2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第5章 傳感器 2 常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（1）教案 新人教版選擇性必修第二冊(cè)

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章傳感器2常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（1）教案新人教版選擇性必修第二冊(cè)課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂弧⒔虒W(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容選自2024-2025學(xué)年新教材高中物理第5章“傳感器”中的第2節(jié)“常見傳感器的工作原理及應(yīng)用（1）”。內(nèi)容主要圍繞溫度傳感器、光傳感器和力傳感器的原理和應(yīng)用展開。與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系在于，學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)了基本的電路知識(shí)和物理量的測(cè)量，對(duì)電學(xué)基礎(chǔ)和物理現(xiàn)象有初步理解。本節(jié)課將在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生了解傳感器的轉(zhuǎn)換原理，探究其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用實(shí)例，如溫度控制、光線感應(yīng)開關(guān)等，加深學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象與工程技術(shù)結(jié)合的理解，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)探究精神。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)旨在通過學(xué)生對(duì)常見傳感器工作原理及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，提升以下幾方面的能力：首先，發(fā)展學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解釋現(xiàn)象的能力，特別是在能量轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理方面的理解。其次，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的實(shí)踐能力，通過分析傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的設(shè)計(jì)和使用，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和問題解決能力。此外，強(qiáng)化學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，通過小組討論和實(shí)驗(yàn)操作，提升交流協(xié)作能力。最終，通過聯(lián)系傳感器技術(shù)與日常生活、科技發(fā)展的緊密關(guān)系，增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感，為培養(yǎng)適應(yīng)未來社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-溫度傳感器、光傳感器和力傳感器的原理及其在電路中的應(yīng)用，包括傳感器的轉(zhuǎn)換特性、工作原理和信號(hào)輸出。

-傳感器在實(shí)際工程和日常生活中的應(yīng)用案例分析，如溫度控制器、光電開關(guān)等。

-學(xué)生能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器應(yīng)用電路，理解傳感器在信息采集和處理中的重要作用。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-傳感器內(nèi)部物理量的轉(zhuǎn)換過程，如熱敏電阻的阻值隨溫度變化的規(guī)律，光電效應(yīng)的原理等。

-傳感器輸出信號(hào)的讀取和處理，如何將傳感器的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并進(jìn)行有效的放大和濾波。

-學(xué)生在理解傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并搭建實(shí)際的傳感器電路，這可能涉及到復(fù)雜的電路知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。

-對(duì)傳感器選擇和應(yīng)用的判斷，例如在不同場(chǎng)合下選擇合適的傳感器，并理解其限制條件。

舉例解釋：

-重點(diǎn)：在講解力傳感器時(shí)，強(qiáng)調(diào)其通過應(yīng)變片將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的原理，并展示如何將這種變化應(yīng)用于制造電子秤。

-難點(diǎn)：在探討溫度傳感器時(shí)，解釋熱敏電阻的負(fù)溫度系數(shù)（NTC）特性，以及如何將溫度變化準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，學(xué)生可能難以理解溫度與電阻值之間的非線性關(guān)系。此外，如何使用運(yùn)算放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和濾波，也是學(xué)生需要克服的難點(diǎn)。四、教學(xué)資源1.硬件資源：

-溫度傳感器、光傳感器和力傳感器模塊。

-多功能電路實(shí)驗(yàn)箱。

-運(yùn)算放大器、電阻、電容等基礎(chǔ)電子元件。

-電子秤、溫度控制器等傳感器應(yīng)用產(chǎn)品。

2.軟件資源：

-傳感器原理演示軟件或模擬器。

-電路設(shè)計(jì)軟件，如Multisim、ArduinoIDE等。

3.課程平臺(tái)：

-學(xué)校課堂多媒體教學(xué)系統(tǒng)。

-網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，用于發(fā)布預(yù)習(xí)資料和課后作業(yè)。

4.信息化資源：

-電子教材、PPT課件。

-教學(xué)視頻，展示傳感器的工作原理和應(yīng)用案例。

-在線互動(dòng)問答平臺(tái)，供學(xué)生提問和討論。

5.教學(xué)手段：

-實(shí)物展示和操作。

-互動(dòng)式教學(xué)，包括提問、討論和小組合作。

-實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生動(dòng)手搭建和測(cè)試傳感器電路。

-項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)傳感器應(yīng)用項(xiàng)目。五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-創(chuàng)設(shè)情境：通過展示日常生活中的傳感器應(yīng)用實(shí)例，如智能溫控器調(diào)節(jié)室溫、自動(dòng)燈光控制系統(tǒng)等，引起學(xué)生對(duì)傳感器的好奇心和興趣。

