傳感器及其工作原理教學(xué)設(shè)計方案

第1節(jié)傳感器及其工作原理教學(xué)設(shè)計方案課程物理課程標(biāo)準(zhǔn)本節(jié)學(xué)生定性研究一些原理性基礎(chǔ)知識，了解傳感器及其工作原理。教學(xué)內(nèi)容分析用幾個有趣的傳感器實(shí)驗(yàn)引入課題，激發(fā)學(xué)生探究傳感器原理的興趣.給出“傳感器就是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量”的概念之后，重點(diǎn)介紹光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻.安排音樂茶杯和火警裝置兩個設(shè)計性問題讓學(xué)生體會傳感器的簡單應(yīng)用.教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能：①知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義；②通過實(shí)驗(yàn)，知道常見傳感器的工作原理；③初步探究利用和設(shè)計簡單的傳感器.2.過程與方法：①通過對實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，讓學(xué)生了解傳感器、熟悉傳感器工作原理；②讓學(xué)生自己設(shè)計簡單的傳感器，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)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力.3.情感態(tài)度與價值觀：在理解傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，通過自己設(shè)計簡單的傳感器，體驗(yàn)科技創(chuàng)新的樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣.學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握幾種常見傳感器的工作原理學(xué)情分析已經(jīng)學(xué)習(xí)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象和交流電的相關(guān)知識，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行傳感器的學(xué)習(xí)重點(diǎn)、難點(diǎn)幾種常見傳感器的工作原理（演示實(shí)驗(yàn)）教與學(xué)的媒體選擇ppt課程實(shí)施類型√偏教師課堂講授類偏自主、合作、探究學(xué)習(xí)類備注教學(xué)活動步驟序號1一．課題的引入2二．什么是傳感器？3三．光敏電阻4四．金屬熱電阻和熱敏電阻教學(xué)活動詳情教學(xué)活動1：課題的引入活動目標(biāo)引入教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣解決問題如何實(shí)現(xiàn)自動化控制技術(shù)資源ppt常規(guī)資源實(shí)驗(yàn)器材活動概述【演示實(shí)驗(yàn)1】干簧管控制電路的通斷如圖，小盒子A的側(cè)面露出一個小燈泡，盒外沒有開關(guān)，但是把磁鐵B放到盒子上面，燈泡就會發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡熄滅.師問：盒子里有怎樣的裝置，才能實(shí)現(xiàn)這樣的控制？生猜：（可以自由討論，也可以請學(xué)生回答）師生探究：打開盒子，用實(shí)物投影儀展示盒內(nèi)的電路圖，了解元件“干簧管”的結(jié)構(gòu)。探明原因：玻璃管內(nèi)封入兩個軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁鐵靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，電路導(dǎo)通。所以，干簧管能起到開關(guān)的作用。師點(diǎn)撥：這個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?！狙菔緦?shí)驗(yàn)2】聲光控開關(guān)控制電路的通斷①先在普通光照條件下，②在把開關(guān)置于黑暗環(huán)境中。師生總結(jié)：聲光控開關(guān)教與學(xué)的策略實(shí)驗(yàn)演示反饋評價通過演示實(shí)驗(yàn)為引入傳感器概念奠定基礎(chǔ)教學(xué)活動2：什么是傳感器？活動目標(biāo)結(jié)合生活實(shí)例，了解什么是傳感器解決問題知道什么是傳感器技術(shù)資源Ppt以及網(wǎng)絡(luò)資源常規(guī)資源活動概述師：剛才的兩個實(shí)驗(yàn)，都用了一種元件，這些元件能夠感受某些信息，通過它能實(shí)現(xiàn)電路的自動控制，這種元件有一個專門的名稱：傳感器。什么是傳感器呢？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)行測量、傳輸、處理和控制了。其實(shí)，傳感器并不神秘。你家里可能就有很多的傳感器。請大家相互說說看，你家里，或者在你的生活當(dāng)中，都使用過，或聽說過什么樣的電器中有傳感器？生討論并交流：例如，①當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定值時，制冷系統(tǒng)自動啟動，而當(dāng)溫度低于設(shè)定值時，制冷系統(tǒng)又會自動停止。冰箱的控制，是通過溫度傳感器實(shí)現(xiàn)的。②樓梯道的電燈，晚上，有人經(jīng)過樓道時，開關(guān)自動接通，燈就亮；白天，不管是否有人經(jīng)過，開關(guān)都是斷開的，燈總是不亮，這種開關(guān)用的就是聲光傳感器。③為了防止火災(zāi)的發(fā)生，在賓館房間的天花板上大多有一個小盒子，當(dāng)房間失火時它能感知出現(xiàn)的煙霧，通過電路發(fā)出警報，這個小盒子就是煙霧傳感器。④其他如賓館洗手間的墻壁上干手機(jī)的濕度傳感器、電視機(jī)里換頻道的紅外傳感器、電飯鍋的溫控開關(guān)、養(yǎng)雞場里的孵化器、交警用來測駕駛員是否酒后開車的酒精氣體測試儀、磁懸浮列車?yán)锏募铀俣葴y試器、電容式話筒里的電容式傳感器、自動洗衣機(jī)里的壓力傳感器等等.可以說，傳感器的廣泛使用，豐富了我們的生活，使我們的生活更加方便、安全和舒適。教與學(xué)的策略討論與交流反饋評價學(xué)生積極討論教學(xué)活動3：光敏電阻活動目標(biāo)知道光敏電阻的阻值大小跟什么因素有關(guān)解決問題光敏電阻在不同光照條件下的電阻有什么不同技術(shù)資源Ppt以及網(wǎng)絡(luò)資源常規(guī)資源光敏電阻、光以及多用電表活動概述師：為了制作傳感器，需要一些元器件，下面我們就來看幾個實(shí)際的例子?！狙菔緦?shí)驗(yàn)3】比較光敏電阻在不同光照條件下的電阻之不同學(xué)生完成：兩人一組，用萬用電表（由投影儀投出表盤）的歐姆擋測量一只光敏電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)分別在室內(nèi)自然光的照射下和用手掌遮光時進(jìn)行。學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：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)弱這個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。（師）工作原理：光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。光敏電阻是由硫化鎘制成的，硫化鎘是一種半導(dǎo)體材料，無光照時，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。學(xué)生自學(xué)：半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理教與學(xué)的策略實(shí)驗(yàn)演示反饋評價認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)教學(xué)活動4：金屬熱電阻和熱敏電阻活動目標(biāo)知道熱敏電阻的阻值大小跟什么因素有關(guān)解決問題熱敏電阻在不同溫度條件下的電阻有什么不同技術(shù)資源Ppt以及網(wǎng)絡(luò)資源常規(guī)資源熱敏電阻、多用電表活動概述師問：金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)嗎？關(guān)系如何？生答：（金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，如白熾燈鎢絲的電阻在正常工作情況下比常溫下的電阻大得多）師生總結(jié)：用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為金屬熱電阻。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。（投影電阻R隨溫度變化的圖線）【演示實(shí)驗(yàn)4】熱敏電阻隨溫度的升高電阻減小學(xué)生兩人一組，用萬用電表的歐姆擋測一只熱敏電阻的阻值。第一次直接測量，第二次用手心捂住熱敏電阻再測量，記錄兩次測得的電阻值。學(xué)生探究：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。