2020高中物理 第六章 1传感器及其工作原理学案 新人教版选修3-2

2020高中物理 第六章 1传感器及其工作原理学案 新人教版选修3-2

‎《传感器及其工作原理》教学设计 ‎ 章 节 题 目 传感器及其工作原理 课 时 ‎1课时 课 型 新授课 授课时间 教学 目标 ‎（知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观）‎ ‎1．知识与技能：‎ ‎（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）知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。‎ ‎2．过程与方法：‎ ‎（1）通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理。‎ ‎（2）经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。‎ ‎3．情感态度与价值观：‎ ‎（1）体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。‎ ‎（2）通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。‎ 教学 重点 了解传感器、熟悉传感器工作原理。‎ 教学 难点 能初步分析并设计传感器的应用电路。‎ 知识流程图 传感器的工作原理 传感器及其工作原理 传感器 常见的敏感元件 金属热电阻和热敏电阻 光敏电阻 霍尔元件 电容传感器 教学过程流程图 传感娃娃引入新课 传感器 布置作业 传感器的工作原理 课堂小结 常见的敏感元件 教 学 过 程 环节与任务 教 师 活 动 — 学 生 活 动 环节一：‎ 引入 新课 ‎4分 环节二：‎ 新课 教学 ‎6分 环节二：‎ 新课 教学 ‎4分 能对话的智能娃娃多丽丝 设疑:想知道其中的道理吗?‎ 让我们来共同学习：传感器及其工作原理。‎ 一．传感器：干簧管演示电路 讨论与交流：‎ 人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么器官承担？‎ 人体感觉 感觉器官 视觉 眼睛 听觉 耳朵 味觉 舌头 嗅觉 鼻子 触觉 皮肤 1. 定义：‎ 现代技术中，指这样一类元件：它能像人的感觉器官那样感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等电学量，或转换为电路的通断。‎ 设问：将非电学物理量转换为电学物理量有什么技术意义呢？‎ 2. 意义：可以很方便的进行测量、传输、处理和控制。‎ 3. 应用：“例举我的一天”‎ 环节二：‎ 新课 教学 ‎9分 二．传感器的工作原理：‎ 非电学量 敏感元件 转换电路 电学量 三．常见的敏感元件：光控小夜灯演示 ‎（1）光敏电阻：分组实验 光照情况 受光表面暴露 遮盖受光表面 电阻值的情况 电阻小 电阻大 阅读教材53-54页的内容：‎ ‎1.特点：光照越强，电阻越小。‎ ‎2.材料：一般为半导体。如：硫化镉 ‎3.导电原理：无光照时，载流子（自由电子和空穴）少，导电性能不好 随着光照的的增强，载流子增多，导电性变好。‎ ‎4.作用：光照强弱 电阻 ‎5.应用：照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器 ‎(2)金属热电阻和热敏电阻 分组实验：观察与思考:热敏电阻（半导体）‎ 环节二：‎ 新课 教学 ‎10分 环节二：‎ 新课 不同温度的水 凉水 温水 开水 电阻值情况 ‎1.特点：金属热电阻温度升高电阻增大 热 敏电阻温度升高电阻减小 ‎2.异同点：金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。‎ 热 敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。‎ ‎3.作用：温度 电阻 ‎4.应用：冰箱启动器、电饭锅、电阻温度计、报警器等 例1：如图是一个温度传感器的原理示意图，Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的，电压表示数怎么变化？‎ 思考方向：‎ ‎1．两电阻采取什么连接方式？‎ ‎2．电压表测的是哪个电阻的电压？‎ 延伸：如果将热敏电阻换成光敏电阻呢？‎ 练1. 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）‎ A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 教学 ‎5分 环节二：‎ 新课 教学 ‎4分 环节二：‎ 新课 教学 ‎3分 ‎（3）霍尔元件：演示DES数字实验 ‎1.构造：在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。‎ ‎2.霍尔电压：霍尔元件是若在E、F间通入恒定的电流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M、N间出现电压UH。‎ ‎3.作用：磁感应强度 电压 ‎(4)电容传感器：课件演示 位移 电容 例2.设计题 ：用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路 ‎。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。（如有需要可以自行添加所需器材）‎ 课堂 小结 传感器及其工作原理：强调利用敏感元件将各种非电学量转换为电学量，一般分为两个层次：第一个层次，将各种非电学量转换为电压、电流、电阻、电容等等；第二个层次，再利用一定的电路，将电阻、电容（一般还包括电流）等等转换为电压，所以传感器一般给出的信号均为电压信号。‎ 布置 作业 ‎1．观察与思考：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．P56，思考与练习2题完成填表。‎ 板书 设计 传感器及其工作原理 一．传感器 (1)光敏电阻 光照强弱 电阻 二．工作原理 （2）金属热电阻和热敏电阻 温度 电阻 非电学量 电学量 （3）霍尔元件 磁感应强度 电压 三．常见的敏感元件 （4）电容传感器 位移 电容 附录1‎ ‎《传感器及其工作原理》学案 ‎【学习目标】‎ ‎（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）知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。‎ ‎（3）通过对实验的观察、思考和探究，了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。‎ ‎【学习重点】：了解传感器、熟悉传感器工作原理。‎ ‎【学习难点】：能初步分析并设计传感器的应用电路。‎ ‎【学习用具】：热敏电阻、万用表、烧杯等。‎ ‎【学习过程】：‎ 一.传感器：‎ 定义：现代技术中，指这样一类元件：它能像人的感觉器官那样感受诸如力、温度、光、声、化学成分等__________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等__________，或转换为__________。‎ 二.工作原理：‎ 三.常见的敏感元件 ‎（1）光敏电阻:演示实验 光照情况 受光表面暴露 遮盖受光表面 电阻值的情况 ‎1.特点：光照越强，电阻_______。‎ ‎2.材料：一般为半导体。如：硫化镉 ‎3.导电原理：无光照时，载流子（自由电子和空穴）少，导电性能不好 随着光照的的增强，载流子增多，导电性变好。‎ ‎4.作用：_________ _________‎ ‎5.应用：照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器 ‎（2）金属热电阻和热敏电阻: 分组实验：观察与思考:热敏电阻（半导体）‎ 不同温度的水 凉水 温水 开水 电阻值情况 ‎1.特点：金属热电阻温度升高电阻_______‎ 热 敏电阻温度升高电阻_______‎ ‎2.异同点：金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。‎ 热 敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。‎ ‎3.作用：_________ _________‎ ‎4.应用：冰箱启动器、电饭锅、电阻温度计、报警器等 例1：如图是一个温度传感器的原理示意图，Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的，电压表示数怎么变化？‎ 练1. 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）‎ A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压 B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压 C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次 D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次 ‎（3）霍尔元件：‎ ‎1.构造：在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。‎ ‎2.霍尔电压：霍尔元件是若在E、F间通入恒定的电流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M、N间出现电压UH。‎ ‎3.作用：_________ _________‎ ‎(4)电容传感器：‎ ‎ _________ _________‎ 例2设计题 ： 用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。‎ ‎【学习心得】： ‎