制系统的组成，突出本节课的重难点。

-组织课堂活动：分组进行传感器实验，每组设计一个简单的自动控制装置，如温控风扇。

-解答疑问：对学生提出的问题进行解答，帮助学生理解难点。

学生活动：

-听讲并思考：学生听讲并思考老师提出的问题。

-参与课堂活动：学生分组进行实验，实际操作传感器的连接和自动控制装置的搭建。

-提问与讨论：学生提出自己的疑问，并参与小组讨论。

教学方法/手段/资源：

-讲授法：讲解传感器和自动控制装置的知识点。

-实践活动法：通过实验操作，让学生实践中学习。

-合作学习法：分组合作，培养学生的团队协作能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

-布置作业：布置与传感器和自动控制装置相关的作业，如设计一个自动浇水系统。

-提供拓展资源：提供相关书籍和在线资源，如传感器的工作原理视频。

-反馈作业情况：批改作业并提供反馈。

学生活动：

-完成作业：学生完成作业，巩固所学知识。

-拓展学习：利用拓展资源进行深入学习。

-反思总结：学生反思学习过程，总结学习心得。

教学方法/手段/资源：

-自主学习法：鼓励学生自主完成作业和拓展学习。

-反思总结法：引导学生自我反思，提升学习能力。六、教学资源拓展1.拓展资源

（1）传感器类型及原理：介绍不同类型的传感器（如温度传感器、光敏传感器、压力传感器等）的工作原理和应用场景，加深学生对传感器工作原理的理解。

（2）自动控制装置实例：提供一系列自动控制装置的实际案例，如智能家居系统、自动化生产线等，让学生了解自动控制装置在实际生活中的广泛应用。

（3）传感器与自动控制装置发展趋势：介绍传感器与自动控制装置在技术发展中的趋势，如物联网、人工智能等领域的融合，拓展学生的知识视野。

2.拓展建议

（1）研究传感器原理：鼓励学生深入研究不同类型传感器的原理，了解传感器是如何将物理量转化为电信号的过程。

（2）分析自动控制装置：引导学生分析实际自动控制装置的工作原理，探讨其在不同领域中的应用价值。

（3）设计自动控制项目：鼓励学生结合所学知识，设计一个简单的自动控制项目，如自动温控风扇、智能照明系统等，培养学生的实践能力和创新思维。

（4）参加科技竞赛：鼓励学生参加与传感器和自动控制相关的科技竞赛，提高学生的实际操作能力和团队协作能力。

（5）阅读相关书籍和文献：推荐学生阅读与传感器、自动控制相关的书籍和文献，如《传感器原理与应用》、《自动控制原理》等，帮助学生全面了解相关知识。

（6）开展实践活动：组织学生参观工厂、科研机构等，了解传感器和自动控制装置在实际生产中的应用，增强学生的实践体验。

（7）开展学术讨论：鼓励学生开展学术讨论，分享学习心得和研究成果，提高学生的学术素养。

（8）关注科技动态：引导学生关注传感器和自动控制领域的最新科技动态，了解行业发展方向。七、教学反思这节课我选择了“利用传感器制作简单的自动控制装置”这一主题，目的是让学生能够将物理知识与现实生活紧密结合，通过实践操作来加深对传感器和自动控制系统的理解。从学生的反馈和我的观察来看，本节课在多个方面取得了预期的效果，但也存在一些不足之处。

首先，学生对传感器的原理和应用表现出了浓厚的兴趣。在课前预习阶段，我就发现很多学生已经通过在线平台认真阅读了预习资料，并且对预习问题进行了深入的思考。这让我感到非常欣慰，因为学生的自主学习能力正是我们教学过程中希望培养的。

在课堂教学中，我通过引入生活中的实例来导入新课，学生们反响热烈，能够快速进入学习状态。我在讲解传感器的工作原理时，尽量用通俗易懂的语言，并结合实例进行讲解，这样学生们更容易理解和接受。在小组实验环节，学生们积极参与，动手操作能力得到了锻炼，他们能够按照要求完成自动控制装置的制作，并在实践中发现并解决问题。

然而，在课后我收到了一些学生的反馈，他们提到在实验过程中遇到了一些困难。例如，有些学生在连接电路时出现了短路现象，有些学生对传感器参数的调整不够熟练。这说明在实验设计和教学过程中，我可能没有充分预计到所有可能出现的问题，并在课前做好充分的准备。未来，我需要在实验前更加详细地讲解可能出现的问题和解决方法，以便学生能够更好地应对实验中的挑战。

