一。 【教材解析】：
《6.1傳感器及其工作》是新民教育出版社出版的高中物理選修課3-2第6章第一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容。 主要是學(xué)習(xí)一些簡(jiǎn)單的傳感器，以入門為主，課程內(nèi)容比較簡(jiǎn)單。
二。 【教學(xué)目標(biāo)】
1、知識(shí)與技能：
（1）了解什么是傳感器以及將非電量轉(zhuǎn)換為電量的技術(shù)意義；
（2）了解傳感器中常見的三種敏感元件：光敏電阻、熱敏電阻和霍爾元件及其工作原理。
(3)了解傳感器的應(yīng)用。
2、流程與方法：
通過實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探索，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。
3. 情感、態(tài)度和價(jià)值觀：
（1）體驗(yàn)傳感器在生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域的各種好處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的知識(shí)視野，加強(qiáng)物理與STS的聯(lián)系。
（2）通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新意識(shí)。
三。 【教學(xué)重點(diǎn)】：了解并掌握傳感器三種常見敏感元件的工作原理。
【教學(xué)難點(diǎn)】：傳感器應(yīng)用電路的分析與設(shè)計(jì)。
四。 學(xué)術(shù)分析：
20世紀(jì)80年代以來，國際上出現(xiàn)“傳感器熱”，傳感器在當(dāng)今科技發(fā)展中發(fā)揮著非常重要的作用。 本課程的設(shè)計(jì)思路是通過實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探索來了解傳感器是什么，傳感器是如何將非電量轉(zhuǎn)化為電量的，傳感器在生產(chǎn)生活中的具體應(yīng)用有哪些，以及幫助學(xué)生利用傳感器 一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制裝置作為基礎(chǔ)。 學(xué)生對(duì)傳感器了解甚少，所以在教學(xué)時(shí)盡量避免深?yuàn)W的理論，注重與實(shí)際聯(lián)系起來，讓學(xué)生感受到傳感器的巨大作用，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的熱愛和熱愛。崇尚科學(xué)的精神。
五。 【教學(xué)方式】：實(shí)驗(yàn)、探究、討論
六。 【教學(xué)工具】：干簧管、磁鐵、光敏電阻、熱敏電阻演示器、傳感器簡(jiǎn)單應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱、萬用表。
七。 [課程安排] 1課時(shí)
八。 【教學(xué)流程】
學(xué)前檢查及疑點(diǎn)總結(jié)
檢查落實(shí)學(xué)生預(yù)習(xí)情況高中物理選修3，了解學(xué)生疑惑，使教學(xué)更有針對(duì)性。
1.新課程介紹：
現(xiàn)在我們生活中常用的電視、空調(diào)的遙控器是如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的呢？ 樓梯上的燈如何做到有人來就亮、有人走就關(guān)？ 工業(yè)生產(chǎn)中使用的自動(dòng)報(bào)警器和恒溫箱是如何工作的？ 當(dāng)非典病毒肆虐中國時(shí)，機(jī)場(chǎng)、車站、港口是如何實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的體溫檢測(cè)的？ 這一切都離不開一個(gè)核心，這就是我們這節(jié)課要學(xué)習(xí)的傳感器。
2、新課程教學(xué)
1.什么是傳感器
演示實(shí)驗(yàn)1：如圖1所示，小盒子側(cè)面露出一個(gè)小燈泡。 盒子外面沒有開關(guān)。 當(dāng)磁鐵放在盒子上時(shí)，燈泡就會(huì)亮起。 當(dāng)磁鐵被移除時(shí)，燈泡就會(huì)熄滅。
問：盒子里有什么樣的裝置可以實(shí)現(xiàn)這樣的控制？
學(xué)生猜測(cè)：盒子里有一個(gè)靈活的鐵開關(guān)。
師生探究：打開盒子，用實(shí)體投影儀顯示盒子內(nèi)部的電路圖（圖2），了解元件“干簧管”的結(jié)構(gòu)。 查找原因：當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，軟磁材料制成的兩個(gè)干簧管因磁化而相互吸引，電路導(dǎo)通，干簧管起到開關(guān)的作用。
老師建議：這個(gè)裝置反過來又可以讓我們通過燈泡的發(fā)光來感知干簧管周圍是否有磁場(chǎng)。
演示實(shí)驗(yàn)2：教師展示音樂茶杯。 當(dāng)茶杯平放在桌子上時(shí)高中物理選修3，沒有任何聲音。 當(dāng)茶杯被提起時(shí)，悅耳的音樂響起，茶杯上閃爍著七彩燈光。
