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- 2021-05-25 发布
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《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】:
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