2022年2022年高中物理傳感器及其工作原理

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載【教學(xué)內(nèi)容】：高中物理3-2 第六章第 1 節(jié) 傳感器及其工作原理【教學(xué)目標(biāo)】：1.學(xué)問目標(biāo)：1) 初步形成傳感器的概念,明白傳感器的工作原理；2) 知道什么為光敏電阻.熱敏電阻.金屬熱電阻以及霍爾效應(yīng)；會使用霍爾電壓公式ibu hk；d3) 明白非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的重要性；2.才能目標(biāo)：1) 通過試驗的方法獲得對傳感器的感性熟悉；2) 運用所學(xué)學(xué)問分析新問題,解決新問題, 使同學(xué)對傳感器的熟悉由感性熟悉上升到理性熟悉；3.情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：1) 體驗科學(xué)探究的樂趣,體驗勝利的歡樂；2) 通過對實際生活中實例的分析與討論,感受物理與生活.生產(chǎn)的親密聯(lián)系,

2、體會物理學(xué)的重要性；【教學(xué)重難點】：教學(xué)重點為熟悉各種常見的傳感器元器件,明白光敏電阻. 熱敏電阻. 霍爾元件的工作原理；教學(xué)難點為熟悉非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量,從而進行掌握的過程；【設(shè)計特色】：1) 傳感器這一章并不為高考的重點內(nèi)容,但對于進展同學(xué)的制造性思維和應(yīng)用才能的培育卻為比較重要的內(nèi)容；因此, 對該部分的教學(xué)應(yīng)集中在實踐應(yīng)用和原理把握上,而不為做題上；2) 傳感器元件對于同學(xué)來說為一種全新的事物,所以不僅僅要留意理論的講解,對于實物的介紹可以加深同學(xué)的熟悉；3) 該課教學(xué)旨在培育同學(xué)的創(chuàng)新與應(yīng)用思維,因此, 對于比較復(fù)雜的實例應(yīng)用,使用多媒體視頻教學(xué)要比課堂演示便利快捷,且不會顯現(xiàn)試驗失

3、敗的現(xiàn)象,并且更加有利于老師解說；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載【教學(xué)過程】：一.導(dǎo)入新課：在日常生活中, 我們通過自身的感官來感知四周的世界,通過感官獲得四周的環(huán)境的信息；然而有些地方,譬如： 我們?nèi)祟惿眢w條件不適應(yīng)的地方,或者為需要進行長時間監(jiān)控的地方, 或者為我們的感官無法辨別的地方,更或者為危急的地方,就需要一些特別的儀器來幫忙我們完成采集信息的任務(wù)；這就為傳感器；我們平常所見的感應(yīng)門.感應(yīng)路燈.火災(zāi)報 警器都為傳感器的應(yīng)用,常用的遙控器.數(shù)碼照相機也都運用了傳感器；二.傳感器概念：傳感器為能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的這樣一類元器件；電學(xué)量可以便利地進行測量.傳輸.處理

4、和掌握；三.傳感器元器件：1. 光敏電阻：【演示試驗】比較光敏電阻在不同光照條件下的電阻之不同使用示教歐姆表測量的光敏電阻阻值,a) 測定無光照下,光敏電阻的阻值：讓同學(xué)使用手指遮住光敏電阻表面,測出此時阻值；（此時阻值應(yīng)當(dāng)為最大值）b) 自然光照耀下,光敏電阻的阻值：松開手指,用歐姆表測定此時阻值；c) 肯定光照強度下,光敏電阻的阻值：調(diào)劑發(fā)光的強度,發(fā)覺隨著光照強度的增加,歐姆表指針不斷向電阻減小方向偏轉(zhuǎn)；光敏電阻 能夠把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量；半導(dǎo)體導(dǎo)電機理：金屬載流子為自由電子,半導(dǎo)體載流子為空穴和自由電子；由于熱運動等緣由極少數(shù)電子擺脫原子束縛,變成自由電子, 并且原

5、先的地方留下空位形成空穴；加熱和光照可以使更多的電子獲得能量擺脫原子的束縛變成自由電子；載流子一增多, 那么物質(zhì)的導(dǎo)電才能也就相應(yīng)提高；2. 熱敏電阻：金屬熱電阻：正向熱敏電阻；由于金屬的導(dǎo)電率隨溫度的上升而增大已經(jīng)在之前學(xué)習(xí)過,這里并不作為重點教學(xué)內(nèi)容,簡潔說明電子由于溫度上升而熱運動加劇,增多了與晶格的碰撞導(dǎo)致電阻增大；熱敏電阻：負向熱敏電阻；【演示試驗】描畫負向熱敏電阻曲線使用熱水和溫度計測定溫度,約每10測定一下熱敏電阻阻值,并記錄在表格里,最終用 平滑的曲線連接這些點,描畫出負向熱敏電阻曲線；（書上雖然已經(jīng)給出了特性曲線,但通過試驗讓同學(xué)能夠留下深刻印象；）溫度：阻值：溫度：阻值：這

6、里通過 excel 畫出曲線；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載（在天氣冰冷時, 試驗可以不采納傳統(tǒng)的用酒精燈加熱升溫來測定數(shù)據(jù),而采納降溫的方法,即用將熱水降溫到冷水的過程來測定數(shù)據(jù)；）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量；3. 霍爾元件：如圖,霍爾元件為在一個很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）fi薄片上,制作4 個電極 e.f.m .n 而成；如在e.f 間通入ne恒定的電流i ,同時外加與薄片垂直的勻強磁場b,薄片中的m b載流子就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),使m . n 間顯現(xiàn)電u h精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載壓 u h；這個電壓叫霍