老師問：音樂茶杯的工作開關(guān)在哪里？ 開通的條件是什么？
學(xué)生猜測(cè)：茶杯底部的壓力發(fā)生變化。
實(shí)驗(yàn)考察：提起茶杯，用手按壓杯底，音樂不停歇。
學(xué)生猜測(cè)：這是由于光照強(qiáng)度的變化造成的。
實(shí)驗(yàn)考察：用一本書擋住底部（不接觸底部），音樂停止。 可以看出音樂茶杯是通過光強(qiáng)來控制的。
師生小結(jié)：在現(xiàn)代技術(shù)中，我們可以利用一些元件來設(shè)計(jì)電路，這些元件可以感知力、溫度、光、聲音、化學(xué)成分等非電量，并將其轉(zhuǎn)化為電量，如電壓和電流按照一定的規(guī)律。 量，或轉(zhuǎn)換成電路的連續(xù)性。 我們稱這個(gè)組件為傳感器。 其優(yōu)點(diǎn)是將非電量轉(zhuǎn)換為電量后，可以方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控制。
老師問：實(shí)驗(yàn)一的干簧管是什么傳感器，實(shí)驗(yàn)二的音樂茶杯用的元件又是什么傳感器？
學(xué)生答：干簧管是可以感應(yīng)磁場(chǎng)的傳感器，音樂茶杯中使用的元件是可以感應(yīng)光強(qiáng)的傳感器。
傳感器工作原理如下圖所示：
2.了解制作傳感器時(shí)使用的一些組件
(1)探究光敏電阻的特性
學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：學(xué)生五人一組，用萬用表的歐姆塊測(cè)量光敏電阻的電阻。 實(shí)驗(yàn)在黑暗環(huán)境和強(qiáng)光下進(jìn)行。
①. 將光敏電阻與萬用表歐姆檔連接起來，形成如右圖所示的電路。
②. 將光敏電阻的受光面置于受光處，觀察萬用表的讀數(shù)，將光敏電阻的阻值填入表內(nèi)。
光敏電阻的光照情況有較亮、稍暗、較暗、較暗的情況。
光敏電阻阻值（Ω）
③. 用一張黑紙蓋住光敏電阻的透光窗口，移動(dòng)黑紙片，使光敏電阻接收到的光線顯得更亮、稍暗、更暗或更暗。 在幾種條件下觀察光敏電阻。 電阻值發(fā)生變化，將相應(yīng)的電阻值填入下表中。
④. 結(jié)論：光敏電阻在黑暗環(huán)境下阻值很大，但在強(qiáng)光下阻值很小。
師生小結(jié)：光敏電阻可以將光強(qiáng)的光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻的電氣量。
簡(jiǎn)介：光敏電阻在光線照射下阻值發(fā)生變化的原因。 有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是半導(dǎo)體材料。 當(dāng)沒有光時(shí)，載流子很少，導(dǎo)電性差。 隨著光照的增加，載流子增加，導(dǎo)電性變得更好。
(2)探究金屬熱電阻和熱敏電阻的特性
問：金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率與溫度有關(guān)嗎？ 關(guān)系如何？
答：金屬導(dǎo)體的電阻隨著溫度的升高而增大。 例如，白熾燈的鎢絲在正常工作條件下的電阻遠(yuǎn)大于室溫下的電阻。
演示實(shí)驗(yàn)4：如圖6所示，有一段間接來自AB的鎢絲（從舊熒光燈管中取出）。 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，燈泡正常發(fā)光。 當(dāng)用打火機(jī)加熱鎢絲時(shí)，燈泡的亮度明顯變暗。
學(xué)生探索：鎢絲的電阻隨著溫度的升高而增加。
師生總結(jié)：溫度傳感器可以用金屬線制成，稱為熱電阻。 正如我們之前了解到的，我們可以使用金屬鉑來制造精密電阻溫度計(jì)。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：學(xué)生五人一組，探索熱敏電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備：NTC熱敏電阻、萬用表、溫度計(jì)、水杯、冷水、熱水。
實(shí)驗(yàn)計(jì)劃：將熱敏電阻連接到如圖所示的電路中，將萬用表選擇開關(guān)置于歐姆位置，用溫度計(jì)測(cè)量溫度，用萬用表測(cè)量不同溫度下的電阻。
實(shí)驗(yàn)步驟：
①. 按照上述電路連接電路
②. 取半杯熱水，將熱敏電阻和溫度計(jì)放入熱水中。
③同時(shí)測(cè)量并記錄水溫和電阻值
④ 倒入少許冷水，改變杯內(nèi)水溫，同時(shí)測(cè)量水溫和電阻值，填寫下表：
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
時(shí)報(bào)12345
溫度（℃）
電阻（Ω）
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。
師生總結(jié)：半導(dǎo)體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器。
師生總結(jié)對(duì)比：金屬熱電阻和熱敏電阻都可以將溫度的熱量轉(zhuǎn)換為電阻的電量。 金屬熱電阻化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度較差。
