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)用教案 新人教版選擇性必修第二冊

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)用教案新人教版選擇性必修第二冊學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具課程基本信息1.課程名稱：《常見傳感器的工作原理及應(yīng)用》

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高中二年級(jí)物理班

3.授課時(shí)間：2024年11月20日，星期三，第5節(jié)

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘

本節(jié)課將基于新人教版選擇性必修第二冊第5章“傳感器”中的內(nèi)容，重點(diǎn)探討常見傳感器如溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器等的工作原理及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。通過實(shí)例分析和互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生深入理解傳感器的工作機(jī)制，并培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.物理觀念：理解傳感器的基本工作原理，建立傳感器與物理現(xiàn)象之間的聯(lián)系，形成物理觀念。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法分析傳感器問題的能力，提高邏輯推理和批判性思維能力。

3.實(shí)踐與創(chuàng)新：通過實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解傳感器在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)技術(shù)的尊重和責(zé)任感。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-傳感器的工作原理：重點(diǎn)講解溫度傳感器、光敏傳感器、壓力傳感器的基本原理，使學(xué)生理解傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的機(jī)理。

-傳感器的應(yīng)用：通過實(shí)例分析，讓學(xué)生掌握傳感器在不同領(lǐng)域（如工業(yè)、醫(yī)療、日常生活）中的應(yīng)用。

-實(shí)驗(yàn)操作技能：培養(yǎng)學(xué)生正確使用傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理的能力。

舉例：以溫度傳感器為例，強(qiáng)調(diào)其通過熱敏電阻的阻值變化來檢測溫度的核心原理。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-傳感器原理的理解：學(xué)生對傳感器內(nèi)部電路和工作原理的理解可能存在困難，需要通過直觀的圖示和實(shí)際操作來加深理解。

-傳感器應(yīng)用的拓展：學(xué)生在理解傳感器基本應(yīng)用的基礎(chǔ)上，難以將其拓展到更廣泛的領(lǐng)域，需要教師引導(dǎo)和案例分析。

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析和處理：學(xué)生可能缺乏對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和處理的能力，需要教授相關(guān)的數(shù)據(jù)分析方法。

舉例：對于壓力傳感器的應(yīng)用，難點(diǎn)在于如何讓學(xué)生理解其在復(fù)雜系統(tǒng)（如汽車剎車系統(tǒng)）中的作用和重要性。通過具體的案例分析，幫助學(xué)生突破這一難點(diǎn)。教學(xué)方法與策略1.教學(xué)方法：采用講授與討論相結(jié)合的方式，輔以案例研究和項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生深入理解傳感器的工作原理和應(yīng)用場景。

-講授：用于介紹傳感器的基本概念和原理。

-討論與問答：鼓勵(lì)學(xué)生提問，通過小組討論解決疑惑，促進(jìn)思維碰撞。

-案例研究：分析具體傳感器應(yīng)用案例，加深理解。

-項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：設(shè)計(jì)小型項(xiàng)目，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)傳感器使用。

2.教學(xué)活動(dòng)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和角色扮演等具體活動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生的參與感和互動(dòng)性。

-實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生動(dòng)手操作傳感器，觀察并記錄數(shù)據(jù)，提高實(shí)踐能力。

-角色扮演：模擬傳感器在生活中的應(yīng)用場景，增強(qiáng)學(xué)習(xí)趣味性。

3.教學(xué)媒體：利用多媒體演示、實(shí)物展示和互動(dòng)軟件等教學(xué)媒體，豐富課堂形式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率。教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

-利用生活實(shí)例創(chuàng)設(shè)情境：展示智能手機(jī)中使用的各種傳感器（如重力傳感器、光線傳感器等），提出問題：“這些傳感器是如何工作的？它們在我們生活中扮演什么角色？”引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

2.講授新課（15分鐘）

-溫度傳感器：介紹熱敏電阻原理，通過圖示和動(dòng)畫演示溫度傳感器的工作過程，講解其在恒溫器、家電等產(chǎn)品中的應(yīng)用。

-光敏傳感器：講解光敏電阻和光敏晶體管的工作原理，展示其在自動(dòng)開關(guān)、光線調(diào)節(jié)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

-壓力傳感器：介紹壓力傳感器的工作原理，結(jié)合實(shí)例（如電子秤、汽車剎車系統(tǒng)）講解其在不同場景下的應(yīng)用。

3.鞏固練習(xí)（10分鐘）

-分組討論：讓學(xué)生分組討論傳感器的工作原理和應(yīng)用，每組選擇一種傳感器進(jìn)行深入分析。

-課堂提問：針對討論內(nèi)容，對學(xué)生進(jìn)行提問，檢驗(yàn)學(xué)生對傳感器原理和應(yīng)用的理解程度。

4.實(shí)踐操作（10分鐘）

-實(shí)驗(yàn)活動(dòng)：安排學(xué)生進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)，如使用溫度傳感器測量不同溫度下的阻值變化，使用光敏傳感器觀察光線強(qiáng)度的變化等。

