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《傳感器及其工作原理》教學設(shè)計
南京師大附中 陳明
教材分析
《傳感器及其工作原理》是人教版普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-2第六章 傳感器的第一節(jié)。本章體現(xiàn)了物理學的時代性與應(yīng)用性，突出體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的思想，突出了科學、技術(shù)與社會的密切關(guān)系，體現(xiàn)中學物理學科知識的實用性。
本章以傳感器為知識線索，綜合運用已經(jīng)學過的知識和即將要學到的知識，來認識傳感器的工作原理，以傳感器的原理分析統(tǒng)領(lǐng)全章，并了解傳感器的一般結(jié)構(gòu)，熟悉常見的電子元器件及其使用方法，能夠安裝和調(diào)試簡單的電子電路，制作出最簡單的傳感器。
本節(jié)通過觀察一些現(xiàn)象和常見事例，初步形成傳感器的概念。再介紹幾種制作傳感器所使用的敏感元件，運用以往學習的知識了解其工作原理，為傳感器的應(yīng)用打好基礎(chǔ)。
教學目標
1、傳感器的概念
2、分析幾種傳感器的敏感元件的工作原理
3、通過實驗認識熱敏電阻的溫度和電阻規(guī)律
設(shè)計思想
1、通過和學科已有知識的聯(lián)系，分析敏感元件的工作原理，突出體現(xiàn)理論聯(lián)系實際的思想，加強與學生生活、現(xiàn)代社會及科技發(fā)展的聯(lián)系，培養(yǎng)學生的應(yīng)用意識。
2、本節(jié)教學在設(shè)計時，對敏感元件的原理舉例分析時，注意了學生的認知基礎(chǔ)和知識之間的聯(lián)系，對前后章節(jié)的內(nèi)容進行了適當?shù)恼{(diào)整。
3、給學生動手實驗和探索過程，促進學生的自主學習，加深學生對物質(zhì)規(guī)律的認識。
4、在對熱敏電阻研究時，加大了學生活動和實驗探究的比例，突出了學生的體驗活動的比例。
5、通過對熱敏電阻阻值與溫度關(guān)系的定量或半定量的研究，體驗到根據(jù)規(guī)律實現(xiàn)傳感器敏感元件的轉(zhuǎn)換功能的原理，體現(xiàn)物理性質(zhì)、物理規(guī)律在傳感器原理中的地位和作用。
教學過程
1、注意概念類比，通過與人的感覺的比較，形成傳感器的概念。
傳感器的概念
現(xiàn)代技術(shù)中，將能夠把力、溫度、光、聲、電等非電學量，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量或電路通斷的元件。
傳感器的分類
按輸入量類型，可以分為力、溫度、光、聲等
按輸出量類型，可以分為開關(guān)式、模擬式、數(shù)字式
另外，還可以按照轉(zhuǎn)換原理進行分類。
、光敏電阻的教學
認識光敏電阻的外形，通過萬用電表測量，認識光敏電阻的電阻特性。
通過提問明確光敏電阻的轉(zhuǎn)換原理。
簡單介紹半導(dǎo)體的導(dǎo)電機理，說明光敏電阻進行轉(zhuǎn)換的物理基礎(chǔ)。
、霍爾元件的教學
復(fù)習霍爾效應(yīng)和霍爾電壓的公式
導(dǎo)出測磁感應(yīng)強度的公式
體現(xiàn)在物理量的轉(zhuǎn)換中，物理規(guī)律、物理公式的作用。
4、位移傳感器的教學
前兩個部分主要是從轉(zhuǎn)換元件角度分類定義的傳感器。這里主要從同一轉(zhuǎn)換元件不同用途的角度進行展開，體現(xiàn)科技應(yīng)用與科技創(chuàng)新所需要的思維的發(fā)散性、靈活性。
、自動測溫的研究
）通過DIS傳感器測溫探頭直接測量體溫，豐富所介紹的傳感器種類，為后面的研究做好鋪墊。
2）通過問題展開對于自動測溫的研究
如何將溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電學量？
每張桌上有一只熱敏電阻，如何用它實現(xiàn)溫度的測量？
引導(dǎo)學生指出，必須掌握電阻和溫度關(guān)系的（定量）規(guī)律。引出對電阻和溫度關(guān)系的研究。
3）布置學生按照座位組成研究小組，開展研究活動：
四位同學為一研究小組，采用兩種方法測量
前排同學利用DIS傳感器的電壓和溫度探頭測量，利用DIS系統(tǒng)探究熱敏電阻阻值和溫度的關(guān)系。測量電路如下圖所示。
后排同學利用多用電表和溫度計，在不同水溫下記錄熱敏電阻的阻值和對應(yīng)溫度，研究二者關(guān)系。
4）各小組匯報交流研究成果
小組內(nèi)交流實驗結(jié)果，選出一名發(fā)言人
發(fā)言人匯報成果：簡要匯報實驗步驟、報告獲得的實驗結(jié)果
展示實驗獲得的手繪曲線、計算機擬合曲線和擬合函數(shù)
