新人教版高中物理選修3－2第六章《傳感器及其工作原理》精品教案

1、新人教版高中物理選修32第六章傳感器及其工作原理精品教案課 題6.1傳感器及其工作原理課 型新授課目標(biāo)1知識(shí)與技能：（1）了解什么是傳感器，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義；（2）知道傳感器中常見的三種敏感元件光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件及其它們的工作原理。（3）了解傳感器的應(yīng)用。2過程與方法：通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，讓學(xué)生在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時(shí)，經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。3情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）、體會(huì)傳感器在生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域的種種益處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的知識(shí)視野，并加強(qiáng)物理與sts的聯(lián)系。（2）、

2、通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)。重點(diǎn)重點(diǎn)：理解并掌握傳感器的三種常見敏感元件的工作原理。難點(diǎn)：分析并設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路。 教 學(xué) 活 動(dòng) 過 程一、引入新課今天我們生活中常用的電視、空調(diào)的遙控器是如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱的？樓梯上的電燈如何能人來就開，人走就熄的？工業(yè)生產(chǎn)中所用的自動(dòng)報(bào)警器、恒溫烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐華夏大地時(shí)，機(jī)場(chǎng)、車站、港口又是如何實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的體溫檢測(cè)的？所有這些，都離不開一個(gè)核心，那就是本堂課將要學(xué)習(xí)的傳感器。二、新課教學(xué)1什么是傳感器演示實(shí)驗(yàn)1：如圖1所示，小盒子的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，盒外沒有開關(guān)，當(dāng)把磁鐵放到盒子上面，燈泡

3、就會(huì)發(fā)光，把磁鐵移開，燈泡熄滅。提問：盒子里有怎樣的裝置，才能實(shí)現(xiàn)這樣的控制？教師點(diǎn)撥：這個(gè)裝置反過來還可以讓我們通過燈泡的發(fā)光情況，感知干簧管周圍是否存在著磁場(chǎng)。師生總結(jié)：現(xiàn)代技術(shù)中，我們可以利用一些元件設(shè)計(jì)電路，它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。我們把這種元件叫做傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制了。非電學(xué)量敏感元件轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換電路電學(xué)量2、認(rèn)識(shí)一些制作傳感器的元器件（1）探究光敏電阻的特性光敏電阻學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：學(xué)生五人一組，用萬用電表的歐姆擋測(cè)量一只

4、光敏電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)分別在暗環(huán)境和強(qiáng)光照射下進(jìn)行。、將光敏電阻與萬用表的歐姆檔按右圖所示連成電路、將光敏電阻受光面置于有光線照射的地方，觀察萬用表的讀數(shù)，把光敏電阻的阻值填入現(xiàn)表中。光敏電阻光照情況較亮稍暗較暗黑暗光敏電阻的阻值（）、用黑紙片將光敏電阻的透光窗口的遮住，移動(dòng)黑紙片，使光敏電阻受到的光線出現(xiàn)較亮、稍暗、較暗、黑暗幾種情況，觀察幾種情況下光敏電阻的阻值變化，并把相應(yīng)的阻值填入下表。、結(jié)論：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很小。師生總結(jié)：光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。簡(jiǎn)單介紹：光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是一種半導(dǎo)體材

5、料，無光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。（2）探究金屬熱電阻和熱敏電阻的特性提問：金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)嗎？關(guān)系如何？演示實(shí)驗(yàn)4：如圖6所示，ab間接有一段鎢絲（從舊日光燈管中取出），閉合開關(guān)，燈泡正常發(fā)光，當(dāng)用打火機(jī)給鎢絲加熱時(shí)，燈泡亮度明顯變暗。師生總結(jié)：用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。如前面已經(jīng)學(xué)過的用金屬鉑可制作精密的電阻溫度計(jì)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：學(xué)生五人一組，探究熱敏電阻的阻值大小與溫度的關(guān)系。歐姆表熱敏電阻實(shí)驗(yàn)器材：ntc熱敏電阻，萬用表，溫度計(jì)，水杯，涼水和熱水。實(shí)驗(yàn)方案：按照如圖所示的電路將熱敏電阻接入電路，將萬用表選擇開關(guān)置于歐

