2024-2025學(xué)年高中物理 第六章 傳感器 1 傳感器及其工作原理（3）教案 新人教版選修3-2

2024-2025學(xué)年高中物理第六章傳感器1傳感器及其工作原理（3）教案新人教版選修3-2主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：高中物理第六章傳感器1傳感器及其工作原理（3）

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高中二年級(jí)

3.授課時(shí)間：2024-2025學(xué)年，具體上課時(shí)間待定

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘或1課時(shí)

課程設(shè)計(jì)：

1.導(dǎo)入（5分鐘）：

-復(fù)習(xí)上節(jié)課內(nèi)容：傳感器的基本概念與應(yīng)用。

-提問(wèn)方式引入新課：同學(xué)們，我們了解了傳感器的基本概念，那么它們是如何工作的呢？

2.理論講解（15分鐘）：

-介紹傳感器的工作原理，包括物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器等。

-結(jié)合教材，講解傳感器的工作原理及其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

3.實(shí)踐操作（15分鐘）：

-分組討論：讓學(xué)生分組討論傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的工作原理。

-案例分析：分析教材中的傳感器案例，讓學(xué)生了解其工作原理。

4.互動(dòng)環(huán)節(jié)（5分鐘）：

-學(xué)生展示：邀請(qǐng)學(xué)生上臺(tái)展示本組討論的成果。

-教師點(diǎn)評(píng)：針對(duì)學(xué)生的展示，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和指導(dǎo)。

5.總結(jié)與作業(yè)（5分鐘）：

-教師總結(jié)：對(duì)本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。

-布置作業(yè)：結(jié)合教材，布置相關(guān)傳感器工作原理的習(xí)題。

6.課后反思：

-教師反思：對(duì)本節(jié)課的教學(xué)效果進(jìn)行自我評(píng)估，為下一節(jié)課做好準(zhǔn)備。

-學(xué)生反饋：收集學(xué)生對(duì)本節(jié)課的反饋，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，調(diào)整教學(xué)策略。

注意：本課程設(shè)計(jì)僅供參考，實(shí)際授課過(guò)程中請(qǐng)根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況和教學(xué)進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.物理觀念：理解傳感器的工作原理，掌握傳感器在物理學(xué)中的應(yīng)用，形成對(duì)物理現(xiàn)象的深入認(rèn)識(shí)。

2.科學(xué)思維：學(xué)會(huì)運(yùn)用物理知識(shí)分析傳感器的工作過(guò)程，培養(yǎng)邏輯思維和分析問(wèn)題的能力。

3.實(shí)踐與創(chuàng)新：通過(guò)實(shí)踐操作，學(xué)會(huì)使用傳感器解決實(shí)際問(wèn)題，提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

4.科學(xué)探究：培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中主動(dòng)提問(wèn)、合作交流的能力，增強(qiáng)科學(xué)探究精神。

5.情感態(tài)度與價(jià)值觀：激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科的興趣，認(rèn)識(shí)傳感器在現(xiàn)代科技發(fā)展中的重要地位，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和使命感。

本節(jié)課將緊密結(jié)合教材內(nèi)容，以實(shí)際案例為載體，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、積極思考，提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）傳感器的工作原理：本節(jié)課的核心內(nèi)容是讓學(xué)生深入理解各種傳感器的工作原理，包括物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器等。例如，物理傳感器中的光電傳感器如何通過(guò)光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以及壓電傳感器如何將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

（2）傳感器的應(yīng)用：介紹傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的使用，如溫度傳感器在智能家居中的應(yīng)用，壓電傳感器在智能手機(jī)中的應(yīng)用等。通過(guò)具體案例，讓學(xué)生了解傳感器在現(xiàn)實(shí)生活中的重要作用。

（3）傳感器原理與物理量的關(guān)系：分析不同傳感器與所檢測(cè)物理量之間的關(guān)系，如力傳感器與力的關(guān)系，溫度傳感器與溫度的關(guān)系等。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）傳感器內(nèi)部電路和工作原理的理解：傳感器內(nèi)部電路和工作原理較為抽象，學(xué)生難以理解。例如，解釋光電傳感器內(nèi)部光敏元件如何將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的過(guò)程，以及壓電傳感器中壓電效應(yīng)的原理。

