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《传感器及其工作原理》教学设计
南京师大附中 陈明
教材分析
《传感器及其工作原理》是人教版普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2第六章 传感器的第一节。本章体现了物理学的时代性与应用性，突出体现了理论联系实际的思想，突出了科学、技术与社会的密切关系，体现中学物理学科知识的实用性。
本章以传感器为知识线索，综合运用已经学过的知识和即将要学到的知识，来认识传感器的工作原理，以传感器的原理分析统领全章，并了解传感器的一般结构，熟悉常见的电子元器件及其使用方法，能够安装和调试简单的电子电路，制作出最简单的传感器。
本节通过观察一些现象和常见事例，初步形成传感器的概念。再介绍几种制作传感器所使用的敏感元件，运用以往学习的知识了解其工作原理，为传感器的应用打好基础。
教学目标
1、传感器的概念
2、分析几种传感器的敏感元件的工作原理
3、通过实验认识热敏电阻的温度和电阻规律
设计思想
1、通过和学科已有知识的联系，分析敏感元件的工作原理，突出体现理论联系实际的思想，加强与学生生活、现代社会及科技发展的联系，培养学生的应用意识。
2、本节教学在设计时，对敏感元件的原理举例分析时，注意了学生的认知基础和知识之间的联系，对前后章节的内容进行了适当的调整。
3、给学生动手实验和探索过程，促进学生的自主学习，加深学生对物质规律的认识。
4、在对热敏电阻研究时，加大了学生活动和实验探究的比例，突出了学生的体验活动的比例。
5、通过对热敏电阻阻值与温度关系的定量或半定量的研究，体验到根据规律实现传感器敏感元件的转换功能的原理，体现物理性质、物理规律在传感器原理中的地位和作用。
教学过程
1、注意概念类比，通过与人的感觉的比较，形成传感器的概念。
传感器的概念
现代技术中，将能够把力、温度、光、声、电等非电学量，按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或电路通断的元件。
传感器的分类
按输入量类型，可以分为力、温度、光、声等
按输出量类型，可以分为开关式、模拟式、数字式
另外，还可以按照转换原理进行分类。
、光敏电阻的教学
认识光敏电阻的外形，通过万用电表测量，认识光敏电阻的电阻特性。
通过提问明确光敏电阻的转换原理。
简单介绍半导体的导电机理，说明光敏电阻进行转换的物理基础。
、霍尔元件的教学
复习霍尔效应和霍尔电压的公式
导出测磁感应强度的公式
体现在物理量的转换中，物理规律、物理公式的作用。
4、位移传感器的教学
前两个部分主要是从转换元件角度分类定义的传感器。这里主要从同一转换元件不同用途的角度进行展开，体现科技应用与科技创新所需要的思维的发散性、灵活性。
、自动测温的研究
）通过DIS传感器测温探头直接测量体温，丰富所介绍的传感器种类，为后面的研究做好铺垫。
2）通过问题展开对于自动测温的研究
如何将温度这个热学量转换为电学量？
每张桌上有一只热敏电阻，如何用它实现温度的测量？
引导学生指出，必须掌握电阻和温度关系的（定量）规律。引出对电阻和温度关系的研究。
3）布置学生按照座位组成研究小组，开展研究活动：
四位同学为一研究小组，采用两种方法测量
前排同学利用DIS传感器的电压和温度探头测量，利用DIS系统探究热敏电阻阻值和温度的关系。测量电路如下图所示。
后排同学利用多用电表和温度计，在不同水温下记录热敏电阻的阻值和对应温度，研究二者关系。
4）各小组汇报交流研究成果
小组内交流实验结果，选出一名发言人
发言人汇报成果：简要汇报实验步骤、报告获得的实验结果
展示实验获得的手绘曲线、计算机拟合曲线和拟合函数
5）在以上成果的基础上，进行问题讨论：
在我们对该热敏电阻进行了上述测量并掌握了其电阻-温度规律后，我们能否利用该热敏电阻，进行温度的测量？
请根据手边现有的器材和已获得的数据，设计一两种实验方案。
根据时间，可作课堂讨论，也可作为课后研究素材。
6、进行本节学习小结
问题：通过本节学习，你认为什么是传感器？
通过下图说明，传感器是利用物理性质和物理规律，将非电学量转换为电学量的装置。其核心作用是转换作用，转换作用的实现，依靠的是敏感元件的物理性质及其物理规律。
课后反思
本节课的实际教学，基本完成了教学设计的目标，但从教学实践反思教学设计，还可以有进一步的改进：
1、在内容安排上，过于紧凑，学生的活动资源未能充分发掘，如位移传感器的教学，若能发动学生对位移传感器的功能进一步开发，形成一个开放性的问题，多给时间讨论，学生的创造性可以得到更多培养；
2、由于公开课的性质和DIS设备的复杂性，对于实验探究的方法进行了引导和限制，如果允许学生更多的尝试，方法将更加多样。
3、如果教学内容上打破限制，把传感器的应用联系起来，可以利用已经测定出电阻-温度规律的热敏电阻，进行测装置的改装，将进一步是学生体验到找到相关规律，进行传感器制作的过程。
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高中物理新课标人教版选修3
精品教学课件
第六章 传感器
第一节 传感器及其工作原理
南京师大附中 授课人：陈明
一、传感器的概念
生物体的感官是天然的传感器。
光线
声音
气味
温度
味道
眼
耳
鼻
皮肤
舌
电学量
光照
声音
气味
温度
力
磁场
位移
光传感器
声传感器
气体传感器
温度传感器
力传感器
磁传感器
位移传感器
生物电信号
在人类制造的装置中常常使用传感器。
传感器的概念
现代技术中，将能够把力、温度、光、声、电等非电学量，按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或电路通断的元件。
传感器的分类
按输入量类型，可以分为力、温度、光、声等
按输出量类型，可以分为开关式、模拟式、数字式
另外，还可以按照转换原理进行分类。
光敏电阻
光敏电阻有什么特性？
光敏电阻能够将光照的强弱这个物理量转换为电阻这个电学量
光敏电阻的工作原理
——半导体导电
光敏电阻的外形
霍尔元件
霍尔效应
霍尔电压
位移传感器
自动测温的研究
自动测温仪
如何将温度这个热学量转换为电学量？
每张桌上有一只热敏电阻，如何用它实现温度的测量？
现代技术中，将能够把力、温度、光、声、电等非电学量，按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或电路通断的元件。
我们首先要对热敏电阻的阻值与温度的关系进行研究
1、四位同学为一研究小组，采用两种方法测量
2、前排同学利用DIS传感器的电压和温度探头测量，利用DIS系统探究热敏电阻阻值和温度的关系
1、四位同学为一研究小组，采用两种方法测量
2、前排同学利用DIS传感器的电压和温度探头测量，利用DIS系统探究热敏电阻阻值和温度的关系
3、后排同学利用多用电表和温度计，在不同水温下记录热敏电阻的阻值和对应温度，研究二者关系。
小思考：不同的水温如何获得？
如何使水温分布均匀？
交流时间
小组内交流实验结果，选出一名发言人
发言人汇报成果：
简要汇报实验步骤
报告获得的实验结果
问题讨论：
在我们对该热敏电阻进行了上述测量并掌握了其电阻-温度规律后，我们能否利用该热敏电阻，进行温度的测量？
请根据手边现有的器材和已获得的数据，设计一两种实验方案。
小结
通过本节学习，你对传感器有什么认识和体会？
非电学量
电学量
物理性质
物理规律
