2019-2020年高中物理《傳感器及其工作原理》教案14新人教版選修3-2

1、2019-2020 年高中物理傳感器及其工作原理教案14 新人教版選修3-2【設(shè)計(jì)說明 】從上世紀(jì)八十年代起，國際上出現(xiàn)了“傳感器熱”，傳感器在當(dāng)今科技發(fā)展中有著十分重要的地位。新課程標(biāo)準(zhǔn)緊扣時(shí)代脈搏，對(duì)傳感器教學(xué)提出明確要求。本課的設(shè)計(jì)思路是通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，了解什么是傳感器，傳感器是如何將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的，傳感器在生產(chǎn)、生活中有哪些具體應(yīng)用，為學(xué)生利用傳感器制作簡(jiǎn)單的自控裝置作一鋪墊。教學(xué)時(shí)力避深?yuàn)W的理論，側(cè)重于聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感和崇尚科學(xué)的精神?！窘虒W(xué)目標(biāo) 】1. 知識(shí)與技能：（ 1）知道什么是傳感器。（

2、 2）了解干簧管、光敏電阻、金屬熱電阻、熱敏電阻的特性及其工作原理。2.過程方法：通過實(shí)驗(yàn)，知道常見傳感器的工作原理和特性。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)習(xí)的求知欲，通過采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用Excel 描繪“電阻溫度”曲線，讓學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)精神?！驹O(shè)計(jì)思路 】1 關(guān)于課題的引入，利用“人進(jìn)出電梯門”和“人進(jìn)出商場(chǎng)的自動(dòng)門”這兩個(gè)生活實(shí)例，讓學(xué)生得出“自動(dòng)控制”的感性認(rèn)識(shí)，然后啟發(fā)學(xué)生列舉相類似的生活現(xiàn)象，體現(xiàn)物理知識(shí)源于生活，服務(wù)于生活的基本觀點(diǎn)。2 關(guān)于傳感器概念的建立：教材中只用了一個(gè)干簧管實(shí)驗(yàn)就得出了傳感器的概念，在教學(xué)中要增加幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，從多個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)中建立出傳感器的概念，這樣

3、建立物理概念才比較科學(xué)，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)概括的能力。3 關(guān)于各傳感器特性及原理的教學(xué)：通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從定性和半定量的角度讓學(xué)生獲得比較清晰的認(rèn)識(shí)，特別是金屬熱電阻和熱敏電阻的“電阻溫度”曲線，課本中沒有安排實(shí)驗(yàn)，但在教學(xué)中我們是完全可以通過實(shí)驗(yàn)得到的，所以本設(shè)計(jì)中就設(shè)計(jì)了一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，這樣，課本中的“電阻溫度”曲線的得出就有依有據(jù)，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)探究能力。4 關(guān)于本節(jié)內(nèi)容要培養(yǎng)學(xué)生的能力主要有：理論聯(lián)系實(shí)際的能力、觀察分析能力、自主合作探究的學(xué)習(xí)能力。由于本節(jié)內(nèi)容與人們的生活息息相關(guān)，要引導(dǎo)學(xué)生查閱資料或上網(wǎng)收集關(guān)于傳感器的知識(shí)?！窘虒W(xué)資源 】1 教材：人民教育出版社物理3-2

4、實(shí)驗(yàn)器材：干簧管、光敏電阻、熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)） 、金屬熱電阻（取日光燈燈頭處的鎢絲），萬用表、磁鐵、電源、小燈泡、導(dǎo)線、溫度計(jì)、燒杯、鐵架臺(tái)、酒精燈等。2 課件：包含各視頻或圖片資源?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì) 】教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn)評(píng)【導(dǎo)入新課】1. 觀看并比較兩個(gè)錄像從學(xué)生熟1.播放 人進(jìn)出電梯門 和 人進(jìn)出商場(chǎng)自動(dòng)門錄像 .片段 , 從中找出它們的共悉的生活2.設(shè)問 : 這兩個(gè)生活現(xiàn)象的共同點(diǎn)是什么?同點(diǎn) . 學(xué)生先個(gè)人獨(dú)立思實(shí)例導(dǎo)入總結(jié) : 這兩個(gè)現(xiàn)象告訴我們，人不必直接接觸就可以實(shí)考 , 然后小組交流 .新課，容現(xiàn)自動(dòng)控制 .2. 學(xué)生積極思考 , 要求每易激發(fā)學(xué)3.設(shè)問 : 你能列舉出生活中與此

5、相類似的現(xiàn)象嗎?位學(xué)生至少能在生活中生學(xué)習(xí)興總結(jié) : 遙控電視、 光（聲）控?zé)簟⒏鞣N報(bào)警器、 電飯煲 列舉出兩個(gè) 自動(dòng)控制 趣，引起4.設(shè)疑 : 想知道自動(dòng)控制的道理嗎?讓我們來共同學(xué)習(xí)的實(shí)例 , 并回答交流 .求 知 欲傳感器的知識(shí) .望。學(xué)生【引入課題】列舉類似實(shí)例，可以讓學(xué)生傳感器及其工作原理知道物理就在我們身邊?！拘抡n教學(xué)】1 學(xué)生觀察教師出示的通過實(shí)物1.傳感器概念的建立傳感器實(shí)物或圖片， 認(rèn)識(shí)或圖片，（ 1）教師展示幾個(gè)傳感器的實(shí)物或圖片：其外形和結(jié)構(gòu)。以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。(2) 教師演示三個(gè)實(shí)驗(yàn)，由此建立傳感器的概念。實(shí)驗(yàn)一 : 干簧管實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二 : 光敏電阻實(shí)驗(yàn)2 讓學(xué)生拆開