舉例：在講解光電傳感器時(shí)，可以借助教材中的圖示，詳細(xì)解釋光敏二極管或光敏三極管的工作原理，以及光生電的現(xiàn)象。

（2）傳感器應(yīng)用場(chǎng)景的識(shí)別：學(xué)生往往難以將傳感器原理與實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景聯(lián)系起來(lái)。教師需要通過(guò)具體案例，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別傳感器在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

舉例：講解溫度傳感器時(shí)，可以列舉智能恒溫器、空調(diào)等實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生了解溫度傳感器在不同場(chǎng)景中的作用。

（3）傳感器選擇與電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)：在實(shí)際應(yīng)用中，傳感器的選擇和電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。學(xué)生需要了解如何根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的傳感器，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路。

舉例：在講解壓電傳感器時(shí)，可以引導(dǎo)學(xué)生思考在什么情況下需要使用壓電傳感器，以及如何根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)壓電傳感器的電路。

（4）傳感器數(shù)據(jù)的處理與分析：傳感器輸出的數(shù)據(jù)往往需要經(jīng)過(guò)處理和分析，學(xué)生需要掌握基本的信號(hào)處理方法。

舉例：講解加速度傳感器時(shí)，可以介紹如何將加速度信號(hào)轉(zhuǎn)換為位移信號(hào)，以及如何對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波、放大等處理。學(xué)具準(zhǔn)備Xxx課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)方法與策略1.選擇適合教學(xué)目標(biāo)和學(xué)習(xí)者特點(diǎn)的教學(xué)方法

-講授法：利用PPT等教學(xué)輔助工具，向?qū)W生系統(tǒng)介紹傳感器的工作原理、分類和應(yīng)用等基礎(chǔ)知識(shí)，以便學(xué)生建立完整的知識(shí)體系。

-案例研究：結(jié)合教材中的實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生分析傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的工作原理和解決問(wèn)題的方式，提高學(xué)生的分析能力。

-項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)：將學(xué)生分為小組，針對(duì)特定問(wèn)題或場(chǎng)景設(shè)計(jì)項(xiàng)目，讓學(xué)生自主選擇合適的傳感器并設(shè)計(jì)相應(yīng)電路，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

-討論法：在教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)、發(fā)表觀點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生之間的互動(dòng)和思考。

2.設(shè)計(jì)具體的教學(xué)活動(dòng)

-角色扮演：讓學(xué)生扮演傳感器工程師，針對(duì)特定問(wèn)題提出解決方案，以提高學(xué)生的實(shí)際問(wèn)題解決能力和創(chuàng)新意識(shí)。

-實(shí)驗(yàn)：組織學(xué)生進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)，如光電傳感器、壓電傳感器等，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，加深對(duì)傳感器工作原理的理解。

-游戲：設(shè)計(jì)傳感器原理相關(guān)的互動(dòng)游戲，如知識(shí)競(jìng)賽、謎語(yǔ)解答等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)。

3.確定教學(xué)媒體和資源的使用

-PPT：制作精美的PPT課件，展示傳感器原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等方面的內(nèi)容，方便學(xué)生理解和記憶。

-視頻：播放傳感器工作原理和應(yīng)用的短視頻，幫助學(xué)生直觀地了解傳感器的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

-在線工具：利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線仿真軟件、傳感器技術(shù)論壇等，為學(xué)生提供更多學(xué)習(xí)途徑，拓展知識(shí)視野。

-教材：以教材為依據(jù)，結(jié)合實(shí)際情況，選取合適的案例和練習(xí)題，鞏固所學(xué)知識(shí)。教學(xué)流程本教學(xué)流程設(shè)計(jì)分為課前、課中和課后三個(gè)階段，共計(jì)45分鐘。

1.課前準(zhǔn)備（5分鐘）

（1）教材和教學(xué)資源：提前準(zhǔn)備好教材、PPT課件、視頻等教學(xué)資源。

（2）學(xué)生分組：將學(xué)生分為若干小組，每組4-6人，便于討論和項(xiàng)目實(shí)施。

（3）預(yù)習(xí)任務(wù)：布置學(xué)生預(yù)習(xí)教材中關(guān)于傳感器的工作原理和應(yīng)用部分，為課堂學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

2.課中教學(xué)（35分鐘）

（1）導(dǎo)入（5分鐘）

利用PPT展示傳感器在日常生活中的應(yīng)用實(shí)例，如智能手環(huán)、無(wú)人駕駛汽車等，引發(fā)學(xué)生對(duì)傳感器的好奇心和興趣。