6、姆檔，用溫度計(jì)測(cè)量溫度，用萬用表測(cè)量不同溫度下的電阻。實(shí)驗(yàn)步驟：、按上述電路連接電路、取半杯熱水，將熱敏電阻及溫度計(jì)放入熱水中、同時(shí)測(cè)量并記錄水溫和電阻值、倒入少許冷水，改變杯中的水溫，在同時(shí)測(cè)量水溫和電阻值，填入下表：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：次數(shù)12345溫度（）電阻（）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。師生總結(jié)：半導(dǎo)體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器。師生總結(jié)比較：金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差。（3）霍爾元件教師介紹：霍爾元件是在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）薄片上，制作4個(gè)電極e、

7、f、m、n而成（如圖7所示）。若在e、f間通入恒定的電流i，同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b，薄片中的載流子就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使m、n間出現(xiàn)電壓u。師生討論：霍爾元件的上的電壓u與電流i、磁感應(yīng)強(qiáng)度b的關(guān)系，設(shè)霍爾元件長(zhǎng)為a，寬為b，厚為d，則當(dāng)薄片中載流子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，即，又因，所以，即（為霍爾系數(shù)）。因此，我們就可以根據(jù)電壓u的變化得知磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化。師生共析：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量?！菊n堂總結(jié)】傳感器是指一些能把光、力、溫度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元器件，它在生活、生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。日本把傳感器技

8、術(shù)列為上世紀(jì)八十年代十大技術(shù)之首，美國(guó)把傳感器技術(shù)列為九十年代的關(guān)鍵技術(shù)，而我國(guó)有關(guān)傳感器的研究和應(yīng)用正方興未艾【布置作業(yè)】1觀察與思考：日常生活中哪些地方用到了傳感器，它們分別屬于哪種類型的傳感器，它們的工作原理如何？2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：用熱敏電阻、繼電器等器材設(shè)計(jì)一個(gè)火警報(bào)警器。3.p55，思考與練習(xí)2題完成填表。 歐姆學(xué) 生 學(xué) 習(xí) 過 程 學(xué)生思考：根據(jù)干簧管的構(gòu)造和功能，思考干簧管為什么可以控制燈泡的開關(guān)？（3分鐘）歐姆表思考：傳感器的作用和目的是什么（4分鐘）進(jìn)而得出傳感器的定義：（3分鐘） 1、概念：_ 2、原理圖：通過光敏電阻的實(shí)驗(yàn)了解光敏電阻的特性（8分鐘）閱讀課本關(guān)于光敏電阻和熱敏

9、電阻部分，完成下列問題（10分鐘） 3、三種常見的敏感元件 （1）光敏電阻 材料及構(gòu)造 工作原理 功能：把_（光學(xué)量）轉(zhuǎn)換為_（電學(xué)量）。 （2）熱敏電阻和金屬熱電阻 熱敏電阻 a）材料 b）特點(diǎn) c）功能：把_轉(zhuǎn)換為_（電學(xué)量）。 d）分類： 正溫度系數(shù)ptc熱敏電阻（特點(diǎn)） 負(fù)溫度系數(shù)ntc熱敏電阻（特點(diǎn)） 金屬熱電阻 a）材料 b）特點(diǎn) c）功能：把_轉(zhuǎn)換為_（電學(xué)量）。 （3）霍爾元件 材料及構(gòu)造 霍爾電壓：_。 推導(dǎo)： 功能：把_（磁學(xué)量）轉(zhuǎn)換為_（電學(xué)量）。傳感器功能：能將力、溫度、光、聲、物質(zhì)成分等_轉(zhuǎn)化為_的元件。在教師的引導(dǎo)下完成下列練習(xí)（14分鐘）（二）課堂練習(xí)r1r2r3ba例1：如圖，r2為熱敏電阻，a、b間接報(bào)警器。當(dāng)溫度升高時(shí)，a、b間電壓將？學(xué)生總結(jié)分析思路（結(jié)合閉合電路的歐姆定律）例2、有定值電阻、熱敏電阻、光敏電阻三只元件，將這三只元件分別接入如圖所示電路中的a、b兩點(diǎn)后，用墨紙包住元件或者把元件置入熱水中，觀察歐姆表的示數(shù)，下列說法中正確的是 （ ）a、置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)變化較大，這只元件一定是熱敏電阻b、置入熱水中與不置入熱水中相比，歐姆表示數(shù)不變化，這只元件一定是定值電阻c、用墨紙包住元件與不用墨紙包住元件相比，歐姆表示數(shù)變化較大