魯科版高二物理選修3《常見傳感器工作原理》教學設計

魯科版高二物理選修3《常見傳感器工作原理》教學設計一、教學目標掌握常見傳感器的基本原理和工作方式；能夠分析和設計簡單的傳感器電路；培養(yǎng)學生的實驗能力和創(chuàng)新思維。二、教學內容光電傳感器的工作原理和應用；地磁傳感器的工作原理和應用；溫度傳感器的工作原理和應用。三、教學過程1.理論講解（1）光電傳感器光電傳感器主要是指使用光電效應進行測量的傳感器。它有兩種主要的工作方式：光電導和光電二極管。以光電導為例，它是指通過光照射引起PN結電容的變化，從而改變PN結電容的工作原理。PN結電容的兩端接上一電流表，光電二極管的組成如下圖所示。（圖略）當光電導受到光照射時，PN結電容的電容值會發(fā)生變化，使得電流表的讀數(shù)發(fā)生變化。通過觀察電流表的讀數(shù)，就可以獲得光照的信息。（2）地磁傳感器地磁傳感器主要是指使用磁性傳感材料的磁場來進行測量的傳感器。它一般由磁性材料和感測元件組成，當?shù)卮艂鞲衅饔龅酱艌鰰r，將會發(fā)生感應電動勢。（圖略）地磁傳感器一般采用霍爾元件來進行測量。霍爾元件的組成如下圖所示。（圖略）感測元件接收到磁場后，會在其周圍產(chǎn)生一個恒定的霍爾電勢，這個電勢正好與磁場的強度成比例。通過這個電勢的變化，就可以測量磁場的強度。（3）溫度傳感器溫度傳感器主要是指使用溫度敏感元件來進行測量的傳感器。溫度敏感元件可以是熱敏電阻、熱電偶、熱電阻等。以熱敏電阻為例，它的電阻值隨溫度的變化而發(fā)生變化，因此可以利用電阻的變化來測量溫度的變化。2.實驗操作（1）光電傳感器實驗實驗器材：光電導；電流表；測量電源。實驗操作：將光電導分別置于明、暗兩處，記錄電流表的讀數(shù)；將光電導與電源相連，測量光電導的電壓和電流，計算光電導的阻值和電容值；將光電導與電阻相連，測量光電導的電壓和電流，根據(jù)歐姆定律計算電阻的電阻值；根據(jù)實驗結果，討論光電導的工作原理和應用。（2）地磁傳感器實驗實驗器材：地磁傳感器；霍爾元件；數(shù)據(jù)記錄儀。實驗操作：將地磁傳感器分別置于不同的磁場下，記錄霍爾元件的輸出電勢；根據(jù)輸出電勢的變化，繪制磁場強度和輸出電勢的關系曲線；討論霍爾元件的工作原理和應用。（3）溫度傳感器實驗實驗器材：熱敏電阻；數(shù)字萬用表。實驗操作：將熱敏電阻接入電路中，測量電阻值和溫度的關系；根據(jù)實驗結果，繪制電阻值和溫度的關系曲線；討論熱敏電阻的工作原理和應用。3.課堂討論在課堂上，讓學生就上述三種傳感器的工作原理和應用進行討論，探討不同的應用場景和優(yōu)缺點。四、教學評估1.實驗報告要求學生完成三篇實驗報告，分別介紹光電傳感器、地磁傳感器和溫度傳感器的工作原理、應用和實驗操作過程，以及實驗結果和分析。2.課堂測試考查學生對傳感器工作原理和應用的理解和掌握程度。五、教學反思通過本次教學，學生深入了解了常見傳感器的工作原理和應用場景，同時也鍛煉了他們的實驗能