-提出問題：詢問學(xué)生對(duì)傳感器的基本認(rèn)識(shí)，如“你們認(rèn)為傳感器是什么？”“它們?cè)谖覀兊纳钪衅鸬搅四男┳饔?？?/p>

-學(xué)生討論：鼓勵(lì)學(xué)生分享自己對(duì)傳感器的了解和使用經(jīng)驗(yàn)，教師總結(jié)并引導(dǎo)進(jìn)入新課學(xué)習(xí)。

2.講授新課（15分鐘）

-溫度傳感器：介紹熱敏電阻的工作原理，通過PPT展示溫度與電阻值的關(guān)系曲線，解釋其在溫度控制中的應(yīng)用。

-光傳感器：講解光電效應(yīng)，展示光敏電阻或光敏二極管的結(jié)構(gòu)和原理，強(qiáng)調(diào)其在自動(dòng)開關(guān)和光線檢測(cè)中的應(yīng)用。

-力傳感器：闡述應(yīng)變片原理，通過動(dòng)畫演示力作用下的電阻變化，介紹其在電子秤和壓力檢測(cè)中的應(yīng)用。

-教學(xué)互動(dòng)：在講解每個(gè)傳感器時(shí)，教師提出問題，如“溫度傳感器如何感知溫度變化？”“光傳感器在暗處和亮處的表現(xiàn)有何不同？”學(xué)生回答，教師點(diǎn)評(píng)并補(bǔ)充。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-發(fā)布練習(xí)題：通過PPT或?qū)W習(xí)平臺(tái)發(fā)放練習(xí)題，涵蓋溫度、光和力傳感器的原理和應(yīng)用。

-小組討論：學(xué)生分小組討論習(xí)題，相互解釋和核對(duì)答案，教師巡回指導(dǎo)。

-答疑環(huán)節(jié)：學(xué)生提出疑問，教師解答，共同討論解決難點(diǎn)問題。

4.實(shí)踐操作（10分鐘）

-實(shí)驗(yàn)演示：教師現(xiàn)場(chǎng)演示如何搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的傳感器電路，如使用溫度傳感器來控制一個(gè)小風(fēng)扇的開關(guān)。

-學(xué)生實(shí)驗(yàn)：學(xué)生按照教師提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，動(dòng)手搭建和測(cè)試傳感器電路。

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：鼓勵(lì)學(xué)生基于所學(xué)的傳感器知識(shí)，設(shè)計(jì)自己的傳感器應(yīng)用項(xiàng)目，進(jìn)行展示和交流。

5.課堂總結(jié)與延伸（5分鐘）

-教學(xué)總結(jié)：回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)傳感器的原理和在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

-核心素養(yǎng)能力拓展：布置課后作業(yè)，要求學(xué)生調(diào)查生活中的傳感器應(yīng)用，撰寫報(bào)告，培養(yǎng)其科學(xué)探究和實(shí)際應(yīng)用能力。

-課堂反饋：邀請(qǐng)學(xué)生對(duì)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師收集反饋，為后續(xù)教學(xué)提供參考。

整個(gè)教學(xué)過程設(shè)計(jì)緊扣教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)，通過師生互動(dòng)、實(shí)踐操作和創(chuàng)新設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，旨在提高學(xué)生對(duì)傳感器工作原理的理解，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和科學(xué)探究精神，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任感。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識(shí)掌握：

-學(xué)生能夠理解并描述溫度傳感器、光傳感器和力傳感器的工作原理，包括熱敏電阻的阻值變化、光電效應(yīng)和應(yīng)變片的工作機(jī)制。

-學(xué)生能夠列舉并解釋傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的例子，如智能家居控制系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備等。

-學(xué)生掌握了傳感器信號(hào)的讀取和處理方法，能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器電路，并理解其電路圖。

2.技能提升：

-學(xué)生在實(shí)踐操作中提升了電路搭建和測(cè)試的技能，能夠正確使用多用電表、運(yùn)算放大器等電子設(shè)備。

-學(xué)生通過小組合作，增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通技巧，能夠在團(tuán)隊(duì)中有效分配任務(wù)和解決問題。

-學(xué)生通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，激發(fā)了創(chuàng)新思維和問題解決能力，能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的解決中。

3.核心素養(yǎng)能力發(fā)展：

-學(xué)生在分析傳感器原理和應(yīng)用的過程中，培養(yǎng)了科學(xué)探究和批判性思維能力，能夠提出問題、分析問題并找到解決方案。

-學(xué)生通過調(diào)研生活中的傳感器應(yīng)用，增強(qiáng)了科學(xué)態(tài)度和責(zé)任感，認(rèn)識(shí)到科技對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性。

