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傳感器及其工作原理 教學(xué)設(shè)計(jì) 授課題目 教材 授課時數(shù) 1 學(xué)時 授課方式 任課教師 教材 分析 本節(jié)選自全國職業(yè)院校通用教材 傳感器基礎(chǔ)知識 模塊 任務(wù) 傳感器是人類 五官的延伸 是獲取信息的主要途徑和手段 是現(xiàn)代化生產(chǎn)的基礎(chǔ) 是邊緣學(xué)科 開發(fā)的先驅(qū) 學(xué)情 分析 傳感器對于學(xué)生來說是一個全新的概念 先前對于傳感器中典型原件 如 光敏電阻 熱敏電阻 霍爾元件等 認(rèn)識粗淺 學(xué)生對于新事物的好奇心強(qiáng) 參 與意識強(qiáng) 結(jié)合運(yùn)用中學(xué)的電路基礎(chǔ)知識才能有效地學(xué)習(xí)好傳感器 知識與技能 a 通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察初步形成傳感器概念 b 介紹典型元件了解它們的性能 c 了解非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量的技術(shù)意義 過程與方法 a 通過對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察 思考和探究熟悉傳感器的 工作原理 b 通過學(xué)生自己設(shè)計(jì)并字制作傳感器 經(jīng)歷學(xué)習(xí)科學(xué) 的探究方法 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力 教 學(xué) 目 標(biāo) 情感態(tài)度和價值觀 在探究性實(shí)驗(yàn)過程中 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣 體驗(yàn)科技創(chuàng)新的樂趣 教學(xué) 重點(diǎn) 用演示實(shí)驗(yàn)探究傳感器及其元件的工作原理 教學(xué) 難點(diǎn) 用課外探究的形式讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)傳感器電路并制作簡單的傳感器 教學(xué) 方法 探究式體驗(yàn)教學(xué)法 創(chuàng)設(shè)物理情景 圖示法 講授法 教具 學(xué)具 多媒體課件 遙控小車 干簧干 小磁片 光敏電阻 6 節(jié) 1 5V 干電池 發(fā)光 二極管 若干導(dǎo)線 教學(xué) 過程 師生互動 設(shè)計(jì) 意圖 教師活動 學(xué)生活動 新 課 引 入 概念引入 上課之前 老師先為大家表演一個 小魔術(shù) 這是一輛遙控小車 老師可以用手來 遙控它的發(fā)動與停止 大家來試一試 你們的 手是否同樣能做到呢 下面就是見證奇跡的時 刻 老師提問 同學(xué)想一想為什么老是的手會有魔 力呢 教師講解 小車上方安裝了干簧干 老師手中 隱藏了小此片 它們共同組成了能感應(yīng)磁場的 開關(guān) 他也是我們今天要學(xué)習(xí)的傳感器的一種 板書 課題 傳感器及其工作原理 學(xué)生仔細(xì)觀察魔 術(shù) 然后模仿老師試 著用手去遙控未發(fā)動 的小車 發(fā)現(xiàn)不能是 小車發(fā)動 同學(xué)們互相交流 后發(fā)現(xiàn)小車被改裝過 用魔 術(shù)的形式 吸引學(xué)生 的眼球 調(diào)動學(xué)生 學(xué)習(xí)的興 趣 并積 極思考 新 課 教 學(xué) 生活中有哪些運(yùn)用傳感器的實(shí)例呢 老師為大 家準(zhǔn)備了幾個例子 能感應(yīng)人體溫度的自動水龍頭 能感應(yīng)自身位 移的光電鼠標(biāo)等 思考 它們的他 共同特征在哪里 引出傳感器的概念 傳感器 指這樣一類原件 它能夠感受諸 如力 溫度 光 聲 化學(xué)成分等物理量 并 能把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為便于傳送和處 理的另一個物理量 通常是電壓 電流等電學(xué) 量 或轉(zhuǎn)換為電路的通斷 讓學(xué)生了解生活 中有哪些地