（2）基礎(chǔ)知識(shí)講授（10分鐘）

通過(guò)PPT講解傳感器的基本概念、分類和工作原理，重點(diǎn)講解物理傳感器、化學(xué)傳感器和生物傳感器的原理及其應(yīng)用。

示例：以光電傳感器為例，講解光敏二極管如何將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

（3）案例分析與討論（10分鐘）

分組討論教材中的傳感器案例，讓學(xué)生了解傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的工作原理。

示例：分析溫度傳感器在智能家居中的應(yīng)用，討論如何選擇合適的溫度傳感器。

（4）實(shí)踐操作與互動(dòng)（5分鐘）

學(xué)生分組進(jìn)行傳感器實(shí)驗(yàn)，如光電傳感器、壓電傳感器等，親身體驗(yàn)傳感器的工作原理。

教師巡回指導(dǎo)，解答學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題。

（5）項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)（5分鐘）

每組針對(duì)一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，選擇合適的傳感器并設(shè)計(jì)相應(yīng)電路。

示例：設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈系統(tǒng)，要求使用光電傳感器檢測(cè)光線強(qiáng)度。

（6）展示與點(diǎn)評(píng)（5分鐘）

邀請(qǐng)各小組上臺(tái)展示項(xiàng)目成果，教師和其他學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。

點(diǎn)評(píng)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注傳感器的選擇、電路設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用效果。

3.課后鞏固與拓展（5分鐘）

（1）作業(yè)布置：結(jié)合教材，布置相關(guān)傳感器工作原理和應(yīng)用的習(xí)題。

（2）拓展學(xué)習(xí)：鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源，如在線仿真軟件、傳感器技術(shù)論壇等，進(jìn)一步了解傳感器的前沿技術(shù)。

（3）反饋與改進(jìn)：收集學(xué)生對(duì)本節(jié)課的反饋，了解教學(xué)效果，為下一節(jié)課做好準(zhǔn)備。教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-相關(guān)書籍：推薦學(xué)生閱讀與傳感器相關(guān)的物理書籍，如《傳感器原理與應(yīng)用》、《現(xiàn)代傳感器技術(shù)》等，以深入了解傳感器的理論知識(shí)和技術(shù)發(fā)展。

-科普文章：鼓勵(lì)學(xué)生閱讀科普文章，了解傳感器在科技前沿領(lǐng)域的應(yīng)用，如物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等。

-實(shí)驗(yàn)手冊(cè)：提供傳感器實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，讓學(xué)生在課后自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)。

-專業(yè)期刊：引導(dǎo)學(xué)生查閱專業(yè)期刊，了解傳感器研究的最新進(jìn)展。

2.拓展建議

-實(shí)踐操作：鼓勵(lì)學(xué)生在課后利用身邊的器材，如Arduino、RaspberryPi等，進(jìn)行傳感器項(xiàng)目的實(shí)踐操作，提高動(dòng)手能力。

-研究性學(xué)習(xí)：引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)特定傳感器或應(yīng)用場(chǎng)景，開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，撰寫研究報(bào)告。

-學(xué)術(shù)討論：組織學(xué)生參加學(xué)術(shù)討論活動(dòng)，分享傳感器學(xué)習(xí)心得，互相學(xué)習(xí)，共同提高。

-創(chuàng)新設(shè)計(jì)：鼓勵(lì)學(xué)生參與科技創(chuàng)新競(jìng)賽，將傳感器應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，鍛煉創(chuàng)新能力。

-跨學(xué)科學(xué)習(xí)：推薦學(xué)生結(jié)合其他學(xué)科，如電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等，進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)，拓展知識(shí)體系。板書設(shè)計(jì)1.板書目的：

-明確傳達(dá)傳感器工作原理的核心知識(shí)點(diǎn)。

-突出教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，便于學(xué)生理解和記憶。

-激發(fā)學(xué)生興趣，提高課堂參與度。

2.板書內(nèi)容：

-標(biāo)題：高中物理第六章傳感器1傳感器及其工作原理（3）

-一級(jí)標(biāo)題：傳感器工作原理概覽

-物理傳感器

-化學(xué)傳感器

-生物傳感器

-二級(jí)標(biāo)題：傳感器工作原理細(xì)節(jié)