6、盒子，找出特殊元件干簧管。把電路設(shè)計(jì)在暗盒里，更能激發(fā)學(xué)生的好奇心，引起學(xué)習(xí)的興趣。3學(xué)生思考兩個(gè)問題：萬用電表的歐姆擋的刻度盤最左和最右端是從這三個(gè)什么刻度？用簡(jiǎn)潔的實(shí)驗(yàn)中讓物理語言描述你所觀察學(xué)生歸納到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?？偨Y(jié)得出這些元件的特性，有助于學(xué)生建立傳感器的概念，在大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)中建立物 理 概念，學(xué)生4 學(xué)生觀察并思考，該就不覺得實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？概 念 抽實(shí)驗(yàn)三 : 熱敏電阻 ( 負(fù)溫度系數(shù) ) 熱敏電阻實(shí)驗(yàn)象，同時(shí)改變燒杯中水的溫度，觀察歐姆表指針的偏轉(zhuǎn)情況。遵循了物理概念建立的一般原則。（即概念是存在于一定5 學(xué)生對(duì)照三個(gè)演示實(shí)的物理背設(shè)問 : 上面三個(gè)實(shí)驗(yàn)中 , 每個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是什

7、么?這些元件驗(yàn)，分別說出每個(gè)實(shí)驗(yàn)的景中的）的有什么特性 ?現(xiàn)象，教師逐一板書（如總結(jié) :左邊所示） ，同時(shí)組織學(xué)干簧管生將這三個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)比起磁場(chǎng)電路通斷來，最終歸納并抽象出這些元件的本質(zhì)特性。光敏電阻光照電阻變化熱敏電阻溫度電阻變化培養(yǎng)學(xué)生讀書的習(xí)非電傳感器電學(xué)物理慣，看課學(xué)物量或電路本的過程理量的通斷實(shí)際上就是培養(yǎng)學(xué)6 引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，生 收 集 信指出：上面這些元件就是傳感器元件。并回答傳感器是怎樣的息、分析設(shè)問 : 怎樣的元件叫做傳感器 ?元件。信息和處總結(jié) : 現(xiàn)代技術(shù)中 , 傳感器是指這樣的一類元件: 它能夠理信息的感受諸如力、 溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)物理量，過程。并能把它們

8、按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)物理量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。設(shè)問：將非電學(xué)物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)物理量有什么技術(shù)意義呢？總結(jié)：可以很方便地測(cè)量、傳輸、處理和控制。2. 常見傳感器及其工作原理（一）7 學(xué)生結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)一（ 1） 干簧管的現(xiàn)象， 同時(shí)結(jié)合圖片和投影：實(shí)物相互討論分析干簧管的工作原理。設(shè)問：仔細(xì)觀察干簧管，它是怎樣的結(jié)構(gòu)？為什么干簧管在電路中能起到開關(guān)的作用？干簧管實(shí)際上是一種能感知什么量的傳感器？總結(jié)：傳感器的結(jié)構(gòu)是在玻璃管內(nèi)封入的兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接以“問題串”的形式培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法。給予學(xué)生探究問題的思路。通，所以干簧管能起到開

9、關(guān)的作用。干簧管實(shí)際上是一種能感知磁場(chǎng)的傳感器。（ 2）光敏電阻投影：8 學(xué)生結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)二的現(xiàn)象， 同時(shí)結(jié)合圖片和實(shí)物相互討論分析光敏電阻的特性。用課件動(dòng)9 引導(dǎo)學(xué)生觀察課件，畫 的 形設(shè)問：搞清金屬和半導(dǎo)體的導(dǎo)式，把難仔細(xì)觀察光敏電阻，結(jié)合課本相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)說出光敏電機(jī)理。 建立載流子的概以展示給電阻是怎樣制成的？念。學(xué)生的物閱讀課本“科學(xué)漫步” ，請(qǐng)你分析半導(dǎo)體導(dǎo)電的機(jī)理理模型形是什么？（教師同時(shí)播放“金屬和半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理”課象化，便件，配合學(xué)生理解）于學(xué)生理光敏電阻在被光照射時(shí)電阻為什么會(huì)發(fā)生變化？（教解。師配合實(shí)驗(yàn)提問）光敏電阻是將哪個(gè)非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為哪個(gè)電學(xué)量的元件？總結(jié)：把硫化鎘等一

