2020高中物理 第六章 1传感器及其工作原理学案 新人教版选修3-2
文档属性
| 名称 | 2020高中物理 第六章 1传感器及其工作原理学案 新人教版选修3-2 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 580.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-07-31 05:14:32 | ||
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文档简介
《传感器及其工作原理》教学设计
章 节 题 目 传感器及其工作原理 课 时 1课时
课 型 新授课 授课时间
教学 目标
（知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观） 1．知识与技能：
（1）了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。
（2）知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。
2．过程与方法：
（1）通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理。
（2）经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
3．情感态度与价值观：
（1）体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。
（2）通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
教学 重点 了解传感器、熟悉传感器工作原理。
教学 难点 能初步分析并设计传感器的应用电路。
知识流程图
教学过程流程图
教 学 过 程
环节与任务 教 师 活 动 — 学 生 活 动
环节一： 引入
新课
4分
环节二：
新课
教学
6分
环节二：
新课
教学
4分
环节二：
新课
教学
9分
环节二：
新课
教学
10分
环节二：
新课
教学
5分
环节二：
新课
教学
4分
环节二：
新课
教学
3分
能对话的智能娃娃多丽丝
设疑:想知道其中的道理吗?
让我们来共同学习：传感器及其工作原理。
一．传感器：干簧管演示电路
讨论与交流：
人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么器官承担？
人体感觉
感觉器官
视觉
眼睛
听觉
耳朵
味觉
舌头
嗅觉
鼻子
触觉
皮肤
定义：
现代技术中，指这样一类元件：它能像人的感觉器官那样感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等电学量，或转换为电路的通断。
设问：将非电学物理量转换为电学物理量有什么技术意义呢？
意义：可以很方便的进行测量、传输、处理和控制。
应用：“例举我的一天”
二．传感器的工作原理：
三．常见的敏感元件：光控小夜灯演示
（1）光敏电阻：分组实验
光照情况
受光表面暴露
遮盖受光表面
电阻值的情况
电阻小
电阻大
阅读教材53-54页的内容：
1.特点：光照越强，电阻越小。
2.材料：一般为半导体。如：硫化镉
3.导电原理：无光照时，载流子（自由电子和空穴）少，导电性能不好
随着光照的的增强，载流子增多，导电性变好。
4.作用：光照强弱 电阻
5.应用：照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器
(2)金属热电阻和热敏电阻
分组实验：观察与思考:热敏电阻（半导体）
不同温度的水
凉水
温水
开水
电阻值情况
1.特点：金属热电阻温度升高电阻增大
热 敏电阻温度升高电阻减小
2.异同点：金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。
热 敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。
3.作用：温度 电阻
4.应用：冰箱启动器、电饭锅、电阻温度计、报警器等
例1：如图是一个温度传感器的原理示意图，Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的，电压表示数怎么变化？
思考方向：
1．两电阻采取什么连接方式？
2．电压表测的是哪个电阻的电压？
延伸：如果将热敏电阻换成光敏电阻呢？
练1. 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
（3）霍尔元件：演示DES数字实验
1.构造：在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。
2.霍尔电压：霍尔元件是若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压UH。
3.作用：磁感应强度 电压
(4)电容传感器：课件演示
位移 电容
例2.设计题 ：用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。（如有需要可以自行添加所需器材）
课堂 小结 传感器及其工作原理：强调利用敏感元件将各种非电学量转换为电学量，一般分为两个层次：第一个层次，将各种非电学量转换为电压、电流、电阻、电容等等；第二个层次，再利用一定的电路，将电阻、电容（一般还包括电流）等等转换为电压，所以传感器一般给出的信号均为电压信号。
布置 作业 1．观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？
2．P56，思考与练习2题完成填表。
板书 设计 传感器及其工作原理
一．传感器 (1)光敏电阻 光照强弱 电阻
二．工作原理 （2）金属热电阻和热敏电阻 温度 电阻
非电学量 电学量 （3）霍尔元件 磁感应强度 电压
三．常见的敏感元件 （4）电容传感器 位移 电容
