《传感器及其工作原理》教学设计期.docx

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1、江苏省南京市第一中学(210000)郭兴华1设计思想随着科学技术的发展，传感器的应用越来越普及，在我们的身边大量地运用着各种各样的传感 器，但是许多学生会觉得传感器很神奇，是遥不行及的高科技产品。笔者希望能将学生试验和 老师演示试验结合起来，通过对试验的视察、思索和探究，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、生活中有哪些详细应用，为学生利用传感器制作 简洁的自控装置作铺垫。在教学内容的设计方面，留意学问问题化，问题层次化，让不同层次的学生都有思索与探讨、 沟通与合作的空间；关注学生对学问形成过程的理解，让学生亲历思索和探究的过程，领悟科 学探究的方法。2教材分

2、析本节课介绍传感器的概念和一些制造传感器所运用的敏感元件，使学生对传感器的学问有一个 初步的了解，体会物理学问在生活中的应用。为传感器的应用和利用传感器制作简洁的自控装 置作铺垫。3学情分析学生在物理学习中，一般会做大量的习题，有较强的解题实力。但是，当遇到详细的实际问题 和一些简洁的有科技含量的产品时，却经常不会分析和处理。教材中即使支配了数量有限的物 理试验和有关高新技术发展的阅读材料，在实际教学中往往也难以落实。因为学生对传感器了 解较少，所以教学时应避深邃的理论，消退传感器的神奇感。学生之所以会怕，就是因为 不熟识，接触多了，问题就很简洁解决了。在教学中多举些例子并多做试验，让学生感受

3、传感 器的巨大作用，进而提高学生的学习爰好，培育学生酷爰科学的情感和崇尚科学的精神。4教学目标4.1 学问和技能(1) 了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。(2)知道常见的传感器的类型。(3) 了解两种常见的敏感元件光敏电阻、热敏电阻及其工作原理。4.2 过程和方法学生在了解传感器、熟识传感器工作原理的同时，经验科学探究过程，学习科学探讨方法，培 育学生的视察实力、实践实力和创新思维实力。4.3 情感看法价值观(1)体会传感器在生活、生产、科技领域中的种种好处，激发学生的学习爱好，拓展学生的 视野。(2)通过动手试验，培育学生实事求是的科学看法、团队合作精神和创新意识。5教学

4、重难点(1)重点：理解并驾驭传感器的3种常见敏感元件的工作原理。(2)难点：分析并设计传感器的应用电路。6教学仪器音乐茶杯、光敏电阻、热敏电阻、光敏电阻演示仪、开关、导线、多用电表、手电筒、小灯 泡、干簧管、磁铁等。7教学方法试验法、探究法、探讨法等。8教学过程8.1 引入课题上课前，先让学生观看一段机器人大赛的视频，机器人在自动搜寻火源。看完这个视频，学生心中都有一个问题：机器人是如何自动找到火源的呢？进而引入课题。8.2 新课教学师： 在大家看来传感器特别神奇，其实传感器对我们而言再熟识不过了，因为我们人体本身 就是传感器。人类制造的传感器，就像人的感觉器官一样，也可以感觉到外界的信息，然

5、后把它转化为生物 电信号。其实传感器的工作原理就是一感、二传。它可以感受到外界的非电学量，然后把它转 为电学量。(1)问题L传感器的定义是什么呢？传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把 它们根据肯定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。师：在我们的生活中，传感器的应用其实特别广泛，请大家看如图1所示的图片。这些物体 中有哪些是你们相识的？生：图片1是摄像头，可以将图像画面转化为电信号。生：图片5是火灾报警器，发生火灾的时候可以发出报警声。生：图2是一个测温仪，它不须要和人体接触，就能测出体温。生：图6是电子秤，可以称量物品的重量。师：同

6、学们说得都很好，上面图片中的这些物体都应用了传感器的原理。图片1和5是光电 传感器的应用，图片2是温度传感器的应用，图片3是声音传感器的应用，图片4是电容传 感器的应用，图片6是力传感器的应用。演示试验L老师出示一只音乐茶杯，茶杯平放于桌上时，无声无息，提起茶杯便播放悦耳的 音乐。(2)问题2：音乐茶杯的工作开关又在哪里？开后的条件是什么？学生揣测：在茶杯底部，所受压力发生变更。试验探究：提起茶杯，用手压杯的底部，音乐并没有停止。学生揣测：是由于光照强度的变更。试验探究：用一个纸盒拦住底部(不与底部接触)，音乐停止，可见音乐茶杯受光照强度的限 制。这是因为在音乐茶杯的底部有一个光敏电阻。(3)