此外，我也注意到在小组讨论环节，有些学生参与度不高，他们可能因为害羞或者对知识掌握不够自信而没有积极参与。这个问题提醒我，在教学设计时，我需要更多地考虑如何调动所有学生的积极性，让他们都能在课堂上有所收获。我计划在未来的课程中引入更多的互动环节，比如小组竞赛或者角色扮演，来提高学生的参与度。

最后，我认为本节课的教学资源使用得比较恰当。我准备了丰富的教学资源，包括PPT、视频和实物模型，这些资源帮助学生们更好地理解了抽象的物理概念。但同时，我也意识到在教学资源的选择和使用上，我还可以更加精细化，比如选择更加贴近学生生活的案例，或者使用更多互动性的教学工具。八、重点题型整理题型一：简答题

题目：简述传感器的基本工作原理。

答案：传感器的基本工作原理是将其感受到的物理量（如温度、光强、压力等）转化为电信号。传感器通常由敏感元件和转换元件组成，敏感元件对特定物理量敏感，能够将其变化转化为电参数的变化，转换元件则将这些电参数的变化转化为标准的电信号输出。

题型二：应用题

题目：设计一个自动温度控制装置，说明其工作原理及组成部分。

答案：自动温度控制装置通常包括温度传感器、控制器和执行器。工作原理如下：温度传感器检测环境温度，将温度变化转化为电信号，控制器根据设定的温度范围与传感器提供的信号进行比较，当温度超出设定范围时，控制器发出指令给执行器，执行器调整加热或制冷设备的工作状态，以维持温度在设定范围内。

题型三：分析题

题目：分析一个自动门控制系统的工作原理，并说明传感器在该系统中的作用。

答案：自动门控制系统通常包括红外传感器、控制器和电机。工作原理如下：当有人接近门时，红外传感器检测到人体的红外辐射，将信号传递给控制器，控制器指令电机驱动门打开。传感器在系统中起到检测输入信号（人体接近）的作用，是实现自动控制的关键。

题型四：设计题

题目：设计一个简单的光控灯泡电路，要求天黑时自动开灯，天亮时自动关灯。

答案：设计一个光控灯泡电路需要光敏电阻、继电器、灯泡和电源。电路设计如下：光敏电阻与继电器线圈串联，继电器常开触点与灯泡串联。当光线弱时，光敏电阻阻值增大，继电器线圈得电，常开触点闭合，灯泡点亮；当光线强时，光敏电阻阻值减小，继电器线圈断电，常开触点断开，灯泡熄灭。

题型五：综合题

题目：结合所学知识，设计一个自动浇水系统，用于根据土壤湿度自动控制浇水。

答案：自动浇水系统包括土壤湿度传感器、控制器、电磁阀和水源。系统工作原理如下：土壤湿度传感器检测土壤湿度，当土壤湿度低于设定值时，传感器输出信号给控制器，控制器指令电磁阀打开，水源流向灌溉系统进行浇水；当土壤湿度达到设定值时，传感器输出信号给控制器，控制器指令电磁阀关闭，停止浇水。板书设计①传感器工作原理

-物理量转化为电信号

-敏感元件与转换元件

②自动控制装置的组成

-温度传感器/光敏传感器等

-控制器

-执行器（电机、电磁阀等）

③制作自动控制装置的步骤

-设计控制逻辑

-连接电路

-调试与优化课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们学习了“利用传感器制作简单的自动控制装置”这一主题，通过理论和实践相结合的方式，大家对传感器的工作原理、自动控制装置的组成以及制作过程有了更深入的理解。

首先，我们了解了传感器的基本工作原理，即如何将物理量转化为电信号。传感器由敏感元件和转换元件组成，它们是传感器实现功能的关键。

其次，我们学习了自动控制装置的组成，包括温度传感器、光敏传感器等检测元件，控制器用于处理信号并发出指令，执行器（如电机、电磁阀等）则根据指令执行动作。

在制作自动控制装置的过程中，我们强调了以下几个步骤：

1.设计控制逻辑：根据实际需求，确定控制装置的工作原理和功能。

2.连接电路：按照设计好的电路图，将各个元件正确连接。

3.调试与优化：在装置运行过程中，根据实际情况调整参数，以达到最佳控制效