附录1
《传感器及其工作原理》学案
【学习目标】
（1）了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。
（2）知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。
（3）通过对实验的观察、思考和探究，了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
【学习重点】：了解传感器、熟悉传感器工作原理。
【学习难点】：能初步分析并设计传感器的应用电路。
【学习用具】：热敏电阻、万用表、烧杯等。
【学习过程】：
一.传感器：
定义：现代技术中，指这样一类元件：它能像人的感觉器官那样感受诸如力、温度、光、声、化学成分等__________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等__________，或转换为__________。
二.工作原理：
三.常见的敏感元件
（1）光敏电阻:演示实验
光照情况 受光表面暴露 遮盖受光表面
电阻值的情况
1.特点：光照越强，电阻_______。
2.材料：一般为半导体。如：硫化镉
3.导电原理：无光照时，载流子（自由电子和空穴）少，导电性能不好
随着光照的的增强，载流子增多，导电性变好。
4.作用：_________ _________
5.应用：照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器
（2）金属热电阻和热敏电阻: 分组实验：观察与思考:热敏电阻（半导体）
不同温度的水 凉水 温水 开水
电阻值情况
1.特点：金属热电阻温度升高电阻_______
热 敏电阻温度升高电阻_______
2.异同点：金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。
热 敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。
3.作用：_________ _________
4.应用：冰箱启动器、电饭锅、电阻温度计、报警器等
例1：如图是一个温度传感器的原理示意图，Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的，电压表示数怎么变化？
练1. 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
（3）霍尔元件：
1.构造：在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。
2.霍尔电压：霍尔元件是若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压UH。
3.作用：_________ _________
(4)电容传感器：
_________ _________
例2设计题 ： 用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。
【学习心得】：
章 节 题 目 传感器及其工作原理 课 时 1课时
课 型 新授课 授课时间
教学 目标
（知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观） 1．知识与技能：
（1）了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。
（2）知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。
2．过程与方法：
（1）通过对实验的观察、思考和探究，让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理。
（2）经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
3．情感态度与价值观：
（1）体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，激发学生的学习兴趣，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。
（2）通过动手实验，培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
教学 重点 了解传感器、熟悉传感器工作原理。
教学 难点 能初步分析并设计传感器的应用电路。
知识流程图
教学过程流程图
教 学 过 程
环节与任务 教 师 活 动 — 学 生 活 动
环节一： 引入
新课
4分
环节二：
新课
教学
6分
环节二：
新课
教学
4分
环节二：
新课
教学
9分
环节二：
新课
教学
10分
环节二：
新课
教学
5分
环节二：
新课
教学
4分
环节二：
新课
教学
3分
能对话的智能娃娃多丽丝
设疑:想知道其中的道理吗?
让我们来共同学习：传感器及其工作原理。
一．传感器：干簧管演示电路
讨论与交流：
人体对外界的感觉可分为哪几种？分别由什么器官承担？
人体感觉
感觉器官
视觉
眼睛
听觉
耳朵
味觉
舌头
嗅觉
鼻子
触觉
皮肤
定义：
现代技术中，指这样一类元件：它能像人的感觉器官那样感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等电学量，或转换为电路的通断。
设问：将非电学物理量转换为电学物理量有什么技术意义呢？
意义：可以很方便的进行测量、传输、处理和控制。
应用：“例举我的一天”
二．传感器的工作原理：
三．常见的敏感元件：光控小夜灯演示
（1）光敏电阻：分组实验
光照情况
受光表面暴露
遮盖受光表面
电阻值的情况
电阻小
电阻大
阅读教材53-54页的内容：
1.特点：光照越强，电阻越小。
2.材料：一般为半导体。如：硫化镉
3.导电原理：无光照时，载流子（自由电子和空穴）少，导电性能不好
随着光照的的增强，载流子增多，导电性变好。
