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（1）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（1）教案新人教版選修3-2授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為高中物理選修3-2教材中第六章“傳感器”的第一節(jié)“傳感器及其工作原理（1）”。教學(xué)內(nèi)容涉及傳感器的定義、分類、基本工作原理及應(yīng)用。具體包括力傳感器、熱傳感器、光傳感器和磁傳感器等，重點(diǎn)介紹這些傳感器的工作原理及其在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。

教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系在于，學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中掌握了電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、力學(xué)、熱學(xué)等基本概念，為本節(jié)課理解傳感器的工作原理提供了基礎(chǔ)。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)各種物理量的測(cè)量方法有一定的了解，這有助于他們理解傳感器作為測(cè)量工具的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將能將已有知識(shí)與傳感器這一新技術(shù)相結(jié)合，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生物理觀念，通過(guò)學(xué)習(xí)傳感器的工作原理，深化對(duì)物理學(xué)基本概念的理解，提高運(yùn)用物理知識(shí)解釋現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。強(qiáng)化科學(xué)思維，使學(xué)生能夠運(yùn)用科學(xué)方法分析傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。提升科學(xué)探究能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和案例分析，讓學(xué)生掌握傳感器數(shù)據(jù)采集與分析的基本方法，增強(qiáng)實(shí)證意識(shí)。培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，了解傳感器技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的作用，認(rèn)識(shí)到科技發(fā)展對(duì)社會(huì)進(jìn)步的重要性，激發(fā)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）傳感器的定義、分類及其工作原理：本節(jié)課的核心內(nèi)容是讓學(xué)生掌握傳感器的概念，了解不同類型的傳感器及其工作原理。例如，力傳感器通過(guò)電阻的變化將力的大小轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，熱傳感器利用熱敏電阻隨溫度變化的特性來(lái)檢測(cè)溫度等。

（2）傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的使用：通過(guò)案例分析，讓學(xué)生了解傳感器在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，如力傳感器在電子秤中的應(yīng)用，熱傳感器在空調(diào)系統(tǒng)中的作用等。

舉例：

-力傳感器：講解彈性形變與電阻變化的關(guān)系，強(qiáng)調(diào)力傳感器在測(cè)量中的應(yīng)用。

-熱傳感器：闡述熱敏電阻隨溫度變化的規(guī)律，以及熱傳感器在恒溫控制系統(tǒng)中的作用。

2.教學(xué)難點(diǎn)

（1）傳感器工作原理的理解：學(xué)生對(duì)傳感器內(nèi)部電路和工作原理的理解可能存在困難，需要教師通過(guò)生動(dòng)的例子和示意圖進(jìn)行詳細(xì)講解。

（2）傳感器應(yīng)用案例的分析：分析傳感器在實(shí)際應(yīng)用中的使用時(shí)，學(xué)生可能難以將理論知識(shí)與實(shí)際情境相結(jié)合，需要教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和分析。

舉例：

-力傳感器：解釋彈性形變導(dǎo)致電阻變化的微觀機(jī)制，以及如何將這一原理應(yīng)用于電子秤等設(shè)備。

-熱傳感器：分析熱敏電阻在空調(diào)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，如溫度控制、濕度檢測(cè)等，讓學(xué)生理解傳感器在復(fù)雜系統(tǒng)中的作用。

在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)針對(duì)這些難點(diǎn)內(nèi)容，采用直觀的教具、實(shí)驗(yàn)演示和案例分析等方法，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)困難，確保學(xué)生能夠理解并掌握傳感器的核心知識(shí)。教學(xué)資源1.硬件資源：

-力傳感器、熱傳感器、光傳感器、磁傳感器等實(shí)物教具

-傳感器實(shí)驗(yàn)套件

-多媒體教學(xué)設(shè)備（投影儀、計(jì)算機(jī)等）

2.軟件資源：

-傳感器工作原理演示軟件

-物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件

-教學(xué)PPT

3.課程平臺(tái)：

-學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室

-班級(jí)多媒體教學(xué)平臺(tái)

