《传感器及其工作原理》教学设计与反思.docx
传感器及其工作原理教学设计与反思乌鲁木齐市第十二中学颜朝晖教材分析:本节是高中物理选修3-2第六章第一节。重点研究的是传感器。本课的设计思路是：通过对实验的观察、思量和探索，了解什么是传感 器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的。传感器在生产、 生活中有 哪些具体应用，为学生利用传感器制作简单的自控装置作一点铺垫。需要 学生理解其切当含义并能在实际问题的分析、判断、综合等过程中加以运 用。对学生学习物理、解决生活中的实际问题有着重要的作用。教学时应 该侧重于联系实际，这对提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和 崇尚科学的精神有着重要的作用。学情分析:学生在初中阶段基本上没有接触到传感器的概念，传感器的一些基础的知识他们了解的不多，甚至不知道这个物理量，但是传感器在当今 生活和科技发展中有着十分重要的地位。新课程标对传感器教学提出了明 确的要求。针对学生的现状，我将本节课的教学目标、教学重点和难点定 位如下。教学目标：知识与技能:1. 了解什么是传感器，知道传感器是由敏感元件如：热敏电阻、光 敏电阻的以及电子路线组成的元件。2. 了解常见的传感器如：力传感器的应用、温度传感器的应用、 霍尔元件 的的工作原理及简单应用。3. 认识一些制作传感器的元器件。应用传感器知识解决一些实际问题。过程与方法通过对实验的观察、思量和探索，让学生在了解传感器、熟悉传感器 工作原理的同时，经历科学探索过程，学习科学研究方法，培养学生的观 察能力、实践能力。情感、态度与价值观体味传感器在生活、生产、科技领域中的种种益处，拓展学生的知识视 野。通过动手实验和在多媒体演示中，培养学生的观察、分析问题的能 力。通过观察、讨论、分析、探索等活动，对问题进行由浅入深的学习， 激发学生参预的热情，有将物理知识应用于生活和实际的意识，勇于探索 与日常生活有关的物理学问题。提高学生学习物理的兴趣。教学重点：常见的传感器的工作原理及简单应用0教学难点：应用传感器知识解决一些实际问题并了解：1.热敏电阻的特性2.光敏电阻的特性3.力传感器的应用4.温度传感器的应用5.尔元件的应用教学方法：实验探索、演示、讨论答疑及多媒体辅助教学。课时安排：一课时教学用具：干簧管、热敏电阻、光敏电阻、力传感器的 应用、温度传感器、霍尔元件、万用表、白炽灯、干电池、导线、开关等 等。教学过程:引入新课：播放人进出人进出商场自动门视频，教师：这个现象 是什么？你能举出几个生活中与此类似的现象吗？总结：今遥控器，声光控 开关，各种报警器，机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检 测装置。所有这些，都离不开一个核心，那就是本堂课将要学习的传感 器。一、什么是传感器演示实验：如图有这一个装置，小盒子A的侧面露出一 个小灯泡，盒外没有开关，但是把磁走，灯泡就熄灭。问：请大家猜测，盒子里有什么样的装置，才干浮现这样的现象呢?探索：打开盒子，用实物投影仪展示盒内的电路图，了解元件干簧管的结构。铁B 放到盒子上面，灯泡就会发光，把磁铁移探明原因：当磁体挨近干簧管时，两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而 相互吸引，电路导通，干簧管起到了开关的作用。点拨：这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况，感知干簧管。总结：现代技术中，我们可以利用一些元件设计电路，它能够感 受诸如力、温度、光、声、化学成份等非电学量，并能把它们按照一定的 规律转换为电压、电流等电学量，或者转换为电路的通断。我们把这种元 件叫做1、传感器：它是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了的元件。日常生活中的传感器：电冰箱、电饭煲中的温度传感器；空调中的温度和湿度传感器；煤气灶中的煤气泄漏传感器；电视机和影碟机中的红外遥控器；相机中的光传感器；汽车中燃料计和速度计等等它们的工作原理基本如下图所示：待匡电钓敏感11完荏1二1电学量二、认识一些制作传感器的元器件1、光敏电阻学生实验；学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测量一只光敏阻阻的阻值，实验分别在暗环境和强光照射下进行。