5）在以上成果的基礎(chǔ)上，進行問題討論：
在我們對該熱敏電阻進行了上述測量并掌握了其電阻-溫度規(guī)律后，我們能否利用該熱敏電阻，進行溫度的測量？
請根據(jù)手邊現(xiàn)有的器材和已獲得的數(shù)據(jù)，設(shè)計一兩種實驗方案。
根據(jù)時間，可作課堂討論，也可作為課后研究素材。
6、進行本節(jié)學習小結(jié)
問題：通過本節(jié)學習，你認為什么是傳感器？
通過下圖說明，傳感器是利用物理性質(zhì)和物理規(guī)律，將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量的裝置。其核心作用是轉(zhuǎn)換作用，轉(zhuǎn)換作用的實現(xiàn)，依靠的是敏感元件的物理性質(zhì)及其物理規(guī)律。
課后反思
本節(jié)課的實際教學，基本完成了教學設(shè)計的目標，但從教學實踐反思教學設(shè)計，還可以有進一步的改進：
1、在內(nèi)容安排上，過于緊湊，學生的活動資源未能充分發(fā)掘，如位移傳感器的教學，若能發(fā)動學生對位移傳感器的功能進一步開發(fā)，形成一個開放性的問題，多給時間討論，學生的創(chuàng)造性可以得到更多培養(yǎng)；
2、由于公開課的性質(zhì)和DIS設(shè)備的復(fù)雜性，對于實驗探究的方法進行了引導(dǎo)和限制，如果允許學生更多的嘗試，方法將更加多樣。
3、如果教學內(nèi)容上打破限制，把傳感器的應(yīng)用聯(lián)系起來，可以利用已經(jīng)測定出電阻-溫度規(guī)律的熱敏電阻，進行測裝置的改裝，將進一步是學生體驗到找到相關(guān)規(guī)律，進行傳感器制作的過程。
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高中物理新課標人教版選修3
精品教學課件
第六章 傳感器
第一節(jié) 傳感器及其工作原理
南京師大附中 授課人：陳明
一、傳感器的概念
生物體的感官是天然的傳感器。
光線
聲音
氣味
溫度
味道
眼
耳
鼻
皮膚
舌
電學量
光照
聲音
氣味
溫度
力
磁場
位移
光傳感器
聲傳感器
氣體傳感器
溫度傳感器
力傳感器
磁傳感器
位移傳感器
生物電信號
在人類制造的裝置中常常使用傳感器。
傳感器的概念
現(xiàn)代技術(shù)中，將能夠把力、溫度、光、聲、電等非電學量，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量或電路通斷的元件。
傳感器的分類
按輸入量類型，可以分為力、溫度、光、聲等
按輸出量類型，可以分為開關(guān)式、模擬式、數(shù)字式
另外，還可以按照轉(zhuǎn)換原理進行分類。
光敏電阻
光敏電阻有什么特性？
光敏電阻能夠?qū)⒐庹盏膹娙踹@個物理量轉(zhuǎn)換為電阻這個電學量
光敏電阻的工作原理
——半導(dǎo)體導(dǎo)電
光敏電阻的外形
霍爾元件
霍爾效應(yīng)
霍爾電壓
位移傳感器
自動測溫的研究
自動測溫儀
如何將溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換為電學量？
每張桌上有一只熱敏電阻，如何用它實現(xiàn)溫度的測量？
現(xiàn)代技術(shù)中，將能夠把力、溫度、光、聲、電等非電學量，按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量或電路通斷的元件。
我們首先要對熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系進行研究
1、四位同學為一研究小組，采用兩種方法測量
2、前排同學利用DIS傳感器的電壓和溫度探頭測量，利用DIS系統(tǒng)探究熱敏電阻阻值和溫度的關(guān)系
1、四位同學為一研究小組，采用兩種方法測量
2、前排同學利用DIS傳感器的電壓和溫度探頭測量，利用DIS系統(tǒng)探究熱敏電阻阻值和溫度的關(guān)系
3、后排同學利用多用電表和溫度計，在不同水溫下記錄熱敏電阻的阻值和對應(yīng)溫度，研究二者關(guān)系。
小思考：不同的水溫如何獲得？
如何使水溫分布均勻？
交流時間
小組內(nèi)交流實驗結(jié)果，選出一名發(fā)言人
發(fā)言人匯報成果：
簡要匯報實驗步驟
報告獲得的實驗結(jié)果
問題討論：
在我們對該熱敏電阻進行了上述測量并掌握了其電阻-溫度規(guī)律后，我們能否利用該熱敏電阻，進行溫度的測量？
請根據(jù)手邊現(xiàn)有的器材和已獲得的數(shù)據(jù)，設(shè)計一兩種實驗方案。
小結(jié)
通過本節(jié)學習，你對傳感器有什么認識和體會？
非電學量
電學量
物理性質(zhì)
物理規(guī)律

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