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：鼓勵(lì)學(xué)生思考如何將傳感器應(yīng)用于解決實(shí)際問題，如設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的自動(dòng)窗簾系統(tǒng)。

5.課堂小結(jié)（5分鐘）

-教師總結(jié)：簡要回顧本節(jié)課所學(xué)的傳感器原理和應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)內(nèi)容。

-學(xué)生分享：邀請學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)過程中的發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)心得，促進(jìn)課堂互動(dòng)。

6.布置作業(yè)（5分鐘）

-設(shè)計(jì)作業(yè)：要求學(xué)生結(jié)合本節(jié)課所學(xué)，設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的傳感器應(yīng)用項(xiàng)目，如溫度控制器、光線感應(yīng)燈等。

-研究作業(yè)：鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步研究傳感器在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，如物聯(lián)網(wǎng)、智能家居等。

7.課后反思（課后）

-教師反思：針對課堂教學(xué)效果，評(píng)估教學(xué)方法的有效性，調(diào)整教學(xué)策略。

-學(xué)生反饋：收集學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)的意見和建議，以便更好地調(diào)整教學(xué)。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》一書，詳細(xì)介紹了各類傳感器的工作原理、特性以及在工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用案例。

-《現(xiàn)代傳感器技術(shù)》期刊，關(guān)注傳感器技術(shù)的最新研究進(jìn)展和發(fā)展動(dòng)態(tài)。

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-研究傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，了解如何將傳感器與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等功能。

-探索傳感器在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，如太陽能電池板中使用的光敏傳感器、風(fēng)力發(fā)電中的速度傳感器等。

-分析傳感器在環(huán)境保護(hù)方面的作用，如空氣質(zhì)量監(jiān)測、水質(zhì)檢測等。

-了解傳感器在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如心電監(jiān)測、體溫監(jiān)測等。

-自主設(shè)計(jì)一個(gè)小型傳感器應(yīng)用項(xiàng)目，如智能家居系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備等，結(jié)合實(shí)際需求選擇合適的傳感器。課堂小結(jié)，當(dāng)堂檢測-本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了溫度傳感器、光敏傳感器和壓力傳感器的工作原理及其在實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵作用。

-溫度傳感器通過熱敏電阻的阻值變化檢測溫度，應(yīng)用廣泛于家電、恒溫控制等領(lǐng)域。

-光敏傳感器利用光敏元件對光線強(qiáng)度的變化敏感，應(yīng)用于自動(dòng)開關(guān)、光線調(diào)節(jié)等場合。

-壓力傳感器通過感受壓力變化，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，常見于電子秤、汽車剎車系統(tǒng)等重要設(shè)備中。

-通過實(shí)驗(yàn)操作和案例分析，我們理解了傳感器在實(shí)際工程和日常生活中的重要性。

2.當(dāng)堂檢測：

-選擇題：設(shè)計(jì)一些關(guān)于傳感器原理和應(yīng)用的選擇題，檢驗(yàn)學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。

-簡答題：要求學(xué)生簡述某種傳感器的原理及其在生活中的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

-實(shí)操題：讓學(xué)生現(xiàn)場演示傳感器的使用，如使用溫度傳感器測量環(huán)境溫度，并解釋其工作過程。

-創(chuàng)新題：提出一個(gè)實(shí)際問題，鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)傳感器解決方案，如設(shè)計(jì)一個(gè)智能花園，需要考慮溫度、濕度、光照等因素的監(jiān)測與控制。

-小組討論題：分組討論傳感器在未來科技發(fā)展中的潛在應(yīng)用，如智能交通系統(tǒng)、智慧醫(yī)療等，促進(jìn)學(xué)生思考和交流。板書設(shè)計(jì)1.標(biāo)題：《常見傳感器的工作原理及應(yīng)用》

2.內(nèi)容結(jié)構(gòu)：

-傳感器概述

-定義

-分類

-常見傳感器原理

-溫度傳感器

-熱敏電阻原理

-應(yīng)用案例

-光敏傳感器

-光敏元件

-應(yīng)用場景

-壓力傳感器

-壓力-電信號(hào)轉(zhuǎn)換

-實(shí)際應(yīng)用

-傳感器實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)

-操作步驟

-數(shù)據(jù)記錄

-傳感器未來展望

-物聯(lián)網(wǎng)

