1、2019-2020 年高中物理傳感器及其工作原理教案14 新人教版選修3-2【設計說明 】從上世紀八十年代起，國際上出現(xiàn)了“傳感器熱”，傳感器在當今科技發(fā)展中有著十分重要的地位。新課程標準緊扣時代脈搏，對傳感器教學提出明確要求。本課的設計思路是通過對實驗的觀察、思考和探究，了解什么是傳感器，傳感器是如何將非電學量轉換成電學量的，傳感器在生產、生活中有哪些具體應用，為學生利用傳感器制作簡單的自控裝置作一鋪墊。教學時力避深奧的理論，側重于聯(lián)系實際，讓學生感受傳感器的巨大作用，進而提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生熱愛科學的情感和崇尚科學的精神。【教學目標 】1. 知識與技能：（ 1）知道什么是傳感器。（

2、 2）了解干簧管、光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻的特性及其工作原理。2.過程方法：通過實驗，知道常見傳感器的工作原理和特性。3.情感態(tài)度與價值觀：通過實驗激發(fā)學習的求知欲，通過采集實驗數據，用Excel 描繪“電阻溫度”曲線，讓學生養(yǎng)成實事求是的科學精神。【設計思路 】1 關于課題的引入，利用“人進出電梯門”和“人進出商場的自動門”這兩個生活實例，讓學生得出“自動控制”的感性認識，然后啟發(fā)學生列舉相類似的生活現(xiàn)象，體現(xiàn)物理知識源于生活，服務于生活的基本觀點。2 關于傳感器概念的建立：教材中只用了一個干簧管實驗就得出了傳感器的概念，在教學中要增加幾個實驗，從多個實驗事實中建立出傳感器的概念，這樣

3、建立物理概念才比較科學，同時也能培養(yǎng)學生科學概括的能力。3 關于各傳感器特性及原理的教學：通過設計實驗，從定性和半定量的角度讓學生獲得比較清晰的認識，特別是金屬熱電阻和熱敏電阻的“電阻溫度”曲線，課本中沒有安排實驗，但在教學中我們是完全可以通過實驗得到的，所以本設計中就設計了一個探究實驗，這樣，課本中的“電阻溫度”曲線的得出就有依有據，更重要的是培養(yǎng)了學生的科學探究能力。4 關于本節(jié)內容要培養(yǎng)學生的能力主要有：理論聯(lián)系實際的能力、觀察分析能力、自主合作探究的學習能力。由于本節(jié)內容與人們的生活息息相關，要引導學生查閱資料或上網收集關于傳感器的知識。【教學資源 】1 教材：人民教育出版社物理3-2

4、實驗器材：干簧管、光敏電阻、熱敏電阻（負溫度系數） 、金屬熱電阻（取日光燈燈頭處的鎢絲），萬用表、磁鐵、電源、小燈泡、導線、溫度計、燒杯、鐵架臺、酒精燈等。2 課件：包含各視頻或圖片資源。【教學設計 】教師活動學生活動點評【導入新課】1. 觀看并比較兩個錄像從學生熟1.播放 人進出電梯門 和 人進出商場自動門錄像 .片段 , 從中找出它們的共悉的生活2.設問 : 這兩個生活現(xiàn)象的共同點是什么?同點 . 學生先個人獨立思實例導入總結 : 這兩個現(xiàn)象告訴我們，人不必直接接觸就可以實考 , 然后小組交流 .新課，容現(xiàn)自動控制 .2. 學生積極思考 , 要求每易激發(fā)學3.設問 : 你能列舉出生活中與此

5、相類似的現(xiàn)象嗎?位學生至少能在生活中生學習興總結 : 遙控電視、 光（聲）控燈、各種報警器、 電飯煲 列舉出兩個 自動控制 趣，引起4.設疑 : 想知道自動控制的道理嗎?讓我們來共同學習的實例 , 并回答交流 .求 知 欲傳感器的知識 .望。學生【引入課題】列舉類似實例，可以讓學生傳感器及其工作原理知道物理就在我們身邊。【新課教學】1 學生觀察教師出示的通過實物1.傳感器概念的建立傳感器實物或圖片， 認識或圖片，（ 1）教師展示幾個傳感器的實物或圖片：其外形和結構。以增強學生的感性認識。(2) 教師演示三個實驗，由此建立傳感器的概念。實驗一 : 干簧管實驗實驗二 : 光敏電阻實驗2 讓學生拆開

