5/5§6.1傳感器及其工作原理教學設(shè)計天津市武清區(qū)天和城實驗中學齊佳紅一、教材分析：傳感器在當今科技發(fā)展中有著十分重要的地位。新課程標準順應時代發(fā)展，對傳感器教學提出明確要求?！墩n程標準》強調(diào)傳感器教學側(cè)重從技術(shù)應用角度展開物理教學。強調(diào)物理學科與技術(shù)的結(jié)合，著重體現(xiàn)物理學的應用性、實踐性。二、設(shè)計思路：本節(jié)課通過生活中自動門、自動干手機、探測器具體實例啟發(fā)學生思考，自動化實現(xiàn)的依據(jù)是什么？引出本節(jié)課教學內(nèi)容。設(shè)計演示實驗神秘盒子激發(fā)學生學習興趣和探究欲望。教學過程主要以實驗探究為主，通過學生實驗、觀察、討論、分析，讓學生了解傳感器如何將非電學量轉(zhuǎn)化為電學量?；趯W生思維能力不成熟，教師引導學生根據(jù)光敏電阻和熱敏電阻特性對生活實例進行分析。教學時力避深奧的理論，側(cè)重于聯(lián)系實際，讓學生體會傳感器對生活的重要意義，進而提高學習熱情。三、核心素養(yǎng)：通過《傳感器及其工作原理》的探究實驗過程，調(diào)動學生主觀能動性，引導學生進行問題分析。培養(yǎng)學生觀察能力和實踐能力。培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度、團隊合作精神和創(chuàng)新意識。四、教學目標（1）初步認識傳感器的用途（2）了解常見傳感器元件（如：光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件）的特性和工作原理。（3）了解電容式傳感器的工作原理，并能進行問題分析。五、教學重點、難點：重點：常見傳感器元件特性和原理難點：理解非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的技術(shù)意義。六、教學準備：干簧管，磁鐵，光敏電阻，多用電表，二極管小燈泡，多媒體課件等七、教學方法實驗探究法，觀察法，歸納法八、教學過程課前：登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送預習任務(wù)。根據(jù)優(yōu)教平臺上學生反饋的預習情況，發(fā)現(xiàn)薄弱點，針對性教學。（優(yōu)教提示：請登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送本節(jié)預習任務(wù)）（一）引入新課：引導學生觀看多媒體播放的自動門、自動干手機、探測器的圖片。體會自動化生活的便捷。提出問題：自動化的實現(xiàn)主要依靠什么呢？回答：自動化的實現(xiàn)主要依靠傳感器。今天讓我一起來學習傳感器及其工作原理。（二）新課教學【傳感器】通過多媒體動畫演示實驗，盒子外面沒有控制開關(guān)，當磁鐵放在盒子上時指示燈變亮，磁鐵遠離盒子時指示燈熄滅。（優(yōu)教提示：請打開素材“動畫演示：干簧管”）提出問題：盒子里面有什么裝置？回答問題之前讓學生觀察下面演示實驗，用6V直流電源將干簧管和二極管小燈炮串聯(lián)，連接電路時提醒學生二極管單向?qū)ㄌ匦裕瑧獙㈦娫凑龢O與二極管正接線柱相連。電路連接完讓學生觀察燈泡狀態(tài)，燈泡處于暗狀態(tài)，然后將條形磁鐵靠近干簧管，觀察小燈泡狀態(tài)，小燈泡處于亮狀態(tài)?，F(xiàn)在同學們想想盒子里面有什么裝置?；卮穑焊苫晒芴岢鰡栴}：什么是干簧管？干簧管是怎樣工作的呢？通過多媒體向?qū)W生展示干簧管的結(jié)構(gòu)圖，干簧管由充有惰性氣體的玻璃管和兩個磁簧片組成，當沒有磁鐵時，兩磁簧片的觸點斷開，當磁鐵靠近干簧管時，磁簧片被磁化從而異名磁極相互吸引，觸點吸合。