高中物理：61《傳感器及其工作原理》教案-(新人教選修 Microsoft W

1、傳感器及其工作原理教學(xué)設(shè)計【教材】普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書物理選修32第六章第一節(jié)【設(shè)計說明】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)緊扣時代脈搏，對傳感器教學(xué)提出明確要求。本課的設(shè)計思路是通過對實驗的觀察、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單的自控裝置作一鋪墊。教學(xué)時力避深奧的理論，側(cè)重于聯(lián)系實際，讓學(xué)生感受傳感器的巨大作用，進而提高學(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： 通過實驗，知道常見傳感器的工作原理和特性。3.情感態(tài)度與價值觀： 通過實驗激發(fā)學(xué)習(xí)的求知欲，通過采集實驗數(shù)據(jù)，用Excel描繪“電阻溫度”曲線，讓學(xué)生養(yǎng)成實事求是的科學(xué)精神。【設(shè)計思路】 1關(guān)于課題的引入，利用“人進出電梯門”和“人進出商場的自動門”這兩個生活實例，讓學(xué)生得出“自動控制”的感性認識，然后啟發(fā)學(xué)生列舉相類似的生活現(xiàn)象，體現(xiàn)物理知識源于生活，服務(wù)于生活的基本觀點。2 關(guān)于傳感器概念的建立：教材中只用了一個干簧管實驗就得出了傳感器的概念，在教學(xué)中要增加幾個實驗，從多個實驗事實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)計實驗，從定性和半定量的角度讓學(xué)生獲得比較清晰的認識，特別是金屬熱電阻和熱敏電阻的“電阻溫度”曲線，課本中沒有安排實驗，但在教學(xué)中我們是完全可以通過實驗得到的，所以本設(shè)計中就設(shè)計了一個探究實驗，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。【教學(xué)資源】1 教材：人民教育出版社物理3-2實

4、驗器材：干簧管、光敏電阻、熱敏電阻（負溫度系數(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、燒杯、鐵架臺、酒精燈等。2 課件：包含各視頻或圖片資源。【教學(xué)設(shè)計】教師活動學(xué)生活動點評【導(dǎo)入新課】1.播放人進出電梯門和人進出商場自動門錄像.2.設(shè)問:這兩個生活現(xiàn)象的共同點是什么?總結(jié):這兩個現(xiàn)象告訴我們，人不必直接接觸就可以實現(xiàn)自動控制.3.設(shè)問:你能列舉出生活中與此相類似的現(xiàn)象嗎?總結(jié):遙控電視、光（聲）控?zé)?、各種報警器、電飯煲4.設(shè)疑:想知道自動控制的道理嗎?讓我們來共同學(xué)習(xí)傳感器的知識.【引入課題】傳感器及其工作原理1.觀看并比較兩個錄像片段,從中找出它們

5、的共同點.學(xué)生先個人獨立思考,然后小組交流.2.學(xué)生積極思考,要求每位學(xué)生至少能在生活中列舉出兩個自動控制的實例,并回答交流.從學(xué)生熟悉的生活實例導(dǎo)入新課，容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引起求知欲望。學(xué)生列舉類似實例，可以讓學(xué)生知道物理就在我們身邊?！拘抡n教學(xué)】1. 傳感器概念的建立（1）教師展示幾個傳感器的實物或圖片：(2)教師演示三個實驗，由此建立傳感器的概念。實驗一:干簧管實驗1 學(xué)生觀察教師出示的傳感器實物或圖片，認識其外形和結(jié)構(gòu)。2讓學(xué)生拆開盒子，找出特殊元件干簧管。通過實物或圖片，以增強學(xué)生的感性認識。把電路設(shè)計在暗盒里，更能激發(fā)學(xué)生的好奇心，引起學(xué)習(xí)的興趣。實驗二:光敏電阻實驗實驗三:熱

6、敏電阻(負溫度系數(shù))熱敏電阻實驗改變燒杯中水的溫度，觀察歐姆表指針的偏轉(zhuǎn)情況。設(shè)問:上面三個實驗中,每個實驗現(xiàn)象是什么?這些元件的有什么特性?干簧管總結(jié):電路通斷磁場光敏電阻電阻變化光照熱敏電阻溫度電阻變化溫度3學(xué)生思考兩個問題：萬用電表的歐姆擋的刻度盤最左和最右端是什么刻度？用簡潔的物理語言描述你所觀察到的實驗現(xiàn)象。4學(xué)生觀察并思考，該實驗的現(xiàn)象是什么？5學(xué)生對照三個演示實驗，分別說出每個實驗的現(xiàn)象，教師逐一板書（如左邊所示），同時組織學(xué)生將這三個實驗對比起來，最終歸納并抽象出這些元件的本質(zhì)特性。從這三個實驗中讓學(xué)生歸納總結(jié)得出這些元件的特性，有助于學(xué)生建立傳感器的概念，在大量實驗事實中建立

7、物理概念，學(xué)生就不覺得概念抽象，同時遵循了物理概念建立的一般原則。（即概念是存在于一定的物理背景中的）培養(yǎng)學(xué)生讀書的習(xí)慣，看課本的過程實際上就是培養(yǎng)學(xué)生收集信息、分析信息和處理信息的過程。傳感器電學(xué)物理量或電路的通斷非電學(xué)物理量指出：上面這些元件就是傳感器元件。設(shè)問:怎樣的元件叫做傳感器?總結(jié):現(xiàn)代技術(shù)中,傳感器是指這樣的一類元件:它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)物理量，并能把它們按照一定的規(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)：可以很方便地測量、傳輸、處理和控制。2.常見傳感器及其工作原理（一）（1）