4.信息化資源：

-電子教材

-數(shù)字化課程資源（教學(xué)視頻、動(dòng)畫等）

-在線物理教學(xué)平臺(tái)（僅供教師使用，如教學(xué)管理系統(tǒng)）

5.教學(xué)手段：

-實(shí)物展示與操作

-實(shí)驗(yàn)演示與分組實(shí)驗(yàn)

-多媒體教學(xué)與互動(dòng)討論

-案例分析與問(wèn)題解決

-小組合作與匯報(bào)展示教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解傳感器及其工作原理的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問(wèn)或不懂的地方。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題，如“傳感器在我們生活中的哪些地方有應(yīng)用？”激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)傳感器內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確教學(xué)目標(biāo)和重難點(diǎn)。

準(zhǔn)備傳感器實(shí)物教具、多媒體資源，確保教學(xué)過(guò)程的順利進(jìn)行。

設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)傳感器的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問(wèn)題或設(shè)置懸念，如“這些科技產(chǎn)品是如何感知外部世界的？”引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入傳感器學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。

提出問(wèn)題，檢查學(xué)生對(duì)電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，為傳感器新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識(shí)講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解傳感器定義、分類和工作原理，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

突出重點(diǎn)，如力傳感器、熱傳感器的工作原理，強(qiáng)調(diào)難點(diǎn)，如傳感器內(nèi)部電路的運(yùn)作機(jī)制，通過(guò)對(duì)比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞傳感器工作原理和應(yīng)用問(wèn)題展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，如使用力傳感器進(jìn)行物體質(zhì)量的測(cè)量，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)知識(shí)的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對(duì)傳感器知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對(duì)傳感器知識(shí)的掌握情況。

鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決問(wèn)題。

錯(cuò)題訂正：

針對(duì)學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識(shí)拓展：

介紹傳感器在科技前沿領(lǐng)域的應(yīng)用，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

情感升華：

結(jié)合傳感器內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考科技與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)傳感器的心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的傳感器內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的傳感器內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《傳感器技術(shù)及其在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用》

-《現(xiàn)代傳感器原理與應(yīng)用》

-《傳感器在智能控制系統(tǒng)中的作用》

-《傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用案例分析》

2.課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-研究傳感器的歷史發(fā)展，了解傳感器技術(shù)的演變過(guò)程。

-深入學(xué)習(xí)不同類型傳感器的原理和應(yīng)用，如溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器等。

-探索傳感器在智能化、自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的具體應(yīng)用案例，分析其工作原理和作用。

-了解傳感器在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用，研究傳感器如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理。

-結(jié)合生活實(shí)際，思考傳感器在智能家居、智能交通、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

-學(xué)習(xí)傳感器相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作技能，如傳感器電路搭建、數(shù)據(jù)采集與處理等。

-閱讀傳感器技術(shù)相關(guān)的科技文章和專利，了解傳感器技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。

-研究傳感器在國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)中的應(yīng)用案例，分析其技術(shù)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位。

-探討傳感器在國(guó)家安全、環(huán)保、節(jié)能減排等方面的作用，提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的傳感器工作原理，設(shè)計(jì)一個(gè)小型的力傳感器電路圖，并說(shuō)明其工作原理。

-要求：電路圖清晰、準(zhǔn)確，工作原理描述簡(jiǎn)潔明了。

2.選擇一種常見傳感器（如溫度傳感器、光傳感器等），分析其在生活中的應(yīng)用實(shí)例，并簡(jiǎn)述其工作原理。

-要求：應(yīng)用實(shí)例具體，工作原理闡述清晰。

3.閱讀拓展閱讀材料，總結(jié)傳感器技術(shù)在智能化、自動(dòng)化、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的作用。

-要求：總結(jié)全面，突出傳感器技術(shù)的重要性和應(yīng)用價(jià)值。

4.結(jié)合所學(xué)知識(shí)，思考并撰寫一篇關(guān)于傳感器在智能家居中的應(yīng)用的小論文。

-要求：論點(diǎn)明確，論據(jù)充分，結(jié)構(gòu)清晰。

作業(yè)反饋：

1.對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)的力傳感器電路圖進(jìn)行批改，指出電路圖中的錯(cuò)誤和不足，給出改進(jìn)建議。