4.作用：光照强弱 电阻
5.应用：照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器
(2)金属热电阻和热敏电阻
分组实验：观察与思考:热敏电阻（半导体）
不同温度的水
凉水
温水
开水
电阻值情况
1.特点：金属热电阻温度升高电阻增大
热 敏电阻温度升高电阻减小
2.异同点：金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。
热 敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。
3.作用：温度 电阻
4.应用：冰箱启动器、电饭锅、电阻温度计、报警器等
例1：如图是一个温度传感器的原理示意图，Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的，电压表示数怎么变化？
思考方向：
1．两电阻采取什么连接方式？
2．电压表测的是哪个电阻的电压？
延伸：如果将热敏电阻换成光敏电阻呢？
练1. 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
（3）霍尔元件：演示DES数字实验
1.构造：在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。
2.霍尔电压：霍尔元件是若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压UH。
3.作用：磁感应强度 电压
(4)电容传感器：课件演示
位移 电容
例2.设计题 ：用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。（如有需要可以自行添加所需器材）
课堂 小结 传感器及其工作原理：强调利用敏感元件将各种非电学量转换为电学量，一般分为两个层次：第一个层次，将各种非电学量转换为电压、电流、电阻、电容等等；第二个层次，再利用一定的电路，将电阻、电容（一般还包括电流）等等转换为电压，所以传感器一般给出的信号均为电压信号。
布置 作业 1．观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？
2．P56，思考与练习2题完成填表。
板书 设计 传感器及其工作原理
一．传感器 (1)光敏电阻 光照强弱 电阻
二．工作原理 （2）金属热电阻和热敏电阻 温度 电阻
非电学量 电学量 （3）霍尔元件 磁感应强度 电压
三．常见的敏感元件 （4）电容传感器 位移 电容
附录1
《传感器及其工作原理》学案
【学习目标】
（1）了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量的技术意义。
（2）知道光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。
（3）通过对实验的观察、思考和探究，了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
【学习重点】：了解传感器、熟悉传感器工作原理。
【学习难点】：能初步分析并设计传感器的应用电路。
【学习用具】：热敏电阻、万用表、烧杯等。
【学习过程】：
一.传感器：
定义：现代技术中，指这样一类元件：它能像人的感觉器官那样感受诸如力、温度、光、声、化学成分等__________，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电阻等__________，或转换为__________。
二.工作原理：
三.常见的敏感元件
（1）光敏电阻:演示实验
光照情况 受光表面暴露 遮盖受光表面
电阻值的情况
1.特点：光照越强，电阻_______。
2.材料：一般为半导体。如：硫化镉
3.导电原理：无光照时，载流子（自由电子和空穴）少，导电性能不好
随着光照的的增强，载流子增多，导电性变好。
4.作用：_________ _________
5.应用：照相机、验钞机、光控开关、光电计数器、报警器
（2）金属热电阻和热敏电阻: 分组实验：观察与思考:热敏电阻（半导体）
不同温度的水 凉水 温水 开水
电阻值情况
1.特点：金属热电阻温度升高电阻_______
热 敏电阻温度升高电阻_______
2.异同点：金属热电阻化学稳定性好、测量范围大、但是灵敏度差。
热 敏电阻化学稳定性差、测量范围小、但是灵敏度好。
3.作用：_________ _________
4.应用：冰箱启动器、电饭锅、电阻温度计、报警器等
例1：如图是一个温度传感器的原理示意图，Rt是一个热敏电阻器（热敏电阻随温度的升高阻值而降低）。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的，电压表示数怎么变化？
练1. 如图所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R1为光敏电阻，R2为定值电阻．此光电计数器的基本工作原理是（ ）
A．当有光照射 R1时，信号处理系统获得高电压
B．当有光照射R1时，信号处理系统获得低电压
C．信号处理系统每获得一次低电压就记数一次
D．信号处理系统每获得一次高电压就记数一次
（3）霍尔元件：
1.构造：在一个很小的矩形半导体（例如砷化铟）薄片上，制作4个电极E、F、M、N而成（如图7所示）。
2.霍尔电压：霍尔元件是若在E、F间通入恒定的电流I，同时外加与薄片垂直的匀强磁场B，薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转，使M、N间出现电压UH。
3.作用：_________ _________
(4)电容传感器：
_________ _________
例2设计题 ： 用如图示的电磁继电器设计一个由光敏电阻来控制路灯的实验电路。要求是：光暗时灯亮，光亮时灯灭。可供选择的器材如下：光敏电阻、学生电源、继电器、滑动变阻器、开关、导线。
【学习心得】：