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1、传感器及其工作原理教学设计授课题目教材授课时数1学时授课方式任课教师教材 分析本节选自全国职业院校通用教材传感器基础知识模块*任务传感器是人类五官的延伸，是获取信息的主要途径和手段，是现代化生产的基础，是边缘学科 开发的先驱。学情 分析*传感器对于学生来说是一个全新的概念，先前对于传感器中典型原件（如光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件等）认识粗浅。学生对于新事物的好奇心强，参与 意识强，结合运用中学的电路基础知识才能有效地学习好传感器。教 学 目 标知识与技能a）通过对实验现象的观察初步形成传感器概念；b）介绍典型元件了解它们的性能；c）了解非电学量转换成电学量的技术意义；过程与方法a）通过对实验现
2、象的观察、思考和探究熟悉传感器的工 作原理；b）通过学生自己设计普字制作传感器，经历学习科学的探究方法，培养学生的实践能力和创新思维能力；情感态度和价值观在探究性实验过程中， 激发学生学习物理的兴趣，体验科技创新的乐趣。教学 重点用演示实验探究传感器及其元件的工作原理教学 难点用课外探究的形式让学生自己设计传感器电路并制作简单的传感器教学 方法探究式体验教学法、创设物理f景、图示法、讲授法教具 学具多媒体课件，遥控小车，干簧干，小磁片，光敏电阻，6节1.5V干电池，发光二极管，若叶导线。教学师生互动设计教师活动概念引入：上课之前，老师先为大家表演一个 小魔术，这是一辆遥控小车，老师可以用手来
3、遥控它的发动与停止，大家来试一试，你们的 手是否同样能做到呢？下面就是见证奇迹的时 刻！力呢?教师讲解：小车上方安装了干簧 干，老师手中 隐藏了小此片，它们共同组成了能感应磁场的 开关，他也是我们今天要学习的传感器的一种。【板书】课题：传感器及其工作原理生活中有哪些运用传感器的实例呢？老师为大 家准备了几个例子：能感应人体温度的自动水龙头，能感应自身位 移的光电鼠标等思考：它们的他、共同特征在哪里？引出传感器的概念：传感器：指这样一类原件，它能够感受诸 如力、温度、光、声、化学成分等物理量，并 能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处 理的另一个物理量（通常是电压、电流等电学 量），或转换为电
4、路的通断。学生活动意图学生仔细观察魔 术，然后模仿老师试 着用手去遥控未发动 的小车，发现不能是 小车发动。用魔 术的形式 吸引学生 的眼球， 调动学生 学习的兴 趣，并积 极思考。同学们互相交流 后发现小车被改装过让学生了解生活 中有哪些地方用到传 感器，并思考传感器 的共同特征，互相交 流，表达自己的观点， 不同的观点进行辩 论。回答：它们可以感知 温度，光照，磁场等 物理量结合课件，记忆并理解传感器的概让学 生了解传 感器给生 活带来的 积极影 响，培养 学生发现 问题的能 力，体现 从生活走 向物理的 理念。念。回答：干簧干：磁场一电路通断水龙头：温度一电路通断光电鼠标：位移一电信号【
5、板书】传感器：非电学量一电学量老师提问：上面几种传感器量的转换关系是怎 样的？引从生 活的问题入传感器具实并不神秘，它们已经悄无声息入手，创地走进了我们的生活。既然传感器在我们的生设情境，新活中有广泛的运用，老师和同学们一起学习传引入实感器的重要兀件验，激发 学生探究 的兴趣。课实验探究【演示实验1】探究光敏电阻的特性对该传感器作用强中弱三种不同程度的光 照强度：用不透光的小盒子该在该传感器上学生猜想：小盒子移 开和盖上去是不是改 变了光照强度呢？让学 生初步体 验科学探 索的思维 程序，锻 炼实验探 究的科学 系乔。以师 生互动的 方式培养 学生的观 察能力和 语言表达 能力。将该传感器裸露
