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  • 2021-05-25 发布

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

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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】: ‎