傳感器及其工作原理(3)

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1、航帆教育隨堂知識(shí)題庫(kù)第一節(jié)傳感器及其工作原理1課時(shí)新授課教學(xué)目標(biāo)1．知識(shí)與技能了解什么是傳感器，知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量的技術(shù)意義；認(rèn)識(shí)一些制作傳感器的元器件，知道這些傳感器的工作原理。2．過(guò)程與方法通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、思考和探究，讓學(xué)生在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時(shí)，經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力。3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀體會(huì)傳感器在生活、生產(chǎn)、科技領(lǐng)域的種種益處，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展學(xué)生的知識(shí)視野，并加強(qiáng)物理與STS的聯(lián)系。通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)認(rèn)識(shí)各種常見(jiàn)的傳

2、感器；了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。教學(xué)難點(diǎn)光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、觀察法、歸納法。教學(xué)手段磁鐵、干簧管、各種常見(jiàn)傳感器、光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件、多用電表、熱水、冷水、臺(tái)燈、投影儀等教學(xué)過(guò)程一、引入新課教師：今天我們生活中常用的電視、空調(diào)的遙控器是如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱的？樓梯上的電燈如何能人來(lái)就開(kāi)，人走就熄的？工業(yè)生產(chǎn)中所用的自動(dòng)報(bào)警器、恒溫烘箱是如何工作的？“非典”病毒肆虐華夏大地時(shí)，機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、港口又是如何實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的體溫檢測(cè)的？所有這些，都離不開(kāi)一個(gè)核心，那就是本堂課將要學(xué)習(xí)的傳感器。二、新課教學(xué)1．什么是傳感器

3、演示實(shí)驗(yàn)1：如圖1所示，小盒子的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，盒外沒(méi)有開(kāi)關(guān)，當(dāng)把磁鐵放到盒子上面，燈泡就會(huì)發(fā)光，把磁鐵移開(kāi)，燈泡熄滅。6航帆教育隨堂知識(shí)題庫(kù)教師提問(wèn)：盒子里有怎樣的裝置，才能實(shí)現(xiàn)這樣的控制？學(xué)生猜測(cè)：盒子里有彈性鐵質(zhì)開(kāi)關(guān)。師生探究：打開(kāi)盒子，用實(shí)物投影儀展示盒內(nèi)的電路圖（圖2），了解元件“干簧管”的結(jié)構(gòu)。探明原因：當(dāng)磁體靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)由軟磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引，電路導(dǎo)通，干簧管起到了開(kāi)關(guān)的作用。教師點(diǎn)撥：這個(gè)裝置反過(guò)來(lái)還可以讓我們通過(guò)燈泡的發(fā)光情況，感知干簧管周?chē)欠翊嬖谥艌?chǎng)。演示實(shí)驗(yàn)2：教師出示一只音樂(lè)茶杯，茶杯平放桌上時(shí)，無(wú)聲無(wú)息，提起茶杯，茶

4、杯邊播放悅耳的音樂(lè)，邊閃爍著五彩的光芒。教師提問(wèn)：音樂(lè)茶杯的工作開(kāi)關(guān)又在哪里？開(kāi)啟的條件是什么？學(xué)生猜測(cè)：在茶杯底部，所受壓力發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)探究：提起茶杯，用手壓杯的底部，音樂(lè)并沒(méi)有停止。學(xué)生猜測(cè)：是由于光照強(qiáng)度的改變。實(shí)驗(yàn)探究：用書(shū)擋住底部（不與底部接觸），音樂(lè)停止，可見(jiàn)音樂(lè)茶杯受光照強(qiáng)度的控制。師生總結(jié)：現(xiàn)代技術(shù)中，我們可以利用一些元件設(shè)計(jì)電路，它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分等非電學(xué)量，并能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學(xué)量，或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。我們把這種元件叫做傳感器。它的優(yōu)點(diǎn)是：把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量以后，就可以很方便地進(jìn)行測(cè)量、傳輸、處理和控

5、制了。教師提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)1中的干簧管是怎樣的傳感器，實(shí)驗(yàn)2音樂(lè)茶杯中所用的元件又是怎樣的傳感器？6航帆教育隨堂知識(shí)題庫(kù)學(xué)生回答：干簧管是一個(gè)能感受磁場(chǎng)的傳感器，音樂(lè)茶杯中所用的元件是能感受光照強(qiáng)度的傳感器。教師介紹：數(shù)字化信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（DigitalInformationSystemLaboratory，簡(jiǎn)稱：DISLab）就是由“傳感器+數(shù)據(jù)采集器+實(shí)驗(yàn)軟件包+計(jì)算機(jī)”構(gòu)成的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)成功克服了傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)儀器的諸多弊端，有力地支持了信息技術(shù)與物理教學(xué)的全面整合，在實(shí)驗(yàn)上收到了許多意想不到的成功。投影展示：圖3DISLab系統(tǒng)構(gòu)成演示實(shí)驗(yàn)3：通過(guò)朗威DISLab

6、數(shù)據(jù)采集器、位移傳感器來(lái)觀察簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖象。圖4彈簧振子實(shí)驗(yàn)裝置圖6航帆教育隨堂知識(shí)題庫(kù)圖5彈簧振子振動(dòng)圖線2、認(rèn)識(shí)一些制作傳感器的元器件（1）光敏電阻學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：學(xué)生兩人一組，用萬(wàn)用電表的歐姆擋測(cè)量一只光敏電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)分別在暗環(huán)境和強(qiáng)光照射下進(jìn)行。學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很小。師生總結(jié)：光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。教師簡(jiǎn)單介紹：光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。有些物質(zhì)，例如硫化鎘，是一種半導(dǎo)體材料，無(wú)光照時(shí)，載流子極少，導(dǎo)電性能不好；隨著光照的增強(qiáng)，載流子增多，導(dǎo)電性變好。（2）熱敏電阻和金屬熱電阻教

7、師提問(wèn)：金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)嗎？關(guān)系如何？學(xué)生回答：金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大，如白熾燈鎢絲的電阻在正常工作情況下比常溫下的電阻大得多。演示實(shí)驗(yàn)4：如圖6所示，AB間接有一段鎢絲（從舊日光燈管中取出），閉合開(kāi)關(guān)，燈泡正常發(fā)光，當(dāng)用打火機(jī)給鎢絲加熱時(shí)，燈泡亮度明顯變暗。學(xué)生探究：鎢絲的電阻隨溫度的升高而增大。師生總結(jié)：用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為熱電阻。如前面已經(jīng)學(xué)過(guò)的用金屬鉑可制作精密的電阻溫度計(jì)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：學(xué)生兩人一組，用萬(wàn)用電表的歐姆擋測(cè)一只熱敏電阻的阻值。第一次直接測(cè)量，第二次用手心捂住熱敏電阻再測(cè)量