7、问题3：光敏电阻能够将什么量转化为什么量？生：光敏电阻能够将光学量转化为电阻等电学量。学生试验：函验目的：设计一个电路，使得小灯泡的亮度顺手电筒的光照强度发生变更；颔验器材：干电池(4节)、小灯泡、光敏电阻、手电筒、导线等。师：同学们刚才设计的其实是一个光电报警电路，当光敏电阻所受光强发生变更时，小灯泡就 会发光报警。接下来我来演示一下如图2所示的光电报警电路。演示试验：展示光电报警电路。(4)问题4：请同学们来说明一下这个光电报警电路的工作原理？生：当光敏电阻受到光照时，阻值减小，通过电磁继电器的电流增大，电磁继电器具有了磁 性，将继电器上方的衔铁吸引下来。使得接触点由a、b接触变为b、c接

8、触，从而将1、2 接线柱的电路接通，蜂鸣器发出了鸣叫。师：因为光敏电阻的阻值随光强发生变更，我们常用光敏电阻做光电传感器的敏感元件。那么 温度传感器的敏感元件是什么呢？接下来，我们来介绍热敏电阻。(5)问题5：热敏电阻的阻值与温度变更有什么关系？生：热敏电阻的阻值随温度的上升而减小。(6)问题6：热敏电阻能够将什么量转化为什么量？生：热敏电阻能够将温度转化为电阻这个电学量。经过进一步探讨发觉，热敏电阻的阻值随温度的变更遵循如图3所示的变更规律。在电学部分学习过小灯泡的欧姆定律，我们知道小灯泡的阻值随温度的增大而增大。小灯泡的 灯丝是由铝丝制成的，经探讨发觉，金属材料的阻值都随温度的上升而增大，

9、有一一对应的共 系，因而可以用来制作温度计，把它称为金属热电阻。(7)问题7：热敏电阻和金属热电阻有何异同？生：热敏电阻和金属热电阻的阻值都随温度发生变更。但是热敏电阻的阻值随温度的上升而减 小，金属热电阻的阻值随温度的上升而增大。而且在肯定范围内，热敏电阻随温度的变更比较 灵敏。(8)问题8：电容式位移传感器(见图4)能够将什么量转为什么量？ 生：电容式位移传感器能够将位移这个力学量转化为电容这个电学量。师：当被测物体的位移发生变更时，电容器板板间的电介质发生变更，从而变更电容器的电容 值。我们知道影响电容的因素除了电介质还有板间距d,以及正对面积S。下面介绍几类电容 器传感器的应用实例，如

10、图59所示。当电容器的动片转动时，电容器的正对面积发生变更，从而变更了电容的值。将它制成传感 器，就可以将转过的角度这个非电学量转化为电容这个电学量。图6变更正对面积2当导电液体的深度发生变更时，电容器的正对面积发生变更。假如将它制成传感器就可以将液 体深度这个非电学量转化为电容这个电学量。当施加在可动电极上的力发生变更时，电容器间的距离发生变更，从而变更了电容的值。假如 将它制成传感器就可以将力这个非电学量转化为电容这个电学量。声波使得电容器的金属薄膜发生振动，电容器间的距离发生变更，从而变更了电容值。假如将 它制成传感器就可以力这个非电学量转化为电容这个电学量。现在的触摸式手机大多数都运用

11、了电容屏，当按键的上的压力发生变更时，电容器间的距离发 生变更，从而变更了电容值。假如将它制成传感器就可以力这个非电学量转化为电容这个电学 量。师：最终，我们再来看这样的一个盒子，这个盒子的内部结构我们不清晰，但是在盒子的旁边 有一个小孔，小孔处露出一个灯泡。当我把一个磁铁靠近盒子时，灯泡发光了。谁能说明一下 这是什么缘由呢？生：我觉得里面有一个磁性开关，当磁铁靠近开关时，开关就闭合了。生：我觉得里面有一个线圈，当磁铁靠近时，产生了感应电流，所以灯泡就发光了。生：我觉得里面有一个对磁敏感的元件，当磁铁靠近时，它的某个量发生变更，从而灯泡发光 7o师：同学们刚才讲的都特别的好，这个盒子里面的确有

12、一个对磁敏感的元件，它叫做干簧管， 如图10干簧管当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到限制开关的作用。(9)问题9：干簧管能够将什么量转化为什么量？生：干簧管能够将磁感应强度这个磁学量转化为电路的通断。师：我们今日学习了传感器的概念，常见的传感器的类型，以及常见的敏感元件的工作原理。 同学们思索一下家庭中有哪些物体应用了传感的原理。8.3 教学反思本节课从学生感爰好的机器人灭火大赛入手，设置悬念，提出问题，激发学生爰好，增加学生 的求知欲。在进行什么是传感器的教学中以人体为例，让学生知道传感器就在我们的身 边，从而消退传感器在学生心目中的神奇感。在对光敏电阻、热敏电阻这些制作传感器的元器 件教学中，留意将老师演示试验与学生动手试验相结合，留意理论与实践相结合。尤其是通过 老师演示光电报警电路，让学生知道传感器在生活中的应用特别重要和广泛。整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，留意培育学生的自主、合作、探究实力，留意从生 活走向物理，从物理走向生活，以此增进学生的学习实力和科学素养。