6、在白天室内光照下用强光照射该传感器闭合电路开关，观察实验现象，该传感器 用小盒时，二极管几乎不亮，随着光照强度的 增加，发光二极管越来越亮。分析电路：二极管亮度的变化因电流的变化引 起，恒定电压条件下，电流变化因电阻变化引 起，二极管电阻不变，故该传感器的阻值在改 变。由此推测：改变光照强度，电阻发生变化的传 感器是光敏电阻。光照强度弱中强电阻值10.9M Q18.1KQ1.2KQ这里是老师用万用表测得一组数据:由此得出结论：这个传感器就是光敏电阻，光敏电阻对光敏感。当光照强度逐渐增大时，电 阻的阻值随之减小。下节课同学自己动手，用万用表测不同状态下 的光敏电阻的阻值卜面我们来认识一下光敏电阻
7、的真面目思考分析：二极 管亮度一电流变化一 电阻变化一光照强度 变化观察表中数据， 验证结论，并作为下 节实验课的样板数 据。仔细观察实物图培养学生 独立思考 能力和实 践能力。浸透物理 学研究问 题的方法：提出问题设计实验进行实验数据分析总结结论学以致用光敏电阻有多种型号，是制作传感器的典型元 件之一，材料一般为半导体，如硫化镉。上图为光敏电阻的电阻符号。了解了光敏电阻及其工作原理，光敏电阻 在生活中有哪些运用呢？路灯的控制：白天时，光敏电阻阻值小，分压小，晶 闸管在低电压控制下断开，路灯管；黑夜时，光敏电阻阻值大，分压大，晶 闸管在高电压控制下接通，路灯开。数码相机的自动曝光：根据外界光强
8、，相机内的光敏电阻调控相 机的曝光率，从而排除效果最好的相片。课外拓展：生活还有哪些地方能用光敏电阻，设计电 路并说明工作原理（提示：楼道灯和窗帘）【演示实验2】探究热敏电阻的特性老师提问：我们可否用类比光敏电阻的方式, 研究热敏电阻呢？对热敏电阻作用两个不同的温度环境。 热敏电阻置于常温中在草稿纸上将电 阻符号多画几遍，加 深印象。观察电路，初步了解 怎样设计传感器的电 路。认识晶闸管结合所学的指示，将 其运用到生活当中， 动脑筋自己设计制作 简单的传感器。学生猜想：刚刚学完 了光敏电阻，热敏电 阻可能会和光敏电阻 相似，温度影响热敏 电阻的阻值。让学 生动脑筋 思考学以 致用。解 决生活中
9、 的问题， 并在动手 中巩固知 识，强化 理解概 念。通过类比 法，让学 生更有效 率的掌握 热敏电阻 的特性， 培养学生 的发散思 维。实 用蜡烛来烘烤热敏电阻的探棒学生类比光敏电阻的 实验分析电路： 风扇的转动与否一电 流变化一电阻变化一 温度的变化结合热敏电阻的工作 原理，类比光敏电阻 的设计思想，设计能 散热的传感器。通过课外 拓展，培 养学生的 实践能力 和创新思 维能闭合电路，观察实验现象。将热敏电阻置 于常温中时，风扇不会转动；当用蜡烛烘烤热 敏电阻的探棒时，风扇开始转动了。分析电路：风扇转动与否因电流的变化引起， 恒定电压条件下，电流变化因电阻变化引起， 故热敏电阻的阻值在改变
10、。由此得出结论：热敏电阻的阻值，因温度的变 化而发生变化。热敏电阻实物展示：m n n课后动脑筋：当我们的电脑散热不佳的时候，有没有同学想 自己设计一个能外置散热的传感器呢？【演示视频】探究霍尔兀件的特性 霍尔元件实物展示：仔细观察实物并 牢记观察示波器中电压波 形的跳变情况，了解 霍尔元件响应磁场产 生的电压跳变，本 环节主 要是对 视频的 观察， 让学生 了解原 理的同 时进一 步熟悉 示 波 器。.令%视频演示：将霍尔元件接在示波器上，用磁铁靠近霍 尔元件，观察示波器的波形，当磁铁靠近和离 开霍尔元件的时候，霍尔元件产生电压脉冲， 示波器上的电压波形发生跳变。.这是1抓拍 的电压跳变的W：板书 设计6.1 传感器及其工作原理1 .传感器非电学量一电学量2 .光敏电阻、光强一电阻变化3 .热敏电阻实验探究温度一点变化4 .霍尔元件磁场一电压)5 .课外拓展教学 评价课堂 小结作业教学 反思该课程的实验教具和逻辑设计比较新颖，增添了课堂的生动，激发学生的兴 趣。在实验设计中，在结构上突出了敏感元件的重要性，一目了然。最后引导学 生积极进行课外拓展，培养学生的实践能力和创新思维能力
