2022年2022年高中物理傳感器及其工作原理

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載【教學(xué)內(nèi)容】：高中物理3-2 第六章第 1 節(jié) 傳感器及其工作原理【教學(xué)目標(biāo)】：1.學(xué)問(wèn)目標(biāo)：1) 初步形成傳感器的概念,明白傳感器的工作原理；2) 知道什么為光敏電阻.熱敏電阻.金屬熱電阻以及霍爾效應(yīng)；會(huì)使用霍爾電壓公式ibu hk；d3) 明白非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的重要性；2.才能目標(biāo)：1) 通過(guò)試驗(yàn)的方法獲得對(duì)傳感器的感性熟悉；2) 運(yùn)用所學(xué)學(xué)問(wèn)分析新問(wèn)題,解決新問(wèn)題, 使同學(xué)對(duì)傳感器的熟悉由感性熟悉上升到理性熟悉；3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：1) 體驗(yàn)科學(xué)探究的樂(lè)趣,體驗(yàn)勝利的歡樂(lè)；2) 通過(guò)對(duì)實(shí)際生活中實(shí)例的分析與討論,感受物理與生活.生產(chǎn)的親密聯(lián)系,

2、體會(huì)物理學(xué)的重要性；【教學(xué)重難點(diǎn)】：教學(xué)重點(diǎn)為熟悉各種常見(jiàn)的傳感器元器件,明白光敏電阻. 熱敏電阻. 霍爾元件的工作原理；教學(xué)難點(diǎn)為熟悉非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量,從而進(jìn)行掌握的過(guò)程；【設(shè)計(jì)特色】：1) 傳感器這一章并不為高考的重點(diǎn)內(nèi)容,但對(duì)于進(jìn)展同學(xué)的制造性思維和應(yīng)用才能的培育卻為比較重要的內(nèi)容；因此, 對(duì)該部分的教學(xué)應(yīng)集中在實(shí)踐應(yīng)用和原理把握上,而不為做題上；2) 傳感器元件對(duì)于同學(xué)來(lái)說(shuō)為一種全新的事物,所以不僅僅要留意理論的講解,對(duì)于實(shí)物的介紹可以加深同學(xué)的熟悉；3) 該課教學(xué)旨在培育同學(xué)的創(chuàng)新與應(yīng)用思維,因此, 對(duì)于比較復(fù)雜的實(shí)例應(yīng)用,使用多媒體視頻教學(xué)要比課堂演示便利快捷,且不會(huì)顯現(xiàn)試驗(yàn)失

3、敗的現(xiàn)象,并且更加有利于老師解說(shuō)；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載【教學(xué)過(guò)程】：一.導(dǎo)入新課：在日常生活中, 我們通過(guò)自身的感官來(lái)感知四周的世界,通過(guò)感官獲得四周的環(huán)境的信息；然而有些地方,譬如： 我們?nèi)祟?lèi)身體條件不適應(yīng)的地方,或者為需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控的地方, 或者為我們的感官無(wú)法辨別的地方,更或者為危急的地方,就需要一些特別的儀器來(lái)幫忙我們完成采集信息的任務(wù)；這就為傳感器；我們平常所見(jiàn)的感應(yīng)門(mén).感應(yīng)路燈.火災(zāi)報(bào) 警器都為傳感器的應(yīng)用,常用的遙控器.數(shù)碼照相機(jī)也都運(yùn)用了傳感器；二.傳感器概念：傳感器為能夠?qū)⒎请妼W(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的這樣一類(lèi)元器件；電學(xué)量可以便利地進(jìn)行測(cè)量.傳輸.處理

4、和掌握；三.傳感器元器件：1. 光敏電阻：【演示試驗(yàn)】比較光敏電阻在不同光照條件下的電阻之不同使用示教歐姆表測(cè)量的光敏電阻阻值,a) 測(cè)定無(wú)光照下,光敏電阻的阻值：讓同學(xué)使用手指遮住光敏電阻表面,測(cè)出此時(shí)阻值；（此時(shí)阻值應(yīng)當(dāng)為最大值）b) 自然光照耀下,光敏電阻的阻值：松開(kāi)手指,用歐姆表測(cè)定此時(shí)阻值；c) 肯定光照強(qiáng)度下,光敏電阻的阻值：調(diào)劑發(fā)光的強(qiáng)度,發(fā)覺(jué)隨著光照強(qiáng)度的增加,歐姆表指針不斷向電阻減小方向偏轉(zhuǎn)；光敏電阻 能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量；半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理：金屬載流子為自由電子,半導(dǎo)體載流子為空穴和自由電子；由于熱運(yùn)動(dòng)等緣由極少數(shù)電子擺脫原子束縛,變成自由電子, 并且原

