高中物理人教版2第六章傳感器1傳感器及其工作原理

《傳感器及其工作原理》教學(xué)設(shè)計一、課標要求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。因此，新課程標準緊扣時代脈搏，對傳感器教學(xué)提出明確要求?！墩n程標準》強調(diào)對傳感器教學(xué)應(yīng)側(cè)重從技術(shù)應(yīng)用的角度展示物理，強調(diào)物理學(xué)科與技術(shù)的結(jié)合，著重體現(xiàn)物理學(xué)的應(yīng)用性、實踐性。二、設(shè)計思想本課的設(shè)計思路是通過觀看關(guān)于我國“月球車”和“勇氣號”火星探測器的資料，引出生活中的具體實例，培養(yǎng)學(xué)生愛國情感和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而引發(fā)對傳感器工作原理的探究，進入新課。整節(jié)課以實驗貫穿始終，通過對實驗的觀察、思考和探究，了解什么是光電傳感器、溫度傳感器，傳感器是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的，并抓住這一共性原理特征，使學(xué)生學(xué)會利用傳感器的工作原理設(shè)計、制作簡單的自控裝置。但由于學(xué)生思維能力發(fā)展上的不成熟性，還不能成為完全獨立的探究主體等特點，本節(jié)課的實驗探究過程是在教師引導(dǎo)和啟發(fā)下，學(xué)生獨立思考、主動探索的過程。教學(xué)時力避深奧的理論，側(cè)重于聯(lián)系實際，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感和崇尚科學(xué)的精神。三、教學(xué)目標1.知識與技能（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）認識一些制作傳感器的元器件，知道這些傳感器的工作原理。2.過程與方法通過對實驗的觀察、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，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、實踐能力和創(chuàng)新思維能力。3.情感、態(tài)度與價值觀體會傳感器在生活、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)生的知識視野，并加強物理與STS的聯(lián)系。通過動手實驗，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度、團隊合作精神和創(chuàng)新意識。四、教學(xué)的重點與難點⒈傳感器的概念⒉光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理五、教學(xué)準備干簧管，磁鐵，光敏電阻，熱敏電阻，多用電表，紅外測體溫計，光控攝像頭，燒杯1只，發(fā)光二極管，發(fā)音集成塊，小燈泡，手電筒，鎢絲，熱水，多媒體課件等六、教學(xué)方法實驗探究法，觀察法，歸納法七、教學(xué)過程教學(xué)過程學(xué)生活動（一）引入新課引導(dǎo)學(xué)生觀看多媒體關(guān)于我國“月球車”和“勇氣號”火星探測器的資料。問題1：遠離我們億萬公里的小小探測器為什么能如此聽話地“任人擺布”？回答：遙控。問題2：它為什么有時能自動的避開一些障礙物呢？回答：自動控制。問題3：像這種不必直接接觸，就可以控制一些機器或生活設(shè)施的事例很多。你在生活中一定遇到過，請你盡可能多的列舉一些類似的實例?；卮穑杭矣秒娖鞯倪b控、自動門、自動沖水馬桶、聲控開關(guān)……過渡：要想知道這些自動控制的道理，就要學(xué)習(xí)一些傳感器的知識。今天我們就來共同學(xué)習(xí)第六章第1節(jié)：傳感器及其工作原理。（二）新課教學(xué)一、傳感器設(shè)問：什么是傳感器呢？演示實驗1：干簧管（演示“永磁體控制小燈泡開關(guān)”實驗）①預(yù)先連接好電路，干簧管用紙遮?、谟糜来朋w接觸干簧管，觀察電路的通斷③觀察、介紹干簧管的構(gòu)造問：永磁體靠近干簧管、使之發(fā)生了通斷作用的原理是什么？答：干簧管內(nèi)有兩個常開軟磁合金材料制成的簧片，條形磁體靠近它，簧片被磁化，導(dǎo)致兩個相對的部分形成相反的磁極而吸合。結(jié)論：感受磁場—使電路通斷演示實驗2：光控小夜燈教師演示改變光照強度，從而可以改變小夜燈的亮度。結(jié)論：感受光強—轉(zhuǎn)變成電流強弱問：03年3、4月份非典肆虐，我們學(xué)生每天到校后，學(xué)校每天必做的一件事是什么事？答：測體溫問：用的什么測量工具？答：測溫槍（紅外測溫儀）演示實驗3：測溫槍（紅外測溫儀）學(xué)生感受：請幾個學(xué)生測量體表不同部位的體溫。結(jié)論：感受溫度—轉(zhuǎn)變成電路通斷銜接：像我們上面所討論的干簧管、光控小夜燈、測溫槍等它們都是傳感器。師生總結(jié)傳感器概念：傳感器是指這樣一類元件：它能將感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它按照一定的規(guī)則，轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。