6、盒子，找出特殊元件干簧管。把電路設計在暗盒里，更能激發(fā)學生的好奇心，引起學習的興趣。3學生思考兩個問題：萬用電表的歐姆擋的刻度盤最左和最右端是從這三個什么刻度？用簡潔的實驗中讓物理語言描述你所觀察學生歸納到的實驗現(xiàn)象。總結得出這些元件的特性，有助于學生建立傳感器的概念，在大量實驗事實中建立物 理 概念，學生4 學生觀察并思考，該就不覺得實驗的現(xiàn)象是什么？概 念 抽實驗三 : 熱敏電阻 ( 負溫度系數 ) 熱敏電阻實驗象，同時改變燒杯中水的溫度，觀察歐姆表指針的偏轉情況。遵循了物理概念建立的一般原則。（即概念是存在于一定5 學生對照三個演示實的物理背設問 : 上面三個實驗中 , 每個實驗現(xiàn)象是什

7、么?這些元件驗，分別說出每個實驗的景中的）的有什么特性 ?現(xiàn)象，教師逐一板書（如總結 :左邊所示） ，同時組織學干簧管生將這三個實驗對比起磁場電路通斷來，最終歸納并抽象出這些元件的本質特性。光敏電阻光照電阻變化熱敏電阻溫度電阻變化培養(yǎng)學生讀書的習非電傳感器電學物理慣，看課學物量或電路本的過程理量的通斷實際上就是培養(yǎng)學6 引導學生閱讀課本，生 收 集 信指出：上面這些元件就是傳感器元件。并回答傳感器是怎樣的息、分析設問 : 怎樣的元件叫做傳感器 ?元件。信息和處總結 : 現(xiàn)代技術中 , 傳感器是指這樣的一類元件: 它能夠理信息的感受諸如力、 溫度、光、聲、化學成分等非電學物理量，過程。并能把它們

8、按照一定的規(guī)律轉換為電壓、電流等電學物理量，或轉換為電路的通斷。設問：將非電學物理量轉換為電學物理量有什么技術意義呢？總結：可以很方便地測量、傳輸、處理和控制。2. 常見傳感器及其工作原理（一）7 學生結合演示實驗一（ 1） 干簧管的現(xiàn)象， 同時結合圖片和投影：實物相互討論分析干簧管的工作原理。設問：仔細觀察干簧管，它是怎樣的結構？為什么干簧管在電路中能起到開關的作用？干簧管實際上是一種能感知什么量的傳感器？總結：傳感器的結構是在玻璃管內封入的兩個軟磁性材料制成的簧片。當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接以“問題串”的形式培養(yǎng)學生科學的思維方法。給予學生探究問題的思路。通，所以干簧管能起到開

9、關的作用。干簧管實際上是一種能感知磁場的傳感器。（ 2）光敏電阻投影：8 學生結合演示實驗二的現(xiàn)象， 同時結合圖片和實物相互討論分析光敏電阻的特性。用課件動9 引導學生觀察課件，畫 的 形設問：搞清金屬和半導體的導式，把難仔細觀察光敏電阻，結合課本相關內容，請說出光敏電機理。 建立載流子的概以展示給電阻是怎樣制成的？念。學生的物閱讀課本“科學漫步” ，請你分析半導體導電的機理理模型形是什么？（教師同時播放“金屬和半導體導電機理”課象化，便件，配合學生理解）于學生理光敏電阻在被光照射時電阻為什么會發(fā)生變化？（教解。師配合實驗提問）光敏電阻是將哪個非電學量轉化為哪個電學量的元件？總結：把硫化鎘等一