8、干簧管投影：設(shè)問： 仔細觀察干簧管，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)封入的兩個軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化而接通，所以干簧管能起到開關(guān)的作用。干簧管實際上是一種能感知磁場的傳感器。（2）光敏電阻投影：設(shè)問：仔細觀察光敏電阻，結(jié)合課本相關(guān)內(nèi)容，請說出光敏電阻是怎樣制成的？閱讀課本“科學(xué)漫步”，請你分析半導(dǎo)體導(dǎo)電的機理是什么？（教師同時播放6引導(dǎo)學(xué)生閱讀課本，并回答傳感器是怎樣的元件。7學(xué)生結(jié)合演示實驗一的現(xiàn)象，同時結(jié)合圖片和實物相互討論分析干簧管的工作原理。8學(xué)生結(jié)合演示實驗二

9、的現(xiàn)象，同時結(jié)合圖片和實物相互討論分析光敏電阻的特性。9引導(dǎo)學(xué)生觀察課件，搞清金屬和半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理。建立載流子的概念。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。用課件動畫的形式，把難以展示給學(xué)生的物理模型形象化，便于學(xué)生理解。“金屬和半導(dǎo)體導(dǎo)電機理”課件，配合學(xué)生理解）光敏電阻在被光照射時電阻為什么會發(fā)生變化？（教師配合實驗提問）光敏電阻是將哪個非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為哪個電學(xué)量的元件？總結(jié)： 把硫化鎘等一些半導(dǎo)體材料涂敷在絕緣板上，在其表面上再用銀漿涂敷兩個互不相連的柵狀電極，這樣就制成了一個光敏電阻。實驗說明，光敏電阻在暗環(huán)境中電阻很大，在強光照射下電阻很小。發(fā)生這樣變化的

10、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庹諒娙踹@個光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。（3）熱敏電阻和金屬熱電阻教師出示：熱敏電阻（負溫度系數(shù)）和金屬熱電阻（取日光燈兩端的鎢絲），同時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，這兩種電阻的導(dǎo)電性能（或電阻）將會發(fā)生怎樣的變化呢？l 實驗探究：“電阻溫度”特性圖線實驗裝置：tR l 操作要求：注意歐姆表倍率的選擇，建議熱敏電阻選“K”，金屬熱電阻選“10”。l 數(shù)據(jù)記錄：溫度10學(xué)生觀察并記錄不同溫度下的兩個歐姆表的讀數(shù)，并記錄在表格中。（實驗時將兩個多用電表放在實物

11、投影儀上，學(xué)生看屏幕上多用電表指針?biāo)傅目潭龋┩瑫r請三位同學(xué)到講臺前，讓一個同學(xué)觀察溫度計的示數(shù)，讓另外兩個同學(xué)各讀一個表的讀數(shù)，并且與全班同學(xué)統(tǒng)一好各溫度下的表的讀數(shù)）。11請一位同學(xué)將實驗數(shù)據(jù)輸入到Excel的表格中，并插入圖表，顯示出R-T圖象。讓幾個同學(xué)配合實驗，目的是培養(yǎng)學(xué)生合作的能力。讓全班同學(xué)一起讀投影上的表的讀數(shù)，目的是讓學(xué)生有一個實事求是的科學(xué)態(tài)度。將課本上給出的圖6.1-7“電阻熱敏電阻金屬熱電阻數(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：R Tl 圖象分析： 當(dāng)溫度升高時，這兩種電阻將發(fā)生怎樣的變化？ 如果變化相同的溫度，你會發(fā)現(xiàn)這兩種電阻哪個將明顯的變

12、化？總結(jié)：實驗現(xiàn)象表明，但溫度升高時，金屬熱電阻的電阻變大，熱敏電阻的電阻變小（需要向?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器，熱敏電阻具有較好的靈敏度，但其測溫范圍小，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熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學(xué)量。12組織學(xué)生相互討論圖象給我們的信息，并能用簡潔的語言表達出來。溫度”特性圖線，通過自己設(shè)計實驗來得到，目的是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的能力。用圖象反映物理規(guī)律具有形象直觀的優(yōu)點?！?/p>

13、新課小結(jié)】本節(jié)課主要介紹了干簧管、光敏電阻、熱敏電阻（負溫度系數(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，或者實現(xiàn)對電路的通斷作用，在生產(chǎn)生活中是有著廣泛的實際技術(shù)意義的?！灸繕?biāo)評價】組織學(xué)生討論課件上設(shè)計的題目設(shè)計題目時布置一些要求學(xué)生上網(wǎng)查閱相關(guān)資料的內(nèi)容?！景鍟O(shè)計】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：感知磁場的元件，實現(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。【教后反思】: 學(xué)生對傳感器的知識比較陌生，在教學(xué)的過程中通過實物、圖片、課件、動畫等途徑多方位增加學(xué)生的感性認識。提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)生求知欲。在用Excel處理實驗數(shù)據(jù)描繪RT圖線時，由于測量金屬熱電阻和熱敏電阻時所選用歐姆表的倍率不相同，在同一圖象中描繪兩個電阻的R-T圖線，如果將數(shù)據(jù)統(tǒng)一成同一倍率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一條線難以顯示出來，其原因是實驗中所用的金屬熱電阻的電阻相對于熱敏電阻小，并且實驗中金屬熱電阻隨溫度的變化沒