(人教版選修3-2)《實(shí)驗(yàn)：傳感器的應(yīng)用》教案

課題：第二節(jié)傳感器的應(yīng)用（一）（1課時(shí)）第1課時(shí)總序第31個(gè)教案課型：新授課編寫時(shí)時(shí)間：年月日?qǐng)?zhí)行時(shí)間：年月日教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1．了解力傳感器在電子秤上的應(yīng)用。2．了解聲傳感器在話筒上的應(yīng)用。3．了解溫度傳感器在電熨斗上的應(yīng)用。（二）過程與方法通過實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀在了解傳感器原理及應(yīng)用時(shí)，知道已學(xué)知識(shí)在生活、生產(chǎn)、科技社會(huì)中的價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、觀察法、討論法。教學(xué)手段駐極體話筒的工作電路示教板，示波器，學(xué)生電源，電熨斗，日光燈起動(dòng)器（若干）教學(xué)過程（一）引入新課傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類元件。請(qǐng)大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的元件？光敏電阻將光學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量。熱敏電阻將溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)化為電阻這個(gè)電學(xué)量?；魻栐汛鸥袘?yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)傳感器的應(yīng)用。（二）進(jìn)行新課1、傳感器應(yīng)用的一般模式閱讀教材并在練習(xí)本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。下面學(xué)習(xí)幾個(gè)傳感器應(yīng)用的實(shí)例。2．力傳感器的應(yīng)用——電子秤閱讀教材61頁最后一段，思考并回答問題。（1）電子秤使用的測(cè)力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡(jiǎn)述力傳感器的工作原理。（3）應(yīng)變片能夠把什么力學(xué)量轉(zhuǎn)化為什么電學(xué)量？總結(jié)點(diǎn)評(píng)，結(jié)合板畫強(qiáng)調(diào)講解應(yīng)變片測(cè)力原理（如圖所示）。應(yīng)變片能夠把物體形變這個(gè)力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電壓這個(gè)電學(xué)量。3．聲傳感器的應(yīng)用——話筒閱讀教材62頁有關(guān)內(nèi)容，思考并回答問題。（1）話筒的作用是什么？（2）說明動(dòng)圈式話筒的工作原理和工作過程。（3）說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點(diǎn)是什么？（4）駐極體話筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點(diǎn)？1、話筒的作用是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。2、動(dòng)圈式話筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動(dòng)，連接在膜片上的線圈隨著一起振動(dòng)，線圈在永磁體的磁場(chǎng)里振動(dòng)從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號(hào)），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個(gè)信號(hào)電流經(jīng)擴(kuò)音器放大后傳給揚(yáng)聲器，從揚(yáng)聲器中就發(fā)出放大的聲音。3、電容式話筒的工作原理：利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個(gè)電容器，被直流電源充電．當(dāng)聲波使膜片振動(dòng)時(shí)，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓．優(yōu)點(diǎn)：保真度好。4、駐極體話筒的原理同電容式話筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜．優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，價(jià)格便宜，靈敏度高，工作電壓低。駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象：將電介質(zhì)放入電場(chǎng)中，在前后兩個(gè)表面上會(huì)分別出現(xiàn)正電荷與負(fù)電荷的現(xiàn)象．某些電介質(zhì)在電場(chǎng)中被極化后，去掉外加電場(chǎng)，仍然會(huì)長(zhǎng)期保持被極化的狀態(tài)，這種材料稱為駐極體．現(xiàn)象：不同的聲波信號(hào)，熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號(hào)是由接收到的聲波控制的。3．溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的．電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。做實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。投影：電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）思考與討論：（1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時(shí)，雙金屬片將怎樣起作用？（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實(shí)現(xiàn)的？（1）常溫下，上、下觸點(diǎn)應(yīng)是接觸的，但溫度過高時(shí)，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點(diǎn)分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進(jìn)行，起到自動(dòng)控制溫度的作用．（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時(shí)可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動(dòng)彈性鋼片升降，從而改變觸點(diǎn)接觸的難易，達(dá)到控制在不同溫度的目的．（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：力傳感器的應(yīng)用——電子秤傳感器的應(yīng)用聲傳感器的應(yīng)用——話筒溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗力傳感器是把力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；聲傳感器是把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，而溫度傳感器往往是用來進(jìn)行自動(dòng)控制．（四）實(shí)例探究力傳感器的應(yīng)用【例1】用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0kg的滑塊可無摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時(shí)，傳感器a、b在的示數(shù)均為10N（取g=10m／s2）．（1）若傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6.0N，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向．（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零．溫度傳感器的應(yīng)用【例2】在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對(duì)此，以下判斷正確的是（）①通電后，其電功率先增大，后減小②通電后，其電功率先減小，后增大③當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1不變④當(dāng)其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時(shí)，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變A．①③B．②③C．②④D．①④

