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(jì)一、課標(biāo)要求從上世紀(jì)八十年代起，國(guó)際上出現(xiàn)了“傳感器熱”，傳感器在當(dāng)今科技發(fā)展中有著十分重要的地位。因此，新課程標(biāo)準(zhǔn)緊扣時(shí)代脈搏，對(duì)傳感器教學(xué)提出明確要求。《課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)對(duì)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(qiáng)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(shí)踐性。二、設(shè)計(jì)思想本課的設(shè)計(jì)思路是通過(guò)觀看關(guān)于我國(guó)“月球車(chē)”和“勇氣號(hào)”火星探測(cè)器的資料，引出生活中的具體實(shí)例，培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)情感和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而引發(fā)對(duì)傳感器工作原理的探究，進(jìn)入新課。整節(jié)課以實(shí)驗(yàn)貫穿始終，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)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(huì)利用傳感器的工作原理設(shè)計(jì)、制作簡(jiǎn)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(dú)立的探究主體等特點(diǎn)，本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程是在教師引導(dǎo)和啟發(fā)下，學(xué)生獨(dú)立思考、主動(dòng)探索的過(guò)程。教學(xué)時(shí)力避深?yuàn)W的理論，側(cè)重于聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感和崇尚科學(xué)的精神。三、教學(xué)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）認(rèn)識(shí)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(guò)程與方法通過(guò)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(guò)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。通過(guò)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)。四、教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)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(zhǔn)備干簧管，磁鐵，光敏電阻，熱敏電阻，多用電表，紅外測(cè)體溫計(jì)，光控?cái)z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(shí)驗(yàn)探究法，觀察法，歸納法七、教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)（一）引入新課引導(dǎo)學(xué)生觀看多媒體關(guān)于我國(guó)“月球車(chē)”和“勇氣號(hào)”火星探測(cè)器的資料。問(wèn)題1：遠(yuǎn)離我們億萬(wàn)公里的小小探測(cè)器為什么能如此聽(tīng)話地“任人擺布”？回答：遙控。問(wèn)題2：它為什么有時(shí)能自動(dòng)的避開(kāi)一些障礙物呢？回答：自動(dòng)控制。問(wèn)題3：像這種不必直接接觸，就可以控制一些機(jī)器或生活設(shè)施的事例很多。你在生活中一定遇到過(guò)，請(qǐng)你盡可能多的列舉一些類(lèi)似的實(shí)例?；卮穑杭矣秒娖鞯倪b控、自動(dòng)門(mén)、自動(dòng)沖水馬桶、聲控開(kāi)關(guān)……過(guò)渡：要想知道這些自動(dòng)控制的道理，就要學(xué)習(xí)一些傳感器的知識(shí)。今天我們就來(lái)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(wèn)：什么是傳感器呢？演示實(shí)驗(yàn)1：干簧管（演示“永磁體控制小燈泡開(kāi)關(guān)”實(shí)驗(yàn)）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(wèn)：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(gè)常開(kāi)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(gè)相對(duì)的部分形成相反的磁極而吸合。結(jié)論：感受磁場(chǎng)—使電路通斷演示實(shí)驗(yàn)2：光控小夜燈教師演示改變光照強(qiáng)度，從而可以改變小夜燈的亮度。結(jié)論：感受光強(qiáng)—轉(zhuǎn)變成電流強(qiáng)弱問(wèn)：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(cè)體溫問(wèn)：用的什么測(cè)量工具？答：測(cè)溫槍?zhuān)t外測(cè)溫儀）演示實(shí)驗(yàn)3：測(cè)溫槍?zhuān)t外測(cè)溫儀）學(xué)生感受：請(qǐng)幾個(gè)學(xué)生測(cè)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(cè)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(lèi)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(diǎn)：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。多媒體展示一些常見(jiàn)的傳感器給學(xué)生們認(rèn)識(shí)。過(guò)渡：制作傳感器需要一些元器件，這些元器件必需對(duì)具體非電學(xué)量比較敏感，下面首先來(lái)研究幾個(gè)對(duì)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(wèn)：光敏電阻它能把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量的特性？演示實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度，觀察LED的發(fā)光變化，同時(shí)注意聽(tīng)集成塊發(fā)出的聲音變化；③分析原因，提出猜想：光照增強(qiáng),光敏電阻的阻值變大。問(wèn)：我們是不是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)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(shí)驗(yàn)方案，并開(kāi)始實(shí)驗(yàn)：學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：探究光敏電阻在不同光照條件下的阻值完成實(shí)驗(yàn)：學(xué)生用自己提出的方案完成實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光照越強(qiáng)，電阻越?。ú孪胝_!）（1）特性：光照越強(qiáng)，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(dòng)無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；光照增強(qiáng)，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(huì)隨著溫度的升高而增大演示實(shí)驗(yàn)5：加熱鎢絲，觀察小燈泡高度變化實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：加熱鎢絲，小燈泡變暗實(shí)驗(yàn)結(jié)論：阻值會(huì)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(huì)隨著溫度的升高而減小學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(cè)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(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。2、金屬熱電阻：靈敏度較差，穩(wěn)定性好，測(cè)量范圍大；熱敏電阻：靈敏度好穩(wěn)定性較差，測(cè)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(dòng)畫(huà)）（3）霍爾電壓：（4）霍爾元件能把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量說(shuō)一說(shuō)：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(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電容這個(gè)電學(xué)量。（三）課堂小結(jié)1、傳感器的概念；2、認(rèn)識(shí)一些制作傳感器的核心元件；3、通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)讓我們認(rèn)識(shí)到：傳感器與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)密切相關(guān)，它的應(yīng)用在促進(jìn)現(xiàn)代社會(huì)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(lèi)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。學(xué)生觀看資料培養(yǎng)學(xué)生愛(ài)國(guó)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(jìn)一步調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)思考實(shí)驗(yàn)結(jié)論學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)思考實(shí)驗(yàn)結(jié)論學(xué)生親身感受后更能體會(huì)物理就在身邊，能激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。師生互動(dòng)培養(yǎng)歸納能力增加學(xué)生對(duì)傳感器的感性認(rèn)識(shí)學(xué)生觀察思考學(xué)生提出猜想培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力以及動(dòng)手的能力、歸納能力載流子概念較抽象借助多媒體動(dòng)畫(huà)來(lái)加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)學(xué)生觀察并思考總結(jié)師生互動(dòng)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(tuán)隊(duì)合作精神讓學(xué)生進(jìn)一步去了解生活中的物理和培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力八、點(diǎn)評(píng)本節(jié)課依據(jù)學(xué)生的認(rèn)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(shí)例入手，設(shè)置懸念，提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲；在進(jìn)行“什么是傳感器”的教學(xué)中注重實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生從三個(gè)實(shí)驗(yàn)的探究中加以歸納，顯示傳感器的優(yōu)越性，