傳感器的優(yōu)點：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進行測量、傳輸、處理和控制了。多媒體展示一些常見的傳感器給學(xué)生們認識。過渡：制作傳感器需要一些元器件，這些元器件必需對具體非電學(xué)量比較敏感，下面首先來研究幾個對光、熱、磁比較敏感的元件。二、傳感器的核心元件1、光敏電阻設(shè)問：光敏電阻它能把光照強弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量的特性？演示實驗4：感知光敏電阻的光敏特性①預(yù)先連接好電路；②改變照射光敏電阻的光照強度，觀察LED的發(fā)光變化，同時注意聽集成塊發(fā)出的聲音變化；③分析原因，提出猜想：光照增強,光敏電阻的阻值變大。問：我們是不是可以通過實驗的方法來探究一下我們提出的猜想是否正確呢？答：可以。學(xué)生提出實驗方案，并開始實驗：學(xué)生實驗1：探究光敏電阻在不同光照條件下的阻值完成實驗：學(xué)生用自己提出的方案完成實驗結(jié)論：光照越強，電阻越?。ú孪胝_!）（1）特性：光照越強，光敏電阻阻值越小。（2）材料：半導(dǎo)體。（如：硫化鎘）（3）導(dǎo)電原理：載流子的移動無光照時，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；光照增強，載流子也增多，導(dǎo)電性變好。2、熱敏電阻和金屬熱電阻：（1）金屬熱電阻：①材料：金屬（如：鉑）②R-T特性：阻值會隨著溫度的升高而增大演示實驗5：加熱鎢絲，觀察小燈泡高度變化實驗現(xiàn)象：加熱鎢絲，小燈泡變暗實驗結(jié)論：阻值會隨著溫度的升高而增大（2）熱敏電阻①材料：半導(dǎo)體②R-T特性：阻值會隨著溫度的升高而減小學(xué)生實驗2：探究熱敏電阻阻值與溫度的關(guān)系學(xué)生用多用電表的歐姆擋分別測量不同溫度下熱敏電阻的阻值，并得出結(jié)論。（3）小結(jié)：1、金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻都可以將溫度這個非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。2、金屬熱電阻：靈敏度較差，穩(wěn)定性好，測量范圍大；熱敏電阻：靈敏度好穩(wěn)定性較差，測量范圍較小3、霍爾元件：（1）材料：半導(dǎo)體（如：砷化銦）（2）工作原理（多媒體展示動畫）（3）霍爾電壓：（4）霍爾元件能把磁感應(yīng)強度這個磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個電學(xué)量說一說：電容式位移傳感器是將什么非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成什么電學(xué)量呢？答：能夠把物體的位移這個力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個電學(xué)量。（三）課堂小結(jié)1、傳感器的概念；2、認識一些制作傳感器的核心元件；3、通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)讓我們認識到：傳感器與科學(xué)、技術(shù)、社會密切相關(guān)，它的應(yīng)用在促進現(xiàn)代社會的發(fā)展中起了重要作用。（四）作業(yè)布置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、實驗設(shè)計：用熱敏電阻、繼電器等器材設(shè)計一個火警報警器。學(xué)生觀看資料培養(yǎng)學(xué)生愛國情感和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活進一步調(diào)動他們的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生觀察實驗思考實驗結(jié)論學(xué)生觀察實驗思考實驗結(jié)論學(xué)生親身感受后更能體會物理就在身邊，能激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。師生互動培養(yǎng)歸納能力增加學(xué)生對傳感器的感性認識學(xué)生觀察思考學(xué)生提出猜想培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的能力以及動手的能力、歸納能力載流子概念較抽象借助多媒體動畫來加強學(xué)生的感性認識學(xué)生觀察并思考總結(jié)師生互動學(xué)生觀察并思考總結(jié)，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)的能力學(xué)生相互討論思考并回答培養(yǎng)他們的團隊合作精神讓學(xué)生進一步去了解生活中的物理和培養(yǎng)他們的動手能力八、點評本節(jié)課依據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律組織教學(xué)，引入新課從現(xiàn)代科技和生產(chǎn)生活實例入手，設(shè)置懸念，提出問題，激發(fā)學(xué)生興趣，增強學(xué)生的求知欲；在進行“什么是傳感器”的教學(xué)中注重實驗探究，引導(dǎo)學(xué)生從三個實驗的探究中加以歸納，顯示傳感器的優(yōu)越性，