高中物理-傳感器及其工作原理教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思 (一)

第六章傳感器1傳感器及其工作原理

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1）通過觀察一些現(xiàn)象和常見的事例，初步形成傳感器的概念，

感受傳感器技術(shù)在信息時(shí)代的作用與意義；

2）通過實(shí)驗(yàn)，閱讀和討論的方法，學(xué)習(xí)光敏電阻、熱敏電阻和

霍爾元件三種敏感元件，知道它們的性能，了解其工作原理.

3）知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義，進(jìn)一步探討科技發(fā)

展給人類帶來的利與弊。

【教學(xué)重點(diǎn)】傳感器的三種常見敏感元件的工作原理。

【教學(xué)難點(diǎn)】分析并設(shè)計(jì)傳感器的應(yīng)用電路。

【教學(xué)方法】閱讀、實(shí)驗(yàn)、探究、討論

【教學(xué)用具】用干簧管自制的傳感器，磁鐵，光敏電阻，經(jīng)過絕緣處

理的熱敏電阻，普通電阻，萬用電表，鐵架臺(tái)，溫度計(jì)，燒杯，熱水、

手電。

【教學(xué)過程】

一、引入新課

同學(xué)們，我們先來做一個(gè)“猜猜看”的小游戲。

1.下面列出了聯(lián)合國衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(huì)認(rèn)定的四大衛(wèi)星導(dǎo)航

系統(tǒng)，猜一猜，哪個(gè)是我們中國的？

A.GPSB.BDSC.GLONASSD.GALILEO

2.下面將要播放的短片中介紹的是一個(gè)自動(dòng)化車間，猜一猜,

這個(gè)車間是哪個(gè)國家的?

A.美國B.中國C.德國D.日本

從前面的游戲中，可以看出，我國的科技水平已經(jīng)處于世界前列,

同學(xué)們，我們應(yīng)該感到自豪，但同時(shí)也應(yīng)該知道，我們和美國等發(fā)達(dá)

國家，還有很大的差距。需要我們一起努力，實(shí)現(xiàn)趕超。

無論是衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，還是自動(dòng)化控制，都離不開傳感技術(shù),

傳感技術(shù)是衡量一個(gè)國家信息化程度的重要標(biāo)志，世界上各個(gè)國家都

非常重視傳感技術(shù)的發(fā)展。今天這節(jié)課，我們來學(xué)習(xí)傳感技術(shù)，第六

章，傳感器，第一節(jié)，傳感器及其基本原理。

引出課題（板書：6.1傳感器及其工作原理）

出示學(xué)習(xí)目標(biāo)（請同學(xué)們齊聲朗讀。）

二、新課教學(xué)

L傳感器的概念

通過兩個(gè)例子來說明這個(gè)問題。

例1：出示一個(gè)測質(zhì)量的壓力傳感器圖片。師生共同分析其原理。

總結(jié):這個(gè)傳感器能感知壓力這個(gè)力學(xué)量，并按照一定的規(guī)則,

將它轉(zhuǎn)化為電流這個(gè)電學(xué)量。

例2：傳感器實(shí)例：用干簧管制作的磁場感應(yīng)器

出示裝置：學(xué)生觀察，一個(gè)小盒子，側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，盒

外沒有開關(guān)。

演示：將盒子放在桌面的書本上，當(dāng)放到下面壓著磁鐵的書本

上面時(shí)，燈亮了.

疑問：書本下有什么？拿開，露出里面的條形磁鐵。磁鐵怎么

能使小燈泡發(fā)光？盒子里有什么？

師生探究：打開盒子，用實(shí)物投影儀展示盒內(nèi)的電路圖，

探明原因：一個(gè)玻璃管，封入兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片，它的

名字叫干簧管。當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，將電

路導(dǎo)通，小燈泡發(fā)光。干簧管能起到開關(guān)的作用。

總結(jié):這個(gè)傳感器能感知磁場這個(gè)非電學(xué)量，通過一定的規(guī)則，

轉(zhuǎn)化為電路能斷。

通過這兩個(gè)例子，同學(xué)們能不能給傳感器下個(gè)定義？

教師總結(jié)：能夠感知非電學(xué)量，并把它按照一定的規(guī)則，轉(zhuǎn)化

為電學(xué)量的器件或裝置就叫做傳感器。傳感器中一定有對某種非電學(xué)