課后記：課題：第三節(jié)傳感器的應(yīng)用（二）（1課時(shí)）第1課時(shí)總序第32個(gè)教案課型：新授課編寫時(shí)時(shí)間：年月日?qǐng)?zhí)行時(shí)間：年月日教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1．了解溫度傳感器在電飯鍋和測(cè)溫儀上的應(yīng)用。2．了解光傳感器在鼠標(biāo)器和火災(zāi)報(bào)警器上的應(yīng)用。（二）過程與方法通過實(shí)驗(yàn)或演示實(shí)驗(yàn)，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀在了解傳感器原理及應(yīng)用時(shí)，知道已學(xué)知識(shí)在生活、生產(chǎn)、科技社會(huì)中的價(jià)值，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)良好的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、觀察法、討論法。教學(xué)手段演示用的感溫鐵氧體，磁鐵，電烙鐵，計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)器，光敏電阻，多用表，干電池，蠟燭，各種功率的白熾燈等教學(xué)過程（一）引入新課傳感器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、航天、軍事以及家庭生活等各領(lǐng)域．例如，空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家用電器，幾乎都要使用溫度傳感器．光傳感器的應(yīng)用也十分廣泛，如電腦上的鼠標(biāo)器、路燈的自動(dòng)控制及火災(zāi)報(bào)警器等．這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)溫度傳感器和光傳感器的應(yīng)用實(shí)例。（二）進(jìn)行新課1、溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。（1）溫度傳感器的主要元件是什么？感溫鐵氧體。（2）感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成。（3）感溫鐵氧體有何特點(diǎn)？常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達(dá)到約103℃（4）什么是“居里點(diǎn)”？居里點(diǎn)，又稱居里溫度，即指103℃觀察演示實(shí)驗(yàn)：感溫鐵氧體的特性?，F(xiàn)象：當(dāng)感溫鐵氧體的溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，感溫鐵氧體與磁鐵分離。說明溫度升高到一定數(shù)值時(shí)，感溫鐵氧體的磁性消失。投影電飯鍋的結(jié)構(gòu)示意圖。引導(dǎo)學(xué)生思考并回答教材“思考與討論”中的問題，了解電飯鍋的工作原理。（1）開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。（2）水沸騰后，鍋內(nèi)大致保持100℃（3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103℃”(4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100℃不變，溫度低于“居里點(diǎn)103℃”，電飯鍋不能自動(dòng)斷電。只有水燒干后，溫度升高到引導(dǎo)學(xué)生連貫地?cái)⑹鲭婏堝伒墓ぷ鬟^程。開始煮飯時(shí)，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點(diǎn)接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持100℃不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當(dāng)溫度升至“居里點(diǎn)103℃”2．溫度傳感器的應(yīng)用——測(cè)溫儀引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，思考并回答有關(guān)問題。（1）溫度傳感器測(cè)溫儀有何優(yōu)點(diǎn)？可以遠(yuǎn)距離讀取溫度的數(shù)值．因?yàn)闇囟刃盘?hào)變成電信號(hào)后可以遠(yuǎn)距離傳輸．（2）常見的測(cè)溫元件有哪些？熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等．3．光傳感器的應(yīng)用——鼠標(biāo)器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動(dòng)控制裝置，而設(shè)計(jì)自動(dòng)控制裝置很多情況下要用到傳感器．如光電傳感器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大，再將電信號(hào)輸入到相應(yīng)的裝置，進(jìn)而完成相應(yīng)的自動(dòng)控制。下面我們學(xué)習(xí)光傳感器的應(yīng)用實(shí)例——鼠標(biāo)器。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問題。（1）機(jī)械式鼠標(biāo)器的內(nèi)部組成是什么？滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管．（光傳感器，如圖所示）豆品多一（2）簡(jiǎn)述機(jī)械式鼠標(biāo)器的工作原理。鼠標(biāo)器移動(dòng)時(shí)，滾球運(yùn)動(dòng)通過軸帶動(dòng)兩個(gè)碼盤轉(zhuǎn)動(dòng)，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號(hào)，計(jì)算機(jī)分別統(tǒng)計(jì)兩個(gè)方向的脈沖信號(hào)，紅外接收管處理后就使屏幕上的光標(biāo)產(chǎn)生相應(yīng)的位移。4．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器許多會(huì)議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警器是光傳感器應(yīng)用的又一實(shí)例。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問題。（1）以利用煙霧對(duì)光的散射來工作的火災(zāi)報(bào)警器為例，簡(jiǎn)述其工作原理。報(bào)警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時(shí)，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進(jìn)入罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變?。c傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào)．實(shí)驗(yàn)做實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題：電飯鍋電飯鍋測(cè)溫儀溫度傳感器鼠標(biāo)器火災(zāi)報(bào)警器光傳感器傳感器的應(yīng)用各種傳感器廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中，如空調(diào)、電冰箱、電飯堡、火災(zāi)報(bào)警器、路燈自動(dòng)控制、電腦鼠標(biāo)器等．傳感器把所感受到的物理量，如力、熱、磁、光、聲等，轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的電壓、電流等，與電路相結(jié)合達(dá)到自動(dòng)控制的目的．（四）實(shí)例探究溫度傳感器的應(yīng)用【例1】如圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動(dòng)恒溫箱原理簡(jiǎn)圖，箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示．當(dāng)a、b端電壓Uab<0時(shí)，電壓鑒別器會(huì)令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當(dāng)Uab>0時(shí)，電壓鑒別器使S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________℃光傳感器的應(yīng)用【例2】如