5.1 认识传感器 教学设计 （表格式）高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

5.1认识传感器
教学设计
课题 认识传感器 单元 5 学科 物理 年级 高二
学习 目标 1.了解传感器的概念,知道非电学量转化为电学量的技术意义,感受传感器在信息时代的作用。 2.了解传感器的种类，了解传感器是如何工作的。 3.认识一些制作传感器的元器件，知道这些传感器的工作原理。3.掌握传感器的组成与应用模式。
重点 传感器的工作原理。
难点 传感器中物理量之间的转化。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 出示视频：干簧管 盒子里有什么样的装置，才能出现这样的现象？ 这是因为盒子里有一种能够感知磁场的干簧管。 干簧管就是一种能够感知磁场的传感器。那么，到底什么是传感器？ 观看视频思考盒子里有什么样的装置 引起学生学习的兴趣，为下面的学习做铺垫。
讲授新课 一、神奇的传感器 1.干簧管 （1）结构 如图，干簧管是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。 （2）作用：在电路中起到开关的作用，它是一种能够感知磁场的传感器。 2. “声控—光控”开关 思考讨论：当我们进入黑洞洞的楼道时，一跺脚，楼道灯自动开启，但是这种情况在白天却不会发生。这是为什么？ 参考答案：这是因为楼道的灯安装了“声控—光控”开关。这个开关会感知环境的明暗和声音的强弱。只有环境的亮度低于某一数值，同时声强高于某一数值时，声控—光控开关才会接通，灯才会亮。 3.红外线传感器 出示视频：自动门 思考：自动门为什么会这样“懂礼仪”呢？ 出示图片：自动门 参考答案：这是因为自动门装有一种装置，当人走近时，可以检测出人体向外辐射的红外线，从而发出使自动门开关启动的命令。这种装置就是红外线传感器。 4.乙醇传感器 出示图片：酒精检测仪 交通警察在检查司机是否酒后开车时，会让司机对着 “便携式酒精检测仪”呼气，检测仪就会显示呼出气体中的酒精浓度检测仪上装有“乙醇传感器”，它能感知乙醇的浓度。 5.人的感觉器官与传感器的类比 计算机相当于人的大脑，执行机构相当于人的肌体，传感器就相当于人的“五官”。 6．传感器 （1）定义 在现代技术中，传感器（sensor）是指这样一类器件或装置：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。 （2）传感器的作用 把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。 思考与讨论：传感器的使用使我们的生活更加方便、安全和舒适。生活中，你还发现哪些地方使用了传感器？ 参考答案：路灯使用光电传感器,水龙头、自动门使用红外线传感器，日光灯、冰箱、电饭锅空调器使用温度传感器，起着自动控制的作用，手持体温计利用的是红外温度传感器。 思考与讨论：请你根据需要大胆地设想：在家里、学校和生活的社区，什么地方应该安装传感器？这些传感器要起什么作用？ 参考答案：家中使用天然气具有一定的危险性，应安装气敏传感器，可在天然气泄漏时起到报警作用，这种传感器在检测时，可能会因为气体浓度过小而检测不到。 二、传感器的种类 1.物理传感器 （1）原理：根据物理特性或物理效应制作而成的传感器。 例如力传感器、磁传感器、声传感器、电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等。 利用温度传感器制成的电子体温计。 利用压力传感器制成的电子秤。 2.化学传感器 利用电化学反应原理，把无机或有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号。如离子传感器、气体传感器等化学传感器； 利用电化学气体传感器制成的可燃气体报警器。 3. 生物传感器 利用生物活性物质的选择性来识别和测定生物化学物质，如酶传感器、微生物传感器、细胞传感器等生物传感器。 利用葡萄糖生物传感器制成的血糖仪 大多数传感器是以物理原理为基础制作的。这类传感器种类最多，应用领域也最广泛。 一部普通的智能手机中就安装有十几种传感器，能感受声音、图像、压力、磁场、加速度等各种信息。 智能手机中的部分传感器 4. 物理传感器的两大类分类方式 （1）根据被测量的不同，可分为声、光、压力、位移、加速度、温度等传感器； （2）根据具体工作原理的不同，可分为电阻式、电容式、电感式、光电式、热电式、压电式、磁电式等传感器。 三、传感器的组成与应用模式 1. 传感器的组成 （1）传感器的基本部分一般由敏感元件、转换元件组成，它们分别完成检测和转换两个基本功能。 （2）敏感元件 能直接感受或响应外界被测非电学量的部分； （3）转换元件 将敏感元件输出的信号直接转换成电信号的部分。 特别提醒！ 并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。 如果敏感元件直接输出的是电学量，它就同时兼为转换元件。 热电偶、压电晶体都是这种敏感元件和转换元件二者合一的传感器。 (
