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視頻標簽：傳感器,及其工作原理
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版選修3-2-6.1傳感器及其工作原理-天津
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高中物理人教版選修3-2-6.1傳感器及其工作原理-天津市武清區天和城實驗中學
§6.1 傳感器及其工作原理教學設計
一、教材分析：傳感器在當今科技發展中有著十分重要的地位。新課程標準順應時代發展，對傳感器教學提出明確要求。《課程標準》強調傳感器教學側重從技術應用角度展開物理教學。強調物理學科與技術的結合，著重體現物理學的應用性、實踐性。
二、設計思路：本節課通過生活中自動門、自動干手機、探測器具體實例啟發學生思考，自動化實現的依據是什么？引出本節課教學內容。設計演示實驗神秘盒子激發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化為電學量。基于學生思維能力不成熟，教師引導學生根據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，側重于聯系實際，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、教學目標 １、知識與技能：
（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。
２、過程與方法：
通過探究實驗調動學生主觀能動性，引導學生進行問題分析，從而理解光敏電阻、 熱敏電阻、霍爾元件特性及原理。實驗探究過程培養學生觀察能力和實踐能力。
３、情感態度與價值觀：
通過動手實驗，培養學生實事求是的科學態度、團隊合作精神和創新意識。
四、教學重點、難點：
重點：常見傳感器元件特性和原理
難點：理解非電學量轉換為電學量的技術意義。 五、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 六 教學方法
實驗探究法，觀察法，歸納法
七、教學過程
（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：自動化的實現主要依靠什么呢？ 回答：自動化的實現主要依靠傳感器。 今天讓我一起來學習傳感器及其工作原理。 （二）新課教學
一、傳感器
通過多媒體動畫演示實驗，盒子外面沒有控制開關，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。
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，連接電路時提醒學生二極管單向導通特性，應將電源正極與二極管正接線柱相連。電路連接完讓學生觀察燈泡狀態，燈泡處于暗狀態，然后將條形磁鐵靠近干簧管，觀察小燈泡狀態，小燈泡處于亮狀態。現在同學們想想盒子里面有什么裝置。 回答：干簧管
提出問題：什么是干簧管？干簧管是怎樣工作的呢？ 通過多媒體向學生展示干簧管的結構圖，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。干簧管將磁信息轉換為電路的通斷，常應用于電子電路的自動控制開關，像干簧管這樣能夠將非電學量（力、熱、聲、光、化學成分）轉換成電學量（電壓、電流、電路通斷）的裝置我們稱為傳感器。 二、常見傳感器元件 １、光敏電阻
通過多媒體向學生展示光敏電阻元件。設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據。
實驗結論：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。 回答：光敏電阻由半導體材料制成，光照強度弱時，半導體內的載流子數量少，導電性能差因此電阻較大，當光照強時，半導體內載流子數量增多，導電性能好，因而電阻減小。
光電計數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熱敏電阻特性。
提出問題：同學們發現熱敏電阻將什么非電學量轉換成了什么電學量，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系，并將熱敏電阻與金屬熱電阻進行對比。
根據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，穩定性差，測量范圍小；金屬熱電阻靈敏度差，穩定性好，測量范圍大。 設計針對性練習，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。
利用多媒體向學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。 總結：電容式傳感器將面積、角度、距離變化轉換成電容變化，若經過信息處理再將電容變化轉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。
５、霍爾元件
通過多媒體向學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生偏轉
一側極板帶上負電，而另外一側極板由于失去電子而帶上正電，因此兩極板間產生電勢差，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生偏轉，從而獲得穩定電壓，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，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。 （三）課堂小結
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換成電學量，并體會到傳感器技術的重要意義。 （四）板書設計 一、傳感器
非電學量 傳感器 電學量 二、常見傳感器元件
光敏電阻 光照強度轉化為電阻 熱敏電阻 溫度轉換為電阻
電容式傳感器 電容轉換為電壓或電流 霍爾元件 磁感應強度轉化為電壓 （五）布置作業
傳感器及其工作原理練習題
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