10、些半導體材料涂敷在絕緣板上，在其表面上再用銀漿涂敷兩個互不相連的柵狀電極， 這樣就制成了一個光敏電阻。實驗說明，光敏電阻在暗環(huán)境中電阻很大，在強光照射下電阻很小。發(fā)生這樣變化的原因在于，半導體在不同的光照下的載流子數目不同，從而使其導電性能發(fā)生變化，或者說其電阻發(fā)生了變化。光敏電阻能夠將光照強弱這個光學量轉換為電阻這個電學量。（ 3）熱敏電阻和金屬熱電阻教師出示：熱敏電阻（負溫度系數）和金屬熱電阻（取日光燈兩端的鎢絲） ，同時說明前者材料是半導體后者是金屬。設問：當溫度發(fā)生變化時，這兩種電阻的導電性能（或電阻）將會發(fā)生怎樣的變化呢？實驗探究：“電阻溫度”特性圖線實驗裝置：R操作要求：注意歐姆表

11、倍率的選擇，建議熱敏電阻選“ K”，金屬熱電阻選“ 10”。數據記錄：t溫度熱敏電阻金屬熱電阻10學生觀察并記錄不同讓幾個同溫度下的兩個歐姆表的學配合實讀數，并記錄在表格中。驗，目的（實驗時將兩個多用電是培養(yǎng)學表放在實物投影儀上，學生合作的生看屏幕上多用電表指能力。讓針所指的刻度）全班同學同時請三位同學到講臺一起讀投前，讓一個同學觀察溫度影上的表計的示數， 讓另外兩個同的讀數，學各讀一個表的讀數，并目的是讓且與全班同學統(tǒng)一好各學生有一溫度下的表的讀數） 。個實事求是的科學態(tài)度。11請一位同學將實驗數將課本上據輸入到 Excel 的表格給出的圖中，并插入圖表，顯示出6.1-7 “電R-T 圖象。

12、阻溫度”特性圖線，通過自己設12組織學生相互討論圖計實驗來象給我們的信息， 并能用得到，目簡潔的語言表達出來。的是培養(yǎng)數據處理：用 Excel 處理表格中的數據，繪出電阻溫度特性圖線：學生科學探究的能力。R用圖象反映物理規(guī)T律具有形圖象分析：象直觀的 當溫度升高時，這兩種電阻將發(fā)生怎樣的變化？優(yōu)點。 如果變化相同的溫度，你會發(fā)現(xiàn)這兩種電阻哪個將明顯的變化？總結：實驗現(xiàn)象表明，但溫度升高時，金屬熱電阻的電阻變大，熱敏電阻的電阻變小（需要向學生說明的是，有些熱敏電阻的電阻隨溫度的變化還是存在比較復雜的關系）。并且，熱敏電阻的電阻隨溫度的變化是非常明顯的。根據這樣的特性， 如果用這兩種元件做溫度傳感

13、器，熱敏電阻具有較好的靈敏度，但其測溫范圍小，穩(wěn)定性較差。設問：熱敏電阻是將怎樣的非電學物理量轉換為電學物理量的？總結：熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個熱學量轉換為電阻這個電學量。【新課小結】本節(jié)課主要介紹了干簧管、光敏電阻、熱敏電阻（負溫度系數）和金屬熱電阻的原理及其特性，這類元件或者將非電學物理量轉換為電學物理量，或者實現(xiàn)對電路的通斷作用，在生產生活中是有著廣泛的實際技術意義的。設計題目時布置一【目標評價】些要求學組織學生討論課件上設計的題目生上網查閱相關資料的內容。【板書設計】傳感器及其工作原理一、傳感器概念是指將非電學物理量轉換為電學物理量或實現(xiàn)電路通斷的元件。二、常見傳感器元件的工作原理或特性（一）1干簧管：感知磁場的元件，實現(xiàn)電路的通斷。2光敏電阻：將光學量轉換為電學量的元件。3熱敏電阻和金屬熱電阻：將熱學量轉換為電學量的元件。【教后反思】:學生對傳感器的知識比較陌生，在教學的過程中通過實物、圖片、課件、 動畫等途徑多方位增加學生的感性認識。提高學生學習興趣，增加學生求知欲。在用 Excel 處理實驗數據描繪R T 圖線時，由于測量金屬熱電阻和熱敏電阻時所選用歐姆表的倍率不相同，在同一圖象中描繪兩個電阻的R-T 圖