压电晶体晶体片
) (
热电偶温度计
) 参考答案：可以用指针式电表或数字屏等显示测量的数据；也可以用来驱动继电器或其他元件，来执行诸如打开管道的阀门、开通或关闭电动机等动作；还可以由计算机对获得的数据进行处理，发出更复杂的指令。 3.传感器应用的一般模式 思考与讨论:话筒是一种能够将声音信号转换为电信号的传感器。图乙是电容式话筒的组成结构示意图，话筒的振动膜片涂有薄薄的金属层，膜后相距几十微米有一个金属片（固定电极），它们构成电容器的两个极板。电容式话筒利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作。你能根据它的工作过程说说各组成元件的作用吗？ 甲 乙 电容式话筒 参考答案：（1）振动膜片：声波使振动膜发生振动，振动膜作为敏感元件，感受声音信号的变化。 （2）振动膜片与固定电极组成的电容器相当于转换元件，将声音信号的强弱转换成电容器的电容变化。 （3）电容器产生充、放电电流，加载在电阻R两端的电压也随之变化。这样，信号最后经过转换电路就被输出为便于测量和处理的电压信号，用于显示、记录等。 科学漫步 机器人 出示图片：机器人在下水道里探测水下管网， 服务型机器人，我国自主研发的探索号自治式水下机器人。 阅读课文了解第一代机器人、第二代机器人、第三代机器人。 课堂练习 1.下面哪一项不是现代传感器的应用（ ） A．将自己的银行卡插进自动取款机里可以取钱，而不必麻烦银行工作人员 B．电梯的两门靠拢接触到人体时，门会自动打开而不会夹伤人 C．电饭煲能自动加热和保温而不会把饭烧焦 D．当你走近自动门时，门会自动打开 A 2.许多楼道照明灯具有这样的功能：天黑时，出现声音它就开启；而在白天，即使有声音它也没有反应，它的控制电路中可能接入的传感器是（　　） ①温度传感器　②光传感器　③声音传感器　④力传感器 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ B 3.下列说法正确的是（ ） A．水银温度计是一种传感器 B．传感器主要是通过感知电压的变化来传递信号的 C．传感器不是电视遥控接收器的主要元件 D．传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号的主要工具 D 4.下列说法正确的是（ ） A．凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器 B．大多数传感器是以化学原理为基础制成的 C．物理传感器只能将采集到的信息转换为电压输出 D．物理传感器利用的是物质的物理性质或物理效应 D 5.下列有关传感器叙述，正确的是（ ） A．交警使用的酒精测试仪是一种物理传感器，是靠吹气的压力来工作 B．红外线传感器是靠接收发热物体发出的红外线来工作 C．红外线传感器就是温度传感器 D．传感器是将电学量转换成非电学量的一种元件 B 观察图片 学生思考讨论回答 观看视频自动门并思考问题 学生阅读课文观察图片 学生自己总结传感器定义。 学生思考讨论 学生阅读课文了解传感器的种类 观看图片智能手机中的部分传感器 学生阅读课文 阅读课文了解传感器的组成 观看图片热电偶温度计、压电晶体晶体片 学生阅读课文了解传感器应用的一般模式 学生思考讨论回答 学生阅读课文了解机器人 学生练习 了解干簧管的结构以及作用 锻炼学生自主学习能力和语言表达能力 锻炼学生的理解能力和自主学习能力 让学生感受传感器的普遍性，进一步激发学生兴趣 通过前面视频、图片、演示实验，学生可以找到不同传感器的共性。从而得出定义。 拓展学生的知识面，锻炼学生的自主学习能力 锻炼学生的自主学习能力 了解智能手机中就安装有十几种传感器 了解物理传感器的两大类分类方式 掌握传感器的组成由敏感元件、转换元件组成 了解并不是所有传感器都能够明显地区分敏感元件和转换元件。 锻炼学生的自主学习能力 锻炼学生的总结能力和语言表达能力 锻炼学生的自主学习能力，拓展学生的知识面 巩固本节的知识
课堂小结 (
认识传感器
传感器定义
物理传感器
化学传感器
传感器的分类
传感器的组成与应用模式
生物传感器
) 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、神奇的传感器 1.传感器：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等被测量，并能把它们按照一定的规律转换为便于传送和处理的可用信号输出。 2.传感器的作用 把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。 二、传感器的种类 物理传感器：包括力传感器、磁传感器、声传感器等 化学传感器：包括离子传感器、气体传感器等化学传感器； 生物传感器：包括酶传感器、微生物传感器，细胞传感器等。 三、传感器的组成与应用模式 1.传感器的组成：一般由敏感元件、转换元件组成，它们分别完成检测和转换两个基本功能 2.传感器应用的一般模式