10、些半導(dǎo)體材料涂敷在絕緣板上，在其表面上再用銀漿涂敷兩個(gè)互不相連的柵狀電極， 這樣就制成了一個(gè)光敏電阻。實(shí)驗(yàn)說明，光敏電阻在暗環(huán)境中電阻很大，在強(qiáng)光照射下電阻很小。發(fā)生這樣變化的原因在于，半導(dǎo)體在不同的光照下的載流子數(shù)目不同，從而使其導(dǎo)電性能發(fā)生變化，或者說其電阻發(fā)生了變化。光敏電阻能夠?qū)⒐庹諒?qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。（ 3）熱敏電阻和金屬熱電阻教師出示：熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)）和金屬熱電阻（取日光燈兩端的鎢絲） ，同時(shí)說明前者材料是半導(dǎo)體后者是金屬。設(shè)問：當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，這兩種電阻的導(dǎo)電性能（或電阻）將會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？實(shí)驗(yàn)探究：“電阻溫度”特性圖線實(shí)驗(yàn)裝置：R操作要求：注意歐姆表

11、倍率的選擇，建議熱敏電阻選“ K”，金屬熱電阻選“ 10”。數(shù)據(jù)記錄：t溫度熱敏電阻金屬熱電阻10學(xué)生觀察并記錄不同讓幾個(gè)同溫度下的兩個(gè)歐姆表的學(xué)配合實(shí)讀數(shù)，并記錄在表格中。驗(yàn)，目的（實(shí)驗(yàn)時(shí)將兩個(gè)多用電是培養(yǎng)學(xué)表放在實(shí)物投影儀上，學(xué)生合作的生看屏幕上多用電表指能力。讓針?biāo)傅目潭龋┤嗤瑢W(xué)同時(shí)請(qǐng)三位同學(xué)到講臺(tái)一起讀投前，讓一個(gè)同學(xué)觀察溫度影上的表計(jì)的示數(shù)， 讓另外兩個(gè)同的讀數(shù)，學(xué)各讀一個(gè)表的讀數(shù)，并目的是讓且與全班同學(xué)統(tǒng)一好各學(xué)生有一溫度下的表的讀數(shù)） 。個(gè)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。11請(qǐng)一位同學(xué)將實(shí)驗(yàn)數(shù)將課本上據(jù)輸入到 Excel 的表格給出的圖中，并插入圖表，顯示出6.1-7 “電R-T 圖象。

12、阻溫度”特性圖線，通過自己設(shè)12組織學(xué)生相互討論圖計(jì)實(shí)驗(yàn)來象給我們的信息， 并能用得到，目簡(jiǎn)潔的語言表達(dá)出來。的是培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理：用 Excel 處理表格中的數(shù)據(jù)，繪出電阻溫度特性圖線：學(xué)生科學(xué)探究的能力。R用圖象反映物理規(guī)T律具有形圖象分析：象直觀的 當(dāng)溫度升高時(shí)，這兩種電阻將發(fā)生怎樣的變化？?jī)?yōu)點(diǎn)。 如果變化相同的溫度，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩種電阻哪個(gè)將明顯的變化？總結(jié)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，但溫度升高時(shí)，金屬熱電阻的電阻變大，熱敏電阻的電阻變?。ㄐ枰?qū)W生說明的是，有些熱敏電阻的電阻隨溫度的變化還是存在比較復(fù)雜的關(guān)系）。并且，熱敏電阻的電阻隨溫度的變化是非常明顯的。根據(jù)這樣的特性， 如果用這兩種元件做溫度傳感

13、器，熱敏電阻具有較好的靈敏度，但其測(cè)溫范圍小，穩(wěn)定性較差。設(shè)問：熱敏電阻是將怎樣的非電學(xué)物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)物理量的？總結(jié)：熱敏電阻或金屬熱電阻能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量?！拘抡n小結(jié)】本節(jié)課主要介紹了干簧管、光敏電阻、熱敏電阻（負(fù)溫度系數(shù)）和金屬熱電阻的原理及其特性，這類元件或者將非電學(xué)物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)物理量，或者實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的通斷作用，在生產(chǎn)生活中是有著廣泛的實(shí)際技術(shù)意義的。設(shè)計(jì)題目時(shí)布置一【目標(biāo)評(píng)價(jià)】些要求學(xué)組織學(xué)生討論課件上設(shè)計(jì)的題目生上網(wǎng)查閱相關(guān)資料的內(nèi)容?！景鍟O(shè)計(jì)】傳感器及其工作原理一、傳感器概念是指將非電學(xué)物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)物理量或?qū)崿F(xiàn)電路通斷的元件。二、常見傳感器元件的工作原理或特性（一）1干簧管：感知磁場(chǎng)的元件，實(shí)現(xiàn)電路的通斷。2光敏電阻：將光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的元件。3熱敏電阻和金屬熱電阻：將熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的元件?！窘毯蠓此肌?學(xué)生對(duì)傳感器的知識(shí)比較陌生，在教學(xué)的過程中通過實(shí)物、圖片、課件、 動(dòng)畫等途徑多方位增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生求知欲。在用 Excel 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪R T 圖線時(shí)，由于測(cè)量金屬熱電阻和熱敏電阻時(shí)所選用歐姆表的倍率不相同，在同一圖象中描繪兩個(gè)電阻的R-T 圖