《生活中的傳感器》作業(yè)設(shè)計(jì)方案

《生活中的傳感器》作業(yè)設(shè)計(jì)方案一、作業(yè)目標(biāo)1、讓學(xué)生了解生活中常見(jiàn)傳感器的種類和工作原理。2、能夠根據(jù)傳感器的原理分析其在生活中的應(yīng)用。3、提高學(xué)生運(yùn)用傳感器知識(shí)解決簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)題的能力。二、作業(yè)內(nèi)容1、基礎(chǔ)認(rèn)知題（1)請(qǐng)列舉出至少三種生活中常見(jiàn)的傳感器（例如溫度傳感器），并簡(jiǎn)單描述它們各自能感知的物理量。（2)光傳感器是如何將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的呢？請(qǐng)用自己的話簡(jiǎn)單說(shuō)一說(shuō)。2、原理分析題（1)在自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)中常常會(huì)用到紅外線傳感器。請(qǐng)?jiān)敿?xì)分析紅外線傳感器在自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)中的工作原理，包括它如何檢測(cè)到人的靠近或離開(kāi)，以及怎樣控制門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。（2)汽車(chē)的油量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般使用液位傳感器。試著解釋液位傳感器在汽車(chē)油量監(jiān)測(cè)中的工作原理，并且說(shuō)明如果液位傳感器出現(xiàn)故障，可能會(huì)出現(xiàn)哪些現(xiàn)象？3、趣味實(shí)踐題（1)請(qǐng)同學(xué)們回家找一找家里有沒(méi)有帶有傳感器的電器設(shè)備（除了上面提到的那些常見(jiàn)設(shè)備），然后研究一下這個(gè)設(shè)備中的傳感器可能是根據(jù)什么原理工作的，寫(xiě)一篇簡(jiǎn)單的小報(bào)告（大概100200字左右）。（2)假如你是一名傳感器發(fā)明家，你想發(fā)明一個(gè)可以檢測(cè)家庭室內(nèi)空氣質(zhì)量（比如檢測(cè)灰塵、有害氣體等）的傳感器。請(qǐng)描述一下你這個(gè)傳感器的工作原理，以及你打算怎么設(shè)計(jì)它的外觀（可以簡(jiǎn)單畫(huà)個(gè)草圖，但這里只需要用文字描述）。4、拓展應(yīng)用題某倉(cāng)庫(kù)需要安裝一個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，要求能夠在火災(zāi)發(fā)生的初期（煙霧剛剛出現(xiàn)的時(shí)候）就檢測(cè)到并發(fā)出警報(bào)。如果你是工程師，你會(huì)選擇哪種傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能呢？請(qǐng)說(shuō)明你選擇這種傳感器的理由，并且設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)框架圖（用文字描述框架圖內(nèi)容即可）。三、作業(yè)要求1、對(duì)于基礎(chǔ)認(rèn)知題，要認(rèn)真回憶課本知識(shí)，答案簡(jiǎn)潔明了。2、原理分析題，需要詳細(xì)闡述，條理清晰，可以參考課本相關(guān)內(nèi)容，但要用自己的理解去回答。3、趣味實(shí)踐題，要積極動(dòng)手去觀察和思考，小報(bào)告要語(yǔ)句通順。對(duì)于發(fā)明家那題，要大膽想象，但也要基于所學(xué)的傳感器原理知識(shí)。4、拓展應(yīng)用題，要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，系統(tǒng)框架圖的設(shè)計(jì)要有邏輯性。四、作業(yè)評(píng)價(jià)1、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（1)基礎(chǔ)認(rèn)知題：是否準(zhǔn)確列舉出常見(jiàn)傳感器并正確描述其感知的物理量。（2)原理分析題：對(duì)傳感器工作原理的分析是否準(zhǔn)確、詳細(xì)。（3)趣味實(shí)踐題：小報(bào)告內(nèi)容是否符合要求，發(fā)明家題目的想法是否合理且基于傳感器原理。（4)拓展應(yīng)用題：傳感器選擇是否合理，系統(tǒng)框架圖設(shè)計(jì)是否有邏輯性。2、評(píng)價(jià)方式（1)教師批改作業(yè)，根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)給出評(píng)語(yǔ)和等級(jí)。（2)課堂上選取部分優(yōu)秀作業(yè)進(jìn)行展示和分享，讓同學(xué)們互相學(xué)習(xí)。