(3)霍爾元件
教師介紹：霍爾元件是由一個(gè)小的矩形半導(dǎo)體（如砷化銦）片上的四個(gè)電極E、F、M、N組成（如圖7所示）。 如果在E和F之間通過恒定電流I，同時(shí)施加垂直于片材的均勻磁場(chǎng)B，則片材中的載流子在洛倫茲力的作用下會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電壓U出現(xiàn)在M和N之間。
師生討論：霍爾元件上的電壓U、電流I、磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系。假設(shè)霍爾元件的長(zhǎng)度為a，寬度為b，厚度為d。 當(dāng)片材中的載流子達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)， ， 即 ， 因?yàn)?， 所以 ， 也就是 （ 為霍爾系數(shù)）。 因此，根據(jù)電壓U的變化，我們可以知道磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化。
師生闡釋：霍爾元件可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁量轉(zhuǎn)換成電壓的電量。
【課堂小結(jié)】
傳感器是指能將光、力、溫度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等非電量轉(zhuǎn)換為電量或轉(zhuǎn)換為電路開關(guān)的元件。 它們廣泛應(yīng)用于生活、生產(chǎn)和科技領(lǐng)域。 日本在20世紀(jì)80年代將傳感器技術(shù)列為十大技術(shù)之一，美國在1990年代將傳感器技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)。 然而，我國傳感器的研究和應(yīng)用方興未艾……
【家庭作業(yè)】
1、觀察與思考：日常生活中哪些地方用到了傳感器，它們屬于哪些類型的傳感器，它們是如何工作的？
2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：利用熱敏電阻、繼電器等設(shè)備設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警器。
3.P55，思考并練習(xí)2個(gè)問題來完成表格。
九。 【版式設(shè)計(jì)】
第一節(jié)：傳感器及其工作原理
1、傳感器：能夠感知力、溫度、光、聲音、化學(xué)成分等非電量，并按照一定規(guī)則將其轉(zhuǎn)換成電壓、電流等電量，或轉(zhuǎn)換成電路的切換。
2、傳感器的優(yōu)點(diǎn)：將非電量轉(zhuǎn)換為電量，易于測(cè)量、傳輸、處理和控制。
3、傳感器工作原理：
4.了解制作傳感器時(shí)使用的一些組件
(1)光敏電阻：光敏電阻在黑暗環(huán)境下阻值很大，但在強(qiáng)光下阻值很小。 作用：光敏電阻可以將光強(qiáng)的光學(xué)量轉(zhuǎn)換成電阻的電氣量。
(2)熱敏電阻：熱敏電阻的阻值隨著溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。 功能：半導(dǎo)體熱敏電阻也可用作溫度傳感器。
(3)霍爾元件：霍爾元件可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁量轉(zhuǎn)換成電壓的電量。
十。 【教學(xué)反思】
本課根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律組織教學(xué)，從生活實(shí)例出發(fā)引入新課，設(shè)置懸念，提出問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，增強(qiáng)學(xué)生的求知欲； 在《什么是傳感器》的教學(xué)中，注重實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的探索中進(jìn)行總結(jié)，并通過系統(tǒng)展示傳感器的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生理解轉(zhuǎn)換非傳感器的技術(shù)意義。將電量轉(zhuǎn)化為電量； 在光敏電阻、熱敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件等制作傳感器的元件的教學(xué)中，注重教師演示實(shí)驗(yàn)與學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，理論與實(shí)踐相結(jié)合。 整個(gè)教學(xué)過程符合新課程立體目標(biāo)，體現(xiàn)新課程理念，注重培養(yǎng)學(xué)生的自主性、合作性、探究能力，注重從生活走向物理，從生活走向物理。將物理融入生活，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和科學(xué)素養(yǎng)。
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