量敏感的元件，還有將這個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)換的元件，也就是說，傳感器

是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成的。

過渡：傳感器的種類很多，有的簡單，有的很復(fù)雜，對于

初學(xué)者來說，首先要弄清楚你研究的這個(gè)傳感器是把什么量轉(zhuǎn)化為電

學(xué)量的。比如，我們宿舍樓里，每個(gè)樓梯處都有一個(gè)燈，這個(gè)燈在白

天的光照條件好的時(shí)候從來不亮，在光線暗的時(shí)候，一有聲音，燈就

亮了。同學(xué)們想一想，這里面有對什么量敏感的元件？（對光照強(qiáng)度

敏感，對聲音敏感）

教師出示聲光控延時(shí)開關(guān)電路，指出里面的敏感元件，引出光敏

電阻。

2.制作傳感器的幾種敏感元件

(1)光敏電阻

演示實(shí)驗(yàn)2：探究光照對光敏電阻的影響？

學(xué)生完成：用數(shù)字萬用電表(由投影儀投出表盤)的歐姆擋測量

一只光敏電阻在不同光照條件下的阻值

控制條件遮光自然光光照

電阻值最大變小最小

對比：換用一只普通的電阻，電阻器表面的漆層除去了一些，使

里面的導(dǎo)電膜露出來接受光照。重做上述實(shí)驗(yàn)。

結(jié)論：光敏電阻的電阻率隨光照強(qiáng)度的增加而增大。

問：從電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析，為什么光敏電阻的電阻率隨光照強(qiáng)度

的增加而增大？快速閱讀課本，尋找答案。

師生共同總結(jié)：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(shí)，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。

(2)熱敏電阻

自主學(xué)習(xí)：閱讀教材58頁有關(guān)內(nèi)容，思考下面的問題：金屬導(dǎo)

體的電阻率隨溫度如何變化？半導(dǎo)體材料呢？

師生總結(jié)：金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而變大；有些半導(dǎo)體材

料的電阻率隨溫度升高而變小。

分組實(shí)驗(yàn)：探究:熱敏電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。

（思考下列問題：a.需要測量什么量？b.需要什么實(shí)驗(yàn)器材?

c.怎樣控制溫度變化？d.怎樣處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？）

同桌討論，學(xué)生交流。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟：①按照下圖安裝實(shí)驗(yàn)器材

Ue

、卜:熱取

IA{■?算通用

②往燒杯中裝入少量的冷水，穩(wěn)定后讀出溫度計(jì)示數(shù)和此時(shí)熱敏

電阻的值，填寫到表格中；

實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456

溫度值（℃）

電阻值（K。）

③往燒杯中倒入少量的熱水，待溫度計(jì)示數(shù)穩(wěn)定后，讀出水溫及

熱敏電阻的阻值，填寫到表格中，重復(fù)上述動(dòng)作，共得到六組數(shù)據(jù)。

④做出R-t圖象

師生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：

展示兩組學(xué)生做出的R-t圖象。

讓一組學(xué)生將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫到EXECL表格中，教師用EXECL表格繪圖。

結(jié)論：熱敏電阻的電阻率隨溫度升高而變小。

(3)霍爾元件

介紹霍爾效應(yīng)：是電磁效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學(xué)家霍

爾(E.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金屬的導(dǎo)電機(jī)制時(shí)發(fā)

現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電

流和磁場的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電場，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差,

這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)。這個(gè)電勢差也被稱為霍爾電勢差。

推導(dǎo)霍爾電壓的公式：

設(shè)載流子的電荷量為q,沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v,

單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為n,垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)?/p>

度為a,長為b,厚為d。

(提示：可以按照下面的思路進(jìn)行，a.電流的微觀表達(dá)式是什

么？b.載流子受到的洛倫茲力怎么表示？c.穩(wěn)定時(shí)，受力平衡方

程怎么表示？d.霍爾電勢差的表達(dá)式是什么？)