-反饋重點(diǎn)：電路圖的準(zhǔn)確性，工作原理描述的清晰度。

2.分析學(xué)生提交的傳感器應(yīng)用實(shí)例，評(píng)價(jià)其選擇和描述的準(zhǔn)確性，提出完善建議。

-反饋重點(diǎn)：實(shí)例的典型性，工作原理闡述的深度。

3.針對(duì)學(xué)生的拓展閱讀總結(jié)，評(píng)價(jià)其總結(jié)的全面性和深度，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和思考。

-反饋重點(diǎn)：傳感器技術(shù)應(yīng)用的廣泛性，學(xué)生對(duì)技術(shù)的理解程度。

4.對(duì)學(xué)生撰寫的小論文進(jìn)行詳細(xì)批改，從論點(diǎn)、論據(jù)、結(jié)構(gòu)等方面給予評(píng)價(jià)和建議。

-反饋重點(diǎn)：論文的邏輯性，論證的充分性，表達(dá)的準(zhǔn)確性。

注意事項(xiàng)：

1.在作業(yè)批改過(guò)程中，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和理解程度，針對(duì)不同學(xué)生的特點(diǎn)給予個(gè)性化指導(dǎo)。

2.反饋要及時(shí)，以便學(xué)生能夠及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)反饋調(diào)整學(xué)習(xí)方法。

3.鼓勵(lì)學(xué)生提問(wèn)和討論，促進(jìn)師生互動(dòng)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

4.對(duì)于作業(yè)完成較好的學(xué)生，給予表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)，提升其自信心；對(duì)于作業(yè)完成較差的學(xué)生，要關(guān)心和指導(dǎo)，幫助其找到問(wèn)題所在并加以改進(jìn)。板書設(shè)計(jì)①傳感器概述

-定義：傳感器是一種能夠?qū)⒎请娦盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。

-分類：力傳感器、熱傳感器、光傳感器、磁傳感器等。

-應(yīng)用：測(cè)量、監(jiān)測(cè)、控制等。

②傳感器工作原理

-力傳感器：通過(guò)彈性形變導(dǎo)致電阻變化，將力的大小轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

-熱傳感器：利用熱敏電阻隨溫度變化的特性，將溫度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

-光傳感器：利用光電效應(yīng)，將光強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

-磁傳感器：通過(guò)磁場(chǎng)變化引起電流變化，將磁信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

③傳感器應(yīng)用案例

-力傳感器：電子秤、壓力計(jì)等。

-熱傳感器：空調(diào)、熱水器等。

-光傳感器：自動(dòng)開關(guān)燈、攝像頭等。

-磁傳感器：指南針、交通信號(hào)燈等。

板書設(shè)計(jì)應(yīng)注重條理性和重點(diǎn)突出，通過(guò)簡(jiǎn)潔明了的詞句表達(dá)傳感器的基本概念、工作原理和應(yīng)用案例。同時(shí)，可以運(yùn)用圖形、圖表等視覺元素，使板書更具藝術(shù)性和趣味性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。課后作業(yè)1.設(shè)計(jì)題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的光控電路，當(dāng)光線暗淡時(shí)，電路中的LED燈自動(dòng)點(diǎn)亮。

答案：使用一個(gè)光敏電阻作為光傳感器，當(dāng)光線暗淡時(shí)，光敏電阻的阻值降低，電路中的電流增大，使得LED燈點(diǎn)亮。

2.分析題：分析熱傳感器在恒溫控制系統(tǒng)中的作用，并簡(jiǎn)述其工作原理。

答案：熱傳感器用于檢測(cè)環(huán)境溫度，并將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以控制加熱或冷卻設(shè)備的工作。例如，當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，熱傳感器輸出信號(hào)使加熱器工作；當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)，輸出信號(hào)使冷卻器工作。

3.論述題：闡述力傳感器在電子秤中的應(yīng)用，并解釋其工作原理。

答案：力傳感器在電子秤中用于測(cè)量物體的重量。當(dāng)物體放在秤盤上時(shí)，力傳感器通過(guò)彈性形變產(chǎn)生電阻變化，將施加的力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大和處理后，顯示物體的重量。

4.應(yīng)用題：