5、先的地方留下空位形成空穴；加熱和光照可以使更多的電子獲得能量擺脫原子的束縛變成自由電子；載流子一增多, 那么物質(zhì)的導(dǎo)電才能也就相應(yīng)提高；2. 熱敏電阻：金屬熱電阻：正向熱敏電阻；由于金屬的導(dǎo)電率隨溫度的上升而增大已經(jīng)在之前學(xué)習(xí)過(guò),這里并不作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容,簡(jiǎn)潔說(shuō)明電子由于溫度上升而熱運(yùn)動(dòng)加劇,增多了與晶格的碰撞導(dǎo)致電阻增大；熱敏電阻：負(fù)向熱敏電阻；【演示試驗(yàn)】描畫(huà)負(fù)向熱敏電阻曲線使用熱水和溫度計(jì)測(cè)定溫度,約每10測(cè)定一下熱敏電阻阻值,并記錄在表格里,最終用 平滑的曲線連接這些點(diǎn),描畫(huà)出負(fù)向熱敏電阻曲線；（書(shū)上雖然已經(jīng)給出了特性曲線,但通過(guò)試驗(yàn)讓同學(xué)能夠留下深刻印象；）溫度：阻值：溫度：阻值：這

6、里通過(guò) excel 畫(huà)出曲線；精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載（在天氣冰冷時(shí), 試驗(yàn)可以不采納傳統(tǒng)的用酒精燈加熱升溫來(lái)測(cè)定數(shù)據(jù),而采納降溫的方法,即用將熱水降溫到冷水的過(guò)程來(lái)測(cè)定數(shù)據(jù)；）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；3. 霍爾元件：如圖,霍爾元件為在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）fi薄片上,制作4 個(gè)電極 e.f.m .n 而成；如在e.f 間通入ne恒定的電流i ,同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b,薄片中的m b載流子就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn),使m . n 間顯現(xiàn)電u h精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載壓 u h；這個(gè)電壓叫霍

7、爾電壓,其打算式 為 u hibk；式中 d 為薄片的厚度, k 為霍爾系數(shù),d精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載它的大小與薄片的材料有關(guān)；設(shè)載流子的電荷量為q,沿電流方向定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v ,單位體積內(nèi)自由移動(dòng)的載流子數(shù)為n,垂直電流方向?qū)w板的橫向?qū)挾葹閍,就電流的微觀表達(dá)式為：inqadv精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載載流子在磁場(chǎng)中受到的洛倫茲力：fqvbu h精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載載流子在洛倫茲力作用下側(cè)移,兩個(gè)側(cè)面顯現(xiàn)電勢(shì)差,載流子受到的電場(chǎng)力為：fqa當(dāng)達(dá)到穩(wěn)固狀態(tài)時(shí),洛倫茲力與電場(chǎng)力平穩(wěn),即：精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - -

8、 - 歡迎下載qvbq u haib精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載由式得：u hnqd1精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載式中的 nq 與導(dǎo)體的材料有關(guān),對(duì)于確定的導(dǎo)體,nq 為常數(shù)；令k,就上式可寫(xiě)nq精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載ibu為hkd霍爾元件 能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量；四.應(yīng)用實(shí)例：1. 傳感器工作示例觀看模擬溫控裝置的試驗(yàn)視頻,仔細(xì)摸索以下問(wèn)題：1) 該裝置為將什么物理量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量？2) 白燈和紅燈分別代表了什么意義？精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載3) 該裝置為如何進(jìn)行電路的切換的？2. 課后習(xí)

9、題：微小的位移影響了鐵芯的位置,留意到鐵芯在之前教學(xué)中所提到的作用為使磁感線盡量束縛在鐵芯內(nèi)部；通過(guò)該傳感器的字面名稱,可以看出該傳感器通過(guò)電感工作,并且留意到在自感互感的教學(xué)中鐵芯對(duì)電感的龐大影響；因此可以得知, 軟鐵芯的位移必將影響到線圈 的自感系數(shù), 從而擁有將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的可能性；留意到這里所用的電感為只對(duì)交 流電有用, 故在設(shè)計(jì)線圈所連通路時(shí)均需要使用溝通電；至于為將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓仍為 電流信號(hào),這個(gè)可以讓同學(xué)自行發(fā)揮來(lái)挑選；【教學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)析】：傳感器原理及其工作原理為高中物理 3-2 第六章第一節(jié)的內(nèi)容,雖然并不為高考的重點(diǎn)內(nèi)容,但該內(nèi)容對(duì)于培育同學(xué)的制造才能和應(yīng)用才能有