五、作業(yè)反饋1、請(qǐng)同學(xué)們?cè)谧鳂I(yè)后面寫(xiě)上自己完成作業(yè)的感受，比如哪些地方覺(jué)得容易，哪些地方覺(jué)得困難，還有對(duì)作業(yè)量和難度的看法。2、鼓勵(lì)同學(xué)們提出關(guān)于傳感器知識(shí)還想了解或者還存在疑惑的地方，這樣老師可以根據(jù)反饋調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。答案：1、基礎(chǔ)認(rèn)知題（1)常見(jiàn)的傳感器有溫度傳感器（感知溫度）、濕度傳感器（感知濕度）、壓力傳感器（感知壓力）。（2)光傳感器里面有一種光電效應(yīng)的原理。當(dāng)光照射到某些物質(zhì)上的時(shí)候，物質(zhì)中的電子會(huì)吸收光子的能量，從而產(chǎn)生電信號(hào)。具體來(lái)說(shuō)，光子的能量使得電子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，如果這個(gè)能量足夠大，電子就能夠脫離原子的束縛成為自由電子，這樣就產(chǎn)生了電流，從而將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成了電信號(hào)。2、原理分析題（1)紅外線傳感器在自動(dòng)門(mén)系統(tǒng)中的工作原理是這樣的。它會(huì)發(fā)射紅外線，當(dāng)有人靠近的時(shí)候，人體會(huì)反射紅外線。傳感器接收到反射回來(lái)的紅外線后，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)變化。這個(gè)信號(hào)會(huì)被傳送到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)這個(gè)信號(hào)判斷有人靠近，然后發(fā)出指令讓門(mén)打開(kāi)。當(dāng)人離開(kāi)的時(shí)候，傳感器又檢測(cè)不到反射的紅外線了，就會(huì)再給控制系統(tǒng)信號(hào)，讓門(mén)關(guān)閉。（2)汽車(chē)的液位傳感器在油量監(jiān)測(cè)中的工作原理是利用了液位變化引起的物理量變化。比如有的液位傳感器是利用浮子的上下浮動(dòng)，浮子連接著一個(gè)可變電阻。當(dāng)油面高的時(shí)候，浮子位置高，電阻值就小；當(dāng)油面低的時(shí)候，浮子位置低，電阻值就大。汽車(chē)的電路系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)這個(gè)電阻值的變化就能夠知道油量的多少。如果液位傳感器出現(xiàn)故障，可能會(huì)出現(xiàn)油量表顯示不準(zhǔn)，比如明明有油卻顯示沒(méi)油了，或者顯示的油量一直不變等現(xiàn)象。3、趣味實(shí)踐題（1)我在家里發(fā)現(xiàn)了電飯煲里面有溫度傳感器。電飯煲煮飯的時(shí)候，溫度傳感器會(huì)時(shí)刻監(jiān)測(cè)鍋內(nèi)的溫度。當(dāng)溫度達(dá)到一定程度的時(shí)候，它就會(huì)給控制系統(tǒng)信號(hào)，控制系統(tǒng)就會(huì)調(diào)整加熱功率或者停止加熱，以保證米飯能夠煮熟而不會(huì)燒焦。這是因?yàn)椴煌臏囟认旅罪埖臓顟B(tài)是不一樣的，溫度傳感器就是根據(jù)這個(gè)原理來(lái)保證煮飯的質(zhì)量。（2)我想發(fā)明的家庭室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器的工作原理是這樣的。我會(huì)使用一些能夠和灰塵、有害氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的敏感材料。當(dāng)這些材料接觸到灰塵或者有害氣體的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生電學(xué)性質(zhì)的變化，比如電阻變化或者電容變化。通過(guò)檢測(cè)這些電學(xué)性質(zhì)的變化就能夠知道空氣中灰塵或者有害氣體的含量。外觀上，我想把它設(shè)計(jì)成一個(gè)小巧的圓形盒子，像一個(gè)小鬧鐘一樣。盒子的正面有一個(gè)小屏幕，可以顯示空氣質(zhì)量的數(shù)值，旁邊還有幾個(gè)指示燈，不同的顏色代表不同的空氣質(zhì)量等級(jí)。在盒子的側(cè)面有很多小孔，方便空氣進(jìn)入與里面的敏感材料接觸。4、拓展應(yīng)用題我會(huì)選擇煙霧傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。因?yàn)闊熿F傳感器能夠?qū)熿F這種火災(zāi)初期產(chǎn)生的物質(zhì)非常敏感。當(dāng)煙霧剛剛出現(xiàn)的時(shí)候，煙霧粒子會(huì)進(jìn)入傳感器內(nèi)部，使傳感器內(nèi)部的物理性質(zhì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生電信號(hào)。系統(tǒng)框