-光電傳感器：光信號(hào)→電信號(hào)

-壓電傳感器：壓力變化→電信號(hào)

-溫度傳感器：溫度變化→電信號(hào)

-三級(jí)標(biāo)題：傳感器應(yīng)用實(shí)例

-智能家居

-無(wú)人駕駛汽車

-智能手機(jī)

3.板書結(jié)構(gòu)：

-采用層級(jí)結(jié)構(gòu)，清晰展示知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系。

-使用不同顏色的粉筆，區(qū)分不同類別和重要程度的內(nèi)容。

4.板書特點(diǎn)：

-簡(jiǎn)潔明了：每個(gè)知識(shí)點(diǎn)用簡(jiǎn)短的詞語(yǔ)或公式表達(dá)，避免冗長(zhǎng)。

-突出重點(diǎn)：用加粗、劃線等方式強(qiáng)調(diào)重要概念和原理。

-準(zhǔn)確精煉：確保每個(gè)知識(shí)點(diǎn)準(zhǔn)確無(wú)誤，避免模糊不清。

-藝術(shù)性和趣味性：適當(dāng)使用圖示、符號(hào)等元素，使板書更具吸引力。

5.板書布局：

-板書左側(cè)：列出主要知識(shí)點(diǎn)和分類。

-板書右側(cè)：詳細(xì)描述各傳感器的具體工作原理和應(yīng)用。

-板書下方：總結(jié)本節(jié)課的關(guān)鍵點(diǎn)和布置作業(yè)。教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋1.課堂表現(xiàn)：觀察學(xué)生在課堂上的參與度、提問(wèn)和討論情況，評(píng)估學(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)價(jià)各小組在討論傳感器應(yīng)用實(shí)例時(shí)的表現(xiàn)，包括問(wèn)題分析的深度和解決方案的創(chuàng)新性。

3.隨堂測(cè)試：通過(guò)隨堂測(cè)試了解學(xué)生對(duì)傳感器工作原理和應(yīng)用知識(shí)的掌握情況，包括選擇題和簡(jiǎn)答題。

4.實(shí)踐操作評(píng)價(jià)：評(píng)估學(xué)生在傳感器實(shí)驗(yàn)操作中的表現(xiàn)，包括操作規(guī)范性和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確解讀。

5.教師評(píng)價(jià)與反饋：根據(jù)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，給出總體評(píng)價(jià)，指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方，并提供個(gè)性化指導(dǎo)和建議。教學(xué)反思與改進(jìn)-反思活動(dòng)：在課后收集學(xué)生的反饋意見(jiàn)，了解他們對(duì)本節(jié)課的教學(xué)效果的評(píng)價(jià)。同時(shí)，自我反思教學(xué)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，如講授、討論、實(shí)驗(yàn)等，評(píng)估教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成情況。

-改進(jìn)措施：針對(duì)學(xué)生的反饋和自我反思的結(jié)果，找出教學(xué)中的不足之處，如學(xué)生對(duì)某些概念理解不夠透徹，或教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)不夠吸引學(xué)生等。

-未來(lái)的教學(xué)實(shí)施：針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，制定相應(yīng)的改進(jìn)措施。例如，針對(duì)學(xué)生對(duì)概念理解不夠透徹的問(wèn)題，可以在下一節(jié)課中增加一些實(shí)例分析，幫助學(xué)生更好地理解；針對(duì)教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)不夠吸引學(xué)生的問(wèn)題，可以嘗試引入一些新的教學(xué)方法，如角色扮演、游戲等，以提高學(xué)生的參與度和興趣。課后作業(yè)2.設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，要求使用溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度，并通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。

3.選擇一種壓電傳感器，并說(shuō)明其在實(shí)際應(yīng)用中的工作原理和優(yōu)點(diǎn)。

4.分析加速度傳感器在無(wú)人駕駛汽車中的應(yīng)用，并解釋其工作原理。

5.設(shè)計(jì)一個(gè)光電開(kāi)關(guān)，要求使用光電傳感器檢測(cè)光線強(qiáng)度，并根據(jù)光線強(qiáng)度自動(dòng)控制燈的開(kāi)關(guān)。

答案：

1.光電傳感器在智能手機(jī)中的應(yīng)用：屏幕亮度調(diào)節(jié)。工作原理：光敏二極管或光敏三極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)控