7、爾電壓,其打算式 為 u hibk；式中 d 為薄片的厚度, k 為霍爾系數(shù),d精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載它的大小與薄片的材料有關(guān)；設(shè)載流子的電荷量為q,沿電流方向定向運動的平均速率為v ,單位體積內(nèi)自由移動的載流子數(shù)為n,垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍,就電流的微觀表達式為：inqadv精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載載流子在磁場中受到的洛倫茲力：fqvbu h精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移,兩個側(cè)面顯現(xiàn)電勢差,載流子受到的電場力為：fqa當(dāng)達到穩(wěn)固狀態(tài)時,洛倫茲力與電場力平穩(wěn),即：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - -

8、 - 歡迎下載qvbq u haib精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載由式得：u hnqd1精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載式中的 nq 與導(dǎo)體的材料有關(guān),對于確定的導(dǎo)體,nq 為常數(shù)；令k,就上式可寫nq精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載ibu為hkd霍爾元件 能夠把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量；四.應(yīng)用實例：1. 傳感器工作示例觀看模擬溫控裝置的試驗視頻,仔細摸索以下問題：1) 該裝置為將什么物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量？2) 白燈和紅燈分別代表了什么意義？精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載3) 該裝置為如何進行電路的切換的？2. 課后習(xí)

9、題：微小的位移影響了鐵芯的位置,留意到鐵芯在之前教學(xué)中所提到的作用為使磁感線盡量束縛在鐵芯內(nèi)部；通過該傳感器的字面名稱,可以看出該傳感器通過電感工作,并且留意到在自感互感的教學(xué)中鐵芯對電感的龐大影響；因此可以得知, 軟鐵芯的位移必將影響到線圈 的自感系數(shù), 從而擁有將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的可能性；留意到這里所用的電感為只對交 流電有用, 故在設(shè)計線圈所連通路時均需要使用溝通電；至于為將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓仍為 電流信號,這個可以讓同學(xué)自行發(fā)揮來挑選；【教學(xué)設(shè)計評析】：傳感器原理及其工作原理為高中物理 3-2 第六章第一節(jié)的內(nèi)容,雖然并不為高考的重點內(nèi)容,但該內(nèi)容對于培育同學(xué)的制造才能和應(yīng)用才能有

10、著重大的影響；傳感器為物理應(yīng)用領(lǐng)域中比較前沿的領(lǐng)域,對于學(xué)生來說為比較生疏的部分,但也因此可以激發(fā)起同學(xué)的奇怪心,在課堂上保持學(xué)習(xí)愛好；在學(xué)習(xí)過程中,同學(xué)會發(fā)覺,之前學(xué)習(xí)的電磁學(xué)學(xué)問可以有奇妙的應(yīng)用,可以使同學(xué)對物理的熟悉并不只為停留在做題目上,而為熟悉到物理為一門可以廣泛應(yīng)用的實踐學(xué)科,物理就在人們身邊；下面為筆者依據(jù)上述教學(xué)設(shè)計實際上過課后對該教學(xué)設(shè)計和教學(xué)成效進行的簡要分析：一.設(shè)計線索這節(jié)課由四個板塊構(gòu)成,制造情形,引入課題；觀看生活,建立概念；介紹元件,講解原理；實踐應(yīng)用,培育才能；第一,通過與同學(xué)一起觀看小鐵球水平拋出后,沿磁性板留下的痕跡引入課題,激發(fā)同學(xué)的求知欲；接著師生共同探

11、討,采納運動的分解方法對運動軌跡進行分析和理論探究；然后,分組試驗讓同學(xué)體驗感知兩個分運動,描點劃線并進行簡潔運算,與前面的理論推導(dǎo)相呼應(yīng)；之后,回到教科書中的頻閃照片,播放視頻,進一步體會更加精確的測量方法；最終,師生共同找到平拋物體的運動規(guī)律；二.設(shè)計特色明顯第一,試驗探究：這節(jié)課在試驗上的設(shè)計有多處突破,例如：開頭的磁性材料留跡試驗,演示成效明顯,使用的器材為兒童習(xí)字的磁性寫字板,試驗材料來源于身邊,通過這樣的演示試驗,同學(xué)可以清楚地看到,小球運動的徑跡不為直線,而為一條曲線,激發(fā)了同學(xué)的求知欲,有助于同學(xué)的觀看摸索才能的培育；又如,老師自制的同學(xué)分組試驗器材,設(shè)計奇妙.取材簡潔.易操作

12、.便于測量,有助于同學(xué)對平拋物體兩個分運動的進一步懂得；同時在分組試驗中,同學(xué)之間的溝通與溝通,為潛移默化的情感訓(xùn)練,同學(xué)在溝通中逐步學(xué)會如何與同伴溝通與溝通,對同學(xué)動手動腦學(xué)物理的學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成也為一種滲透,更重要的為同學(xué)對科學(xué)探究的七要素加深了懂得；其次,方法滲透：物理學(xué)訓(xùn)練的根本在于方法訓(xùn)練；等效方法為物理學(xué)討論的重要方法之一,對于平拋物 體運動的情形,采納怎樣的方法進行分析與討論,為這節(jié)課隱性訓(xùn)練的重要內(nèi)容,老師通過細致的設(shè)計, 師生共同運用前一節(jié)課剛剛學(xué)習(xí)的運動的合成和分解討論方法,潤物細無聲的對平拋物體的運動進行 討論分析,等效的思想,化復(fù)雜為簡潔的思想,點點雨露,滋潤著同學(xué)的心田；同時也營造了寬松民主的 課堂