|转换TLsUh 1 人 一 二置换电路总结子验结果：光敏电阻在暗环境下电阻值很 大，强光照射下电阻值很 小。总结：光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。教师简单介绍：光敏电阻在光照射下电阻变化的原因。有些物质，例 如硫化镉，是一种半导体材料，无光照时，载流子极少，导电性能不好； 随着光照的增强，载流子增多，导电性变好。2、热敏电阻和金属热电阻教师提问：金属导体的导电性能与温度有关吗?关系如何？学生回答：金属导体的电阻随温度的升高而增大，如白炽灯鸨丝的电阻在 正常工作情况下比常温下的电阻大得多。当用打火机给鸨丝加热时，灯泡 亮度明显变暗。总结：用金属丝可以制作温度传感器，称为热电阻。如前面已经学过的用 金属钳可制作精密的电阻温度计。学生实验：学生两人一组，用万用电表的欧姆挡测一只热敏电阻的阻值。第一次直接测量，第二次用手心捂住热敏电阻再测量，记录两次测得的电 学生探索：钙丝的电阻随温度的升高而增大。阻值。学生探索：热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，且阻值随温度变化非常 明显。总结：半导体热敏电阻也可 以用作温度传感器。总结比较：金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个 电学量，金属热电阻的化学稳定性好，测温范围大，但灵敏度较差。3、电容式传感器能够把位移这 个力学量转化为电容这个电学量。插入电介质，MliltlUHUHmitf电容增大尔元件是在一个很小的矩4.霍尔元件教师介绍:形半导体（例如神化锢）薄片上，制作4个电极而成。若通入恒定的电流I, 同时外加与薄片垂直的匀强磁场B,薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使上下板间出现电压U,则当薄片中载流子达到稳定状态时，扁二跄，即见二小，又因1二时 谛血，所以g煮，即31井（为霍尔系数）。因此，我们就可以根据电压u的变化得知磁感应强度的变化。师生共析：霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。三、小结传感器是指一些能把光、力、温度、磁感应强度等非电学量转化为电学 量或者转换为电路的通断的元器件，它在生活、生产和科技领域有着非常 广泛的应用0日本把传感器技术列为上世纪八十年代十 大技术之首，美国把传感器技术列为九十年代的关键技术，而我国有关传感器 的研究和应用正方兴未艾板书设计：小结:非电学量A电学量，或者转换为电路的通断。1、传感器的概念:2、传感器的工作原理:非电学量敏感元件电学量3转换电路.敏感元件：力光敏电阻（光电传感器）2）热敏电阻和热电阻（温度传感器）电容式传3）感器（位移传感器）霍尔元件（磁传感器）四、作业1 .观察与思量：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？2 .实验设计：设计一个火警报警器。教学反思：本节课通过实验、多媒体教学、分析、总结，让学生对对光敏电阻、热 敏电阻和热电阻、霍尔元件这些制作传感器的元器件有了比较明确、清晰 地认识。学生总体表现较好，都能够紧跟课堂、积极反应。在教学设计上由浅入深，符合学生认知规律；在教学过程中，充分展开 师生互动，学生之间的思量、相互讨论与交流，从生活实例入手引入新课，提出问题，来激发学生的学习兴趣，增强学生的求知欲；教学中注重实验探索，注重演示实验与学生动手实验相结合。让学生体真正会到物理来源于生活，服务于生活。合作学习的同时、体验学习与探索学习的学习方式，同时运用多媒体课 件，将信息技术与学科整合，增大了信息量，使教学内容更丰富；对学生 的回答予以肯定与鼓励，增强了德育教育的实效性。本节课学生光敏电阻、热敏电阻和金属热电阻这三种元件理解较好，但 对霍尔元件理解起来较艰难。所以对霍尔元件的讲解主要利用多媒体课件 和老师讲述为主。霍尔元件若通入恒定的电流L同时外加与薄片垂直的匀 强磁场B,薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使上下板间出 现电压U,则当薄片中载流子达到稳定状态时形成电压U可以知道磁感应强 度的变化。这里我先复习带电粒子在磁场中受洛仑兹力的判定方法，反过 来分析电流中的正负粒子的受力情况，这样做效果会好一些。我觉得有时 新课改的知识也可以不必遮遮掩掩的，对于学生特别对于我们普通中学的 学生精心设计的教学环节不能弄的太过复杂。我的原则是复杂的问题简单 化学生还更容易理解。不足之处请多指教。
