《常见传感器的工作原理》教学设计要点

常用传感器的工作原理教学设计山东版高中物理选修3-2第六章第二节福建省建阳一中 李瑜一.教学思路：根据课程原则强调对传感器教学应侧重从技术应用的角度展示物理，强调物理学科与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性。本课的教学思路是通过创设问题情境，引起对传感器工作原理的探究，进入新课教学。整节课以实验贯穿始终，通过对实验的观测、思考和探究，理解什么是光电传感器、温度传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，并抓住这一共性原理特性，使学生学会运用传感器的工作原理设计、制作简朴的自控装置。但由于学生思维能力发展上的不成熟性，还不能成为完全独立的探究主体等特点，本节课的实验探究过程是在教师引导和启发下，学生独立思考、积极摸索的过程。教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习爱好，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。本节课筹划用2学时完毕，该教学设计为第一学时。二. 教学重点：实验探究光敏电阻和热敏电阻的特性，理解传感器是如何将非电学量转变为电学量的三. 教学难点：本节的教学难点是设计简易温度报警器。虽然原理比较简朴，但要学生独立设计出来却不容易。本教学难点的突破应在学生对光电报警电路原理的充足理解和熟知热敏电阻的阻值特性的基本上，通过提高传感器控制电路的共性特性，使设计简易温度报警器的难度减少，水到渠成。四教学目的：通过对光敏电阻阻值特性、热敏电阻阻值特性的实验探究，让学生在理解传感器是如何将非电学量转变为电学量的基本上，学会运用传感器设计简朴的自控装置。在此过程中让学生经历科学探究过程，学习科学研究措施，培养学生的观测能力、实践能力和创新思维能力。通过动手实验，激发学生的学习爱好，拓展学生的知识视野，并加强物理与STS的联系。培养学生实事求是的科学态度、团队合伙精神和创新意识。五教学资源：光敏电阻，小光源，热敏电阻，烧杯，学生用万用表，酒精灯，五号干电池6个，电磁继电器，蜂鸣器，开水，冷水，导线若干，多媒体。六教学流程图回忆常用传感器的类型及基本构造出示音乐茶杯之类的传感器小制作机器人大赛视频探究光电传感器工作原理引入光电传感器学生猜想其中传感器类型根据电路连接实物电路，验证设计根据讨论设计简易温度报警器电路学生根据实验结论讨论热敏电阻的阻值特性可以使它制作如何的传感器探究热敏电阻的阻值特性教师总结光电传感器将光信号转化为电信号的工作特性，简介光敏电阻半导体材料学生讨论光电传感器在生活中的具体应用场合出示光电报警电路，学生演示如何报警及分析电路、画电路图，阐明其工作原理探究光敏电阻的阻值特性，总结其具有的把光信号转化为电阻信号的作用学生讨论总结传感器自控电路特点，拓展到多种类型传感器自控装置七教学过程：教学环节教师、学生活动教学资源一、复习前一节课传感器的知识教师播放机器人大赛视频，学生观看视频，刊登感想。教师借此复习前节传感器知识，传感器的一般构造多媒体播放器二、新课引入教师出示传感器音乐茶杯教师拿起茶杯音乐响起，放下茶杯音乐停学生猜想这个传感器音乐茶杯中有什么类型的传感器？ 教师挤压音乐茶杯的底部，引导分析是压力传感器？碰撞传感器？移动音乐茶杯，是位移传感器？再对着光照，是光电传感器？教师引导，学生猜想得出光电传感器光电传感器音乐茶杯三、新课教学（一）、探究光电传感器工作原理1、探究光敏电阻阻值特性2、光电报警装置电路图及工作原理（二）设计简易温度报警电路1、探究热敏电阻阻值特性教师设疑：为什么把音乐茶杯对着光照，就会发出音乐声呢？学生猜想：该音乐电路中一定有一种元件对光的照射有敏感反映，通过它能控制音乐声的有无教师引导联想：光照变化 音乐声的有无？ 学生思考猜想这种联系产生的因素：光照变化 电路电流变化音乐声的有无 再猜想：光照变化 电路电阻变化 电路电流变化 音乐声的有无联想猜想；该元件光照射强度变化引起元件电阻的变化教师解剖出音乐电路，教学生结识光敏电阻明确探究内容：探究光敏电阻阻值与光照强度变化间的关系，验证猜想。 教师根据实验器材引导学生思考如何变化光强。 学生运用万用电表动手探究光敏电阻的阻值特性 教师巡视学生的实验状况。 实验结束，教师请学生报告观测到的现象，与猜想与否吻合。 教师肯定学生的观测能力和动手能力，总结结论，用幻灯片播出光敏电阻的阻值特性，强调该特性具有把光信号转化为电阻信号的作用。 教师出示光电报警装置示教板引导观测电路，观测电路元件热敏电阻、电磁继电器、开关、蜂鸣器、两个电源 请学生根据电路及光敏电阻的阻值特性，演示该电路的报警功能，并根据实物图画出电路图，分析其工作原理。 学生动手画电路图，讨论分析工作原理。 教师巡视，与学生一起讨论 选用一到两组的电路图用幻灯片播出，并请学生上来解说。 教师肯定学生的成果 引导学生思考设疑：如果是要对光强变弱报警，又要如何设计电路？ 学生积极进行讨论、设计电路，电路展示验证提问：根据光电传感器的工作特点，它可以用在生活中的哪些场合？ 学生讨论，回答。进一步强化光电传感器把光信号转化为电信号的工作原理。 教师肯定、鼓励。总结光电传感器自控电路特点，强调该种电路的核心元件光敏电阻在该自控电路中具有的把光信号转化为电信号的作用。 简介光敏电阻的材料特点，引入另一种半导体材料热敏电阻。光敏电阻、万用表、小光源、用投影仪投射出学生画的电路图用多媒体播放实物连接图及电路图热敏电阻、万用表、烧杯、开水、冷水 教师提问：光敏电阻的半导体材料特点使得它的阻值随光照强度变化，那么热敏电阻的阻值特性随温度又会有如何的变化呢？学生探究热敏电阻阻值特性观测实验现象并报告实验成果，总结热敏电阻阻值特性。 教师用幻灯片播出热敏电阻阻值特性结论，强调热敏电阻具有把温度信号转化为电阻信号的特性。提问：这样的具有把温度信号转化为电阻信号的特性，使它可以有如何的应用？ 学生讨论，回答，教师整顿学生回答中的多种创意、理念-理出两类应用：1、 可以应用在监控温度变化的报警电路中2、可以应用其把温度信号转化为电阻信号从而引起电路电压、电流变化的特点制作温度传感器温度计相应用1小组讨论设计简易温度报警电路图，请学生展示电路图，阐明其设计的根据。教师肯定学生。布置下一节课的内容：1、学生根据自己的设计连接实物，验证温度传感器报警功能2、学生设计热敏温度计。教师演示DIS实验室系统温度传感器测温、记温实验，显示传感器在测量电路中的优越性。2、设计简易温度报警电路多媒体播放简易温度报警电路图（三）、升华、扩展多种类型的传感器的报警电路教师总结教师肯定学生的体现，进一步提炼光电报警器和温度报警器的电路特点：即运用敏感元件把非电学量转化为电学量，达到自动控制电路的目的。提出如果要装声音、力、水位等报警电路、该怎么做学生从上两个电路总结、分析多种类型传感器报警电路的安装共性，对传感器工作原理有更深的结识