展示：某個(gè)同學(xué)的推導(dǎo)過程和結(jié)論，對結(jié)論進(jìn)行分析。

=~

,,z.DqvB=~7

推導(dǎo)結(jié)果：aJ=nqadvbf=qvBcad.“qd

分析：從表達(dá)式中可以看出，nqd是常數(shù)，保持電流I不變，霍爾電

勢差與磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以制成霍爾元件。

總結(jié)：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量

3.探討發(fā)展傳感技術(shù)的意義和科技發(fā)展給人類帶來的利與弊。

小組討論：

(1)傳感器酷似人的“五官”，與人的五官相比，它有哪些優(yōu)點(diǎn)

和不足？

(2)傳感器的發(fā)展給人類帶來利與弊？

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、當(dāng)堂檢測

1.如圖所示為光敏電阻自動(dòng)計(jì)數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電

阻，R2為定值電阻.此光電計(jì)數(shù)器的基本工作原理適()

A.當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得高電壓

B.當(dāng)有光照射R1時(shí)，信號處理系統(tǒng)獲得低電壓

C.信號處理系統(tǒng)每獲得一次低電壓就計(jì)數(shù)一次

D.信號處理系統(tǒng)每獲得一次高電壓就計(jì)數(shù)一次

五、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。

6.1傳感器及其工作原理學(xué)情分析

在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生已經(jīng)具備了以下的基礎(chǔ)：系統(tǒng)學(xué)習(xí)了物理

必修1和必修2力學(xué)部分知識(shí)，學(xué)習(xí)了選修3-1和3-2電磁學(xué)部分

的內(nèi)容，能夠理解簡單的電學(xué)電路，會(huì)用萬用電表測量導(dǎo)體的電阻,

具備了初步的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，能夠運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)探究光敏電阻和熱敏電阻的電

阻隨外部條件變化的規(guī)律，會(huì)運(yùn)用左手定則判斷載流子在磁場中的偏

轉(zhuǎn)方向，能運(yùn)用力學(xué)平衡的知識(shí)分析霍爾電勢差的表達(dá)式。另外，本

節(jié)課以生活中常見的現(xiàn)象和應(yīng)用為線索，學(xué)生接受起來比較容易。學(xué)

生正處在16、17歲的年齡階段，好奇心較強(qiáng)，興趣不太穩(wěn)定，邏輯

思維正在日趨發(fā)展中，加之物理學(xué)科的特點(diǎn)，因此，本節(jié)課多設(shè)計(jì)實(shí)

驗(yàn)，借助生活常見現(xiàn)象來進(jìn)行教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

效果分析

本節(jié)課從實(shí)例入手，設(shè)置懸念，提出問題，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)中用兩個(gè)傳感器的實(shí)

例，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)和歸納出傳感器的定義。在對光敏電阻、熱敏電阻

和熱電阻、霍爾元件這些制作傳感器的敏感元件的教學(xué)中，注重演示

實(shí)驗(yàn)與學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，激發(fā)學(xué)生的興趣。整個(gè)教學(xué)過程依據(jù)學(xué)

生的認(rèn)知規(guī)律進(jìn)行，教學(xué)注重理論與實(shí)踐相結(jié)合。符合新課程的三維

目標(biāo)，體現(xiàn)新課程的理念，注意培養(yǎng)學(xué)生的自主、合作、探究能力,

注意從生活走向物理，從物理走向生活，以此增進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和

科學(xué)素養(yǎng)。

教材分析

本節(jié)課內(nèi)容是人教版選修3-2第六章《傳感器》的第一節(jié)。第六

章是繼電磁感應(yīng)、交變電流之后的一個(gè)獨(dú)立章節(jié)，是新課程新增的教

學(xué)內(nèi)容，而本節(jié)課又是本章的找一節(jié)。因此本節(jié)課既是之后學(xué)習(xí)的鋪

墊和準(zhǔn)備，也能夠充分展現(xiàn)新課程的“讓物理貼近生活，讓物理走向

社會(huì)”的理念。本節(jié)課內(nèi)容有“什么是傳感器”、“光敏電阻”、“熱敏

電阻和熱金屬電阻”以及“霍爾元件”四部分。本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容的

主要特點(diǎn)是定性研究一些原理性基礎(chǔ)知識(shí)，但不做定量的計(jì)算。教學(xué)