10、著重大的影響；傳感器為物理應(yīng)用領(lǐng)域中比較前沿的領(lǐng)域,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)為比較生疏的部分,但也因此可以激發(fā)起同學(xué)的奇怪心,在課堂上保持學(xué)習(xí)愛(ài)好；在學(xué)習(xí)過(guò)程中,同學(xué)會(huì)發(fā)覺(jué),之前學(xué)習(xí)的電磁學(xué)學(xué)問(wèn)可以有奇妙的應(yīng)用,可以使同學(xué)對(duì)物理的熟悉并不只為停留在做題目上,而為熟悉到物理為一門(mén)可以廣泛應(yīng)用的實(shí)踐學(xué)科,物理就在人們身邊；下面為筆者依據(jù)上述教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)際上過(guò)課后對(duì)該教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)成效進(jìn)行的簡(jiǎn)要分析：一.設(shè)計(jì)線索這節(jié)課由四個(gè)板塊構(gòu)成,制造情形,引入課題；觀看生活,建立概念；介紹元件,講解原理；實(shí)踐應(yīng)用,培育才能；第一,通過(guò)與同學(xué)一起觀看小鐵球水平拋出后,沿磁性板留下的痕跡引入課題,激發(fā)同學(xué)的求知欲；接著師生共同探

11、討,采納運(yùn)動(dòng)的分解方法對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析和理論探究；然后,分組試驗(yàn)讓同學(xué)體驗(yàn)感知兩個(gè)分運(yùn)動(dòng),描點(diǎn)劃線并進(jìn)行簡(jiǎn)潔運(yùn)算,與前面的理論推導(dǎo)相呼應(yīng)；之后,回到教科書(shū)中的頻閃照片,播放視頻,進(jìn)一步體會(huì)更加精確的測(cè)量方法；最終,師生共同找到平拋物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律；二.設(shè)計(jì)特色明顯第一,試驗(yàn)探究：這節(jié)課在試驗(yàn)上的設(shè)計(jì)有多處突破,例如：開(kāi)頭的磁性材料留跡試驗(yàn),演示成效明顯,使用的器材為兒童習(xí)字的磁性寫(xiě)字板,試驗(yàn)材料來(lái)源于身邊,通過(guò)這樣的演示試驗(yàn),同學(xué)可以清楚地看到,小球運(yùn)動(dòng)的徑跡不為直線,而為一條曲線,激發(fā)了同學(xué)的求知欲,有助于同學(xué)的觀看摸索才能的培育；又如,老師自制的同學(xué)分組試驗(yàn)器材,設(shè)計(jì)奇妙.取材簡(jiǎn)潔.易操作

12、.便于測(cè)量,有助于同學(xué)對(duì)平拋物體兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步懂得；同時(shí)在分組試驗(yàn)中,同學(xué)之間的溝通與溝通,為潛移默化的情感訓(xùn)練,同學(xué)在溝通中逐步學(xué)會(huì)如何與同伴溝通與溝通,對(duì)同學(xué)動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理的學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成也為一種滲透,更重要的為同學(xué)對(duì)科學(xué)探究的七要素加深了懂得；其次,方法滲透：物理學(xué)訓(xùn)練的根本在于方法訓(xùn)練；等效方法為物理學(xué)討論的重要方法之一,對(duì)于平拋物 體運(yùn)動(dòng)的情形,采納怎樣的方法進(jìn)行分析與討論,為這節(jié)課隱性訓(xùn)練的重要內(nèi)容,老師通過(guò)細(xì)致的設(shè)計(jì), 師生共同運(yùn)用前一節(jié)課剛剛學(xué)習(xí)的運(yùn)動(dòng)的合成和分解討論方法,潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲的對(duì)平拋物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行 討論分析,等效的思想,化復(fù)雜為簡(jiǎn)潔的思想,點(diǎn)點(diǎn)雨露,滋潤(rùn)著同學(xué)的心田；同時(shí)也營(yíng)造了寬松民主的 課堂