-學(xué)生在課堂討論和實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，提升了書面表達(dá)和口頭表達(dá)能力，能夠清晰準(zhǔn)確地傳達(dá)自己的思想和觀點(diǎn)。

4.情感態(tài)度與價(jià)值觀：

-學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣得到提升，對(duì)傳感器技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，愿意主動(dòng)探索和學(xué)習(xí)相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)。

-學(xué)生通過了解傳感器技術(shù)在現(xiàn)代科技中的廣泛應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)物理的社會(huì)價(jià)值，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的動(dòng)力和職業(yè)規(guī)劃意識(shí)。

-學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作和創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中，培養(yǎng)了自信和自主學(xué)習(xí)的能力，對(duì)未來科技發(fā)展充滿期待和信心。七、板書設(shè)計(jì)①重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：

-溫度傳感器：熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)（NTC）

-光傳感器：光電效應(yīng)、光敏電阻、光敏二極管

-力傳感器：應(yīng)變片、電阻應(yīng)變效應(yīng)

②關(guān)鍵詞：

-能量轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理

-電路設(shè)計(jì)、應(yīng)用案例

-傳感器原理、實(shí)驗(yàn)操作

③核心句：

-“傳感器的核心是物理量的轉(zhuǎn)換。”

-“傳感器技術(shù)在日常生活中無處不在?！?/p>

-“動(dòng)手實(shí)踐是理解傳感器工作原理的最佳方式。”

板書設(shè)計(jì)示例：

```

傳感器

│

├──溫度傳感器

│├──熱敏電阻

│└──NTC

│

├──光傳感器

│├──光電效應(yīng)

│├──光敏電阻

│└──光敏二極管

│

└──力傳感器

├──應(yīng)變片

└──電阻應(yīng)變效應(yīng)

```

板書設(shè)計(jì)采用樹狀圖形式，直觀展示了不同傳感器的分類和關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，條理清晰，重點(diǎn)突出。同時(shí)，使用彩色的粉筆或標(biāo)記，增強(qiáng)藝術(shù)性和趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。通過板書，學(xué)生能夠快速抓住本節(jié)課的核心內(nèi)容，便于理解和記憶。八、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：觀察學(xué)生在課堂上的參與程度、提問回答的準(zhǔn)確性和積極性，以及學(xué)生對(duì)傳感器工作原理的理解程度。

2.小組討論成果展示：評(píng)估各小組在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)的討論成果，包括對(duì)傳感器應(yīng)用案例的分析和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性。

3.隨堂測(cè)試：通過發(fā)放包含選擇題和簡(jiǎn)答題的測(cè)試卷，檢測(cè)學(xué)生對(duì)溫度傳感器、光傳感器和力傳感器原理的掌握情況。

4.實(shí)踐操作評(píng)價(jià)：在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，評(píng)估學(xué)生的電路搭建技能、數(shù)據(jù)分析能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：針對(duì)學(xué)生的課堂表現(xiàn)、討論成果、測(cè)試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，及時(shí)給予肯定和指導(dǎo)，指出不足之處并提出改進(jìn)建議。

具體評(píng)價(jià)與反饋內(nèi)容如下：

-課堂表現(xiàn)：學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)活躍，提問環(huán)節(jié)能夠積極舉手發(fā)言，對(duì)傳感器原理的理解基本準(zhǔn)確，表現(xiàn)出較好的學(xué)習(xí)興趣。

-小組討論成果展示：各小組能夠較好地分析傳感器應(yīng)用案例，提出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理，但部分小組在討論深度和廣度上仍有提升空間。

-隨堂測(cè)試：測(cè)試結(jié)果顯示，大部分學(xué)生對(duì)溫度傳感器、光傳感器和力傳感器的原理和應(yīng)用掌握較好，但個(gè)別學(xué)生在特定知識(shí)點(diǎn)上還需加強(qiáng)。

-實(shí)踐操作評(píng)價(jià)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中表現(xiàn)出較好的動(dòng)手能力，能夠按照要求搭建傳感器電路，但部分學(xué)生在數(shù)據(jù)分析方面尚需提高。

-教師評(píng)價(jià)與反饋：教師對(duì)學(xué)生的整體表現(xiàn)給予積極評(píng)價(jià)，針對(duì)學(xué)生在討論和操作中存在的問題，給出具體改進(jìn)建議，鼓勵(lì)學(xué)生加強(qiáng)課后復(fù)習(xí)和實(shí)踐探索。課后作業(yè)1.課后作業(yè)1：分析一種日常生活中的傳感器應(yīng)用，并說明其工作原理。