的關(guān)鍵在于多舉例子和多做實(shí)驗(yàn)，很多初看起來的很神秘的原理，動(dòng)

手一做就可明白其中的物理奧妙。所以本節(jié)課的學(xué)習(xí)過程應(yīng)是快樂輕

松的，能讓學(xué)生學(xué)到許多與生活相關(guān)的實(shí)用知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系

實(shí)際的科學(xué)素養(yǎng)。

第一節(jié)：傳感器及其工作原理同步練習(xí)

1.下列說法正確的是（

A、傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)

B、干簧管是一種磁傳感器

C、傳感器不是電視搖控接收器的主要元件

D、傳感器是力、溫度、光、聲、化學(xué)成分轉(zhuǎn)換為電信號的主要工具

2.用多用電表的同一檔位測量熱敏電阻和光敏電阻的阻值時(shí)，下列說法正確的是（）

A、測熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越大

B、測熱敏電阻時(shí)，溫度越高，多用電表指針偏角越小

C、測光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越大

【）、測光敏電阻時(shí)，光照越弱，多用電表指針偏角越小

3.如圖所示為電阻R隨溫度T變化的圖線，下列說法中正確的是（）

A、圖線1是熱敏電阻的圖線，它是用金屬材料制成的R.

B、圖線2是熱敏電阻的圖線，它是用半導(dǎo)體材料制成的

C、圖線1的材料化學(xué)穩(wěn)定性好、測溫范圍大、靈敏度高

D、圖線2的材料化學(xué)穩(wěn)定性差、測溫范圍小、靈敏度高J......-

4.金屬鉗的電阻值對溫度高低非常敏感，圖中可能表示金屬鉗電阻的L

-1圖線是（）

uuuu

5.下列說法正確的是（）

A、金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度增加而減小

B、半導(dǎo)體的電阻率隨溫度增加而增大

C、用半導(dǎo)體制成的熱敏電阻，可以作為測溫元件

D、用半導(dǎo)體制成的光敏電阻，可以起到開關(guān)的作用

6.關(guān)于熱敏電阻以下說法中正確的是（）

A、熱敏電阻的阻值隨溫度升高而增大

B、熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小

C、熱敏電阻的阻值隨溫度變化而均勻變化

D、熱敏電阻可以用金屬氧化物制作

7.一般光敏電阻的阻值隨入射光強(qiáng)度的增加而.由于它對光照較敏感，所以可

以作傳感器.

參考答案：1.ABD2.AD3.BD4.A5.CD6.BD7.減小光電

課后反思

《傳感器用其工作原理》屬于人教版選修3-2第六章《傳感器》

第一節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課可以看成后面三節(jié)的基礎(chǔ)。本節(jié)課主要傳感器

的概念及制作傳感器常用的幾種元件。本節(jié)課的優(yōu)點(diǎn)是在什么是傳感

器的教學(xué)時(shí)，教學(xué)過程中采用了實(shí)例分析來引入，讓學(xué)生聯(lián)想生活實(shí)

際。在進(jìn)行光敏電阻的教學(xué)中，讓學(xué)生動(dòng)手做演示實(shí)驗(yàn)光敏電阻的阻

值隨光照強(qiáng)度的增加而減小。在進(jìn)行熱敏電阻教學(xué)中，先是通過閱讀

課本，得到熱敏電阻和金屬熱電阻的不同之處，提出一個(gè)問題，讓學(xué)

生通過實(shí)驗(yàn)來探究熱敏電阻的阻值隨溫度變化的關(guān)系，學(xué)生保持了高

漲的探究勁頭，合作意識(shí)得到加強(qiáng)。從學(xué)生回答問題的正確性，敏捷

性上充分表明本節(jié)課是成功的。經(jīng)過聽課老師的點(diǎn)評，我感覺收益良

多，明白了教學(xué)