干簧管將磁信息轉(zhuǎn)換為電路的通斷，常應用于電子電路的自動控制開關(guān)，像干簧管這樣能夠?qū)⒎请妼W量（力、熱、聲、光、化學成分）轉(zhuǎn)換成電學量（電壓、電流、電路通斷）的裝置我們稱為傳感器?！境Ｒ妭鞲衅髟?、光敏電阻通過多媒體向?qū)W生展示光敏電阻元件。設(shè)計實驗探究光敏電阻特性。實驗儀器：多用電表和光敏電阻。實驗目的：用多用電表測量遮光、自然光、強光照下光敏電阻阻值并記錄實驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)論：光照強度越強，電阻阻值越小。提出問題：為什么光敏電阻會有這樣的特性呢？它的工作原理如何？利用多媒體播放光敏電阻工作原理動畫?；卮穑汗饷綦娮栌砂雽w材料制成，光照強度弱時，半導體內(nèi)的載流子數(shù)量少，導電性能差因此電阻較大，當光照強時，半導體內(nèi)載流子數(shù)量增多，導電性能好，因而電阻減小。光電計數(shù)器實例讓學生分小組進行討論，然后讓某組學生說明分析結(jié)果，教師進行補充說明。2、熱敏電阻和金屬熱電阻多媒體播放探究熱敏電阻特性教學視頻，讓學生通過教學視頻總結(jié)熱敏電阻特性。提出問題：同學們發(fā)現(xiàn)熱敏電阻將什么非電學量轉(zhuǎn)換成了什么電學量，并且有什么特性？回答：熱敏電阻將溫度轉(zhuǎn)換成電阻，隨著溫度升高熱敏電阻阻值減小。以上只是對熱敏電阻進行定性分析，下面我們利用如圖所示實驗裝置進行實驗，繪制熱敏電阻和金屬熱電阻隨溫度的變化圖像，研究熱敏電阻隨溫度的變化關(guān)系，并將熱敏電阻與金屬熱電阻進行對比。根據(jù)繪制圖像引導學生進行分析熱敏電阻和金屬熱電阻，熱敏電阻靈敏度好，穩(wěn)定性差，測量范圍小；金屬熱電阻靈敏度差，穩(wěn)定性好，測量范圍大。設(shè)計針對性練習，讓學生加強對熱敏電阻特性的認識。3、電容式傳感器引導學生回憶之前學習的電容器部分，影響電容器電容的因素有極板間正對面積、間距、板間電介質(zhì)。利用多媒體向?qū)W生展示常見的四種電容式傳感器的工作原理。提出問題：上面四種電容式傳感器通過改變什么因素影響電容，若經(jīng)信號處理裝置后他們分別可以測量哪些非電學量？回答：第一種通過改變極板間正對面積改變電容，可以測量角度；第二種通過改變極板間正對面積影響電容，可以測量液面高度；第三種通過改變極板間距離影響電容，可測量力；第四種通過改變電介質(zhì)影響電容，可以測量物體位移。引導學生對生活中的電容式鍵盤和手機屏幕進行分析，簡單介紹其工作原理?？偨Y(jié)：電容式傳感器將面積、角度、距離變化轉(zhuǎn)換成電容變化，若經(jīng)過信息處理再將電容變化轉(zhuǎn)換成可以測量的電壓或電流變化，通過電容式傳感器我們可以測量角度、面積、力、位移等非電學量。（優(yōu)教提示：請打開素材“動畫演示：電容式傳感器原理”）4、霍爾元件通過多媒體向?qū)W生展示霍爾元件工作原理圖，在磁場中電子受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn)一側(cè)極板帶上負電，而另外一側(cè)極板由于失去電子而帶上正電，因此兩極板間產(chǎn)生電勢差，此時電子不僅受到洛倫茲力還受到電場力，當二力平衡時電子不再發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而獲得穩(wěn)定電壓，我們把這個電壓稱為霍爾電壓：說明其中Ｋ是霍爾元件系數(shù)，d霍爾元件厚度，若電流Ｉ一定的情況下，測量霍爾電壓就可確定磁感應強度。（優(yōu)教提示：請打開素材“動畫演示：霍爾元件”）（三）課堂小結(jié)1、什么是傳感器2、常見的傳感器元件：3、今天通過學習我們了解傳感器元件如何將非電學量轉(zhuǎn)換成電學量，并體會到傳感器技術(shù)的重要意義。（四）課堂訓練（優(yōu)教提示：打開優(yōu)教配套習題，使用互動答題卡，更快更