傳感器及其工作原理教案

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1、6．1傳感器及其工作原理教學目標（一）知識與技能1．知道什么是傳感器。2．了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。3．會使用霍爾電壓公式。（二）過程與方法通過實驗，知道常見傳感器的工作原理。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過已有知識在傳感器中的應用激發(fā)科學探究的興趣。教學重點、難點重點認識各種常見的傳感器；了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。難點光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。教學方法實驗法、觀察法、歸納法。教學手段磁鐵、干簧管、各種常見傳感器、光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件、多用電表、熱水、冷水、臺燈、投

2、影儀等教學過程（一）引入新課引導學生看教材55頁“勇氣號”火星探測器的彩色照片；列舉生活中的一些自動控制實例，如遙控器控制電視開關、日光控制路燈的開關、聲音強弱控制走廊照明燈開關等，激發(fā)學生學習興趣，引出課題。列舉自己知道的自動控制的其他實例。如當走近自動門時，門會自動打開；電梯關門，當兩門靠攏到接觸人體時，門又會重新自動打開等等。（二）進行新課1、什么是傳感器演示實驗：揭示實驗“奧秘”：盒子里用到了一種稱為“干簧管”的元件。介紹干簧管的構造和工作原理，干簧管是一種能夠感知磁場的傳感器。引導學生閱讀教材2、3段，思考問

3、題：[高考資源網]（1）什么是傳感器？（2）傳感器的作用是什么？（1）傳感器是指這樣一類元件：它能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并把它們按照一定的規(guī)律轉化成電壓、電流等電學量，或轉化為電路的通斷。（2）傳感器的作用是把非電學量轉化為電學量或電路的通斷，從而實現(xiàn)很方便地測量、傳輸、處理和控制。出示幾種常見的傳感器，增加學生的感性認識。為了制作傳感器，常常需要一些元器件，下面看幾個實例：2．光敏電阻介紹光敏電阻的外形和構造。如圖6.1-4。現(xiàn)象：光敏電阻在被光照射時電阻發(fā)生明顯變化。普通電阻則不會發(fā)生變化

4、。引導學生閱讀教材57頁的內容，思考問題：（1）光敏電阻的電阻率與什么有關？（2）光敏電阻受到光照時會發(fā)生什么變化？怎樣解釋？（3）光敏電阻能夠將什么量轉化為什么量？（1）光敏電阻的電阻率與光照強度有關。（2）光敏電阻受到光照時電阻會變小。硫化鎘是一種半導體材料，無光照時，載流子極少，導電性能不好；隨著光照增強，載流子增多，導電性能變好。（3）光敏電阻能夠將光學量轉化為電阻這個電學量。3．熱敏電阻和金屬熱電阻引導學生閱讀教材58頁有關內容，思考問題：（1）金屬導體與半導體材料的導電性能與溫度的變化關系是否相同？（2）熱

5、敏電阻和金屬熱電阻各有哪些優(yōu)缺點？[高考資源網KS5U.COM]（3）熱敏電阻和金屬熱電阻能夠將什么量轉化為什么量？（1）金屬導體與半導體材料的導電性能與溫度的變化關系不相同。金屬導體的導電性能隨溫度升高而降低；半導體材料的導電性能隨溫度升高而變好。（2）熱敏電阻靈敏度高，但化學穩(wěn)定性較差，測量范圍較??；金屬熱電阻的化學穩(wěn)定性較好，測量范圍較大，但靈敏度交差。（3）熱敏電阻或金屬熱電阻能夠將熱學量轉化為電阻這個電學量?，F(xiàn)象：熱敏電阻隨著溫度的升高電阻發(fā)生明顯變化。溫度越高，電阻值越小。[高考資源網KS5U.COM]引導

6、學生看教材59頁“說一說”欄目中的內容。給電容器帶上一定的電荷，然后用靜電計來檢測兩板間電勢差的變化，即可判斷電容的變化。電容式傳感器能夠把位移這個力學量轉化為電容這個電學量。[高考資源網KS5U.COM]4．霍爾元件引導學生閱讀教材關于霍爾元件的內容。推導霍爾電壓的公式。設載流子的電荷量為q，沿電流方向定向運動的平均速率為v，單位體積內自由移動的載流子數(shù)為n，垂直電流方向導體板的橫向寬度為a，則電流的微觀表達式為①載流子在磁場中受到的洛倫茲力載流子在洛倫茲力作用下側移，兩個側面出現(xiàn)電勢差，載流子受到的電場力為當達到穩(wěn)

7、定狀態(tài)時，洛倫茲力與電場力平衡，即②由①②式得③式中的nq與導體的材料有關，對于確定的導體，nq是常數(shù)。令，則上式可寫為④一個確定的霍爾元件的d、k、為定值，再保持I不變，則UH的變化就與B成正比。這樣，霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉化為電壓這個電學量。（三）課堂總結、點評本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：1．制作傳感器需要的敏感元件光敏電阻、熱敏電阻與金屬熱電阻、霍爾元件等。2．光敏電阻的阻值隨光的強度增大而減小。光敏電阻將光學量轉化為電阻這個電學量。3．熱敏電阻的阻值隨溫度的升高不一定減小。有的熱敏電阻阻值會隨溫

8、度的升高而增大。熱敏電阻或金屬熱電阻將溫度這個熱學量轉化為電阻這個電學量。4．霍爾元件的霍爾電壓公式為，霍爾元件把磁感應強度這個磁學量轉化為電壓這個電學量。5．電容式傳感器能夠把位移這個力學量轉化為電容這個電學量。（四）實例探究光敏電阻及其應用【例1】如圖所示為光敏電阻自動計數(shù)器的示意圖，其中R1為光敏電阻，R2為定值電阻．此光電