2.課后作業(yè)2：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度控制系統(tǒng)，使用溫度傳感器控制一個(gè)電熱器的加熱功率。

3.課后作業(yè)3：搭建一個(gè)光控開關(guān)電路，使用光傳感器控制一個(gè)電燈的開關(guān)。

4.課后作業(yè)4：制作一個(gè)簡(jiǎn)單的電子秤，使用力傳感器測(cè)量物體的重量。

5.課后作業(yè)5：調(diào)查一種新型傳感器的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域，撰寫調(diào)查報(bào)告。

詳細(xì)的補(bǔ)充和說明舉例題型：

1.課后作業(yè)1：分析一種日常生活中的傳感器應(yīng)用，并說明其工作原理。

舉例：分析汽車中的速度傳感器。工作原理是通過旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的凸輪帶動(dòng)傳感器內(nèi)部的磁鐵，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生電流，通過計(jì)算電流的變化可以得知速度。

2.課后作業(yè)2：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度控制系統(tǒng)，使用溫度傳感器控制一個(gè)電熱器的加熱功率。

舉例：設(shè)計(jì)一個(gè)恒溫箱控制系統(tǒng)。當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，電熱器加熱，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，電熱器停止加熱。通過溫度傳感器的反饋控制，可以保持恒溫箱內(nèi)的溫度穩(wěn)定。

3.課后作業(yè)3：搭建一個(gè)光控開關(guān)電路，使用光傳感器控制一個(gè)電燈的開關(guān)。

舉例：搭建一個(gè)自動(dòng)路燈控制系統(tǒng)。當(dāng)光照強(qiáng)度低于設(shè)定值時(shí)，光傳感器檢測(cè)到光線不足，控制電燈開啟，當(dāng)光照強(qiáng)度高于設(shè)定值時(shí)，電燈關(guān)閉。

4.課后作業(yè)4：制作一個(gè)簡(jiǎn)單的電子秤，使用力傳感器測(cè)量物體的重量。

舉例：制作一個(gè)簡(jiǎn)易的電子秤。當(dāng)物體放在力傳感器上時(shí)，力傳感器會(huì)產(chǎn)生與物體重量成正比的電信號(hào)，通過電路放大和處理，可以顯示物體的重量。

5.課后作業(yè)5：調(diào)查一種新型傳感器的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域，撰寫調(diào)查報(bào)告。

舉例：調(diào)查MEMS傳感器的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域。MEMS傳感器是一種微機(jī)電系統(tǒng)，通過微小的機(jī)械結(jié)構(gòu)感受外界物理量，如加速度、壓力等。它們?cè)谥悄苁謾C(jī)、汽車安全系統(tǒng)和醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。教學(xué)反思在本次教學(xué)活動(dòng)中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對(duì)傳感器的興趣被成功激發(fā)，他們對(duì)于這些日常生活中的科技產(chǎn)品充滿了好奇。在導(dǎo)入環(huán)節(jié)，通過展示實(shí)際生活中的傳感器應(yīng)用，學(xué)生們能夠直觀感受到物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)世界的緊密聯(lián)系。這種情境創(chuàng)設(shè)對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)非常有效。

在講授新課的過程中，我注意到了一些學(xué)生對(duì)溫度傳感器和光傳感器的工作原理理解較為吃力。我及時(shí)調(diào)整了教學(xué)方法，通過更多的圖示和實(shí)物演示，幫助學(xué)生建立起抽象概念與具體實(shí)物之間的聯(lián)系。此外，小組討論的形式也讓學(xué)生們?cè)诮涣髦谢ハ鄦l(fā)，加深了對(duì)難點(diǎn)的理解。

實(shí)踐操作環(huán)節(jié)是學(xué)生們的最愛，他們能夠在動(dòng)手搭建電路的過程中，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際技能。然而，我也注意到部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中存在一定的困難，比如電路連接不正確、數(shù)據(jù)分析不準(zhǔn)確等。這提醒我在未來的教學(xué)中，需要更多地關(guān)注學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力培養(yǎng)，提供更多的指導(dǎo)和支持。

課堂提問和隨堂測(cè)試的結(jié)果顯示，大多數(shù)學(xué)生能夠掌握本節(jié)課的核心知識(shí)點(diǎn)，但仍有少數(shù)學(xué)生在某些細(xì)節(jié)上把握不足。我