-智能科技

3.重點(diǎn)標(biāo)注：

-用不同顏色粉筆突出溫度傳感器、光敏傳感器和壓力傳感器的核心原理和應(yīng)用。

-用箭頭連接各個(gè)傳感器原理和應(yīng)用，展示它們之間的關(guān)聯(lián)性。

4.藝術(shù)性與趣味性：

-使用圖示和簡筆畫，形象展示傳感器工作原理和場景應(yīng)用。

-設(shè)計(jì)有趣的互動(dòng)環(huán)節(jié)，如讓學(xué)生上臺(tái)繪制傳感器應(yīng)用草圖，增加課堂互動(dòng)和趣味性。

5.結(jié)尾：

-總結(jié)性語言，強(qiáng)調(diào)傳感器在現(xiàn)代科技中的重要性。

-鼓勵(lì)學(xué)生積極探索傳感器技術(shù)的無限可能。重點(diǎn)題型整理-簡答題：解釋溫度傳感器的工作原理，并給出一個(gè)具體的應(yīng)用實(shí)例。

-計(jì)算題：根據(jù)溫度傳感器的阻值-溫度特性曲線，計(jì)算在某一溫度下的阻值變化。

-分析題：分析光敏傳感器在自動(dòng)照明系統(tǒng)中的應(yīng)用，并設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的控制電路。

-設(shè)計(jì)題：設(shè)計(jì)一個(gè)壓力傳感器控制的智能停車場系統(tǒng)，描述其工作原理和主要組成部分。

-實(shí)踐題：使用傳感器制作一個(gè)簡單的溫度報(bào)警裝置，要求給出電路圖和操作步驟。

2.題型細(xì)節(jié)補(bǔ)充和說明：

-簡答題：

-答案：溫度傳感器利用熱敏電阻隨溫度變化而改變阻值的特性來檢測溫度。例如，在冰箱中，溫度傳感器可以用來檢測冰箱內(nèi)部的溫度，確保恒溫運(yùn)行。

-計(jì)算題：

-答案：假設(shè)熱敏電阻在25℃時(shí)的阻值為R0，溫度系數(shù)為α，當(dāng)溫度變化到T℃時(shí)，阻值變化為R=R0*(1+α*(T-25))。

-分析題：

-答案：光敏傳感器可以根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)控制照明系統(tǒng)的開關(guān)。例如，當(dāng)光照強(qiáng)度低于某一閾值時(shí)，光敏傳感器輸出高電平，觸發(fā)繼電器開啟照明燈。

-設(shè)計(jì)題：

-答案：智能停車場系統(tǒng)使用壓力傳感器來檢測車位是否被占用。當(dāng)車輛停入車位時(shí)，壓力傳感器檢測到壓力變化，發(fā)送信號(hào)給控制系統(tǒng)，更新車位狀態(tài)，并通過顯示屏提示司機(jī)。

-實(shí)踐題：

-答案：溫度報(bào)警裝置的電路圖包括溫度傳感器、比較器、繼電器和報(bào)警器。當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)值時(shí)，溫度傳感器輸出電壓變化，比較器輸出高電平，觸發(fā)繼電器，使報(bào)警器響起。

3.注意事項(xiàng)：

-確保題型與課本知識(shí)點(diǎn)緊密相關(guān)，突出傳感器的原理和應(yīng)用。

-答案要求準(zhǔn)確、簡潔，避免冗余解釋。

-設(shè)計(jì)題和實(shí)踐題要注重實(shí)際操作，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐和解決問題。教學(xué)反思這堂關(guān)于常見傳感器的工作原理及應(yīng)用的課程讓我深感教學(xué)過程中的挑戰(zhàn)和樂趣。通過導(dǎo)入環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生們對智能手機(jī)中的傳感器產(chǎn)生了濃厚的興趣，這為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。在講授新課的過程中，我特別強(qiáng)調(diào)了溫度傳感器、光敏傳感器和壓力傳感器的工作原理，并通過生動(dòng)的案例和直觀的圖示幫助學(xué)生理解這些概念。我注意到，學(xué)生在理解傳感器內(nèi)部電路和工作原理時(shí)存在一些困難，這是我在教學(xué)中需要進(jìn)一步關(guān)注和解決的問題。

在鞏固練習(xí)環(huán)節(jié)，我組織了小組討論和課堂提問，這有助于檢驗(yàn)學(xué)生對傳感器原理和應(yīng)用的理解程度。通過實(shí)踐操作，學(xué)生親自操作傳感器，觀察并記錄數(shù)據(jù)，這不僅提高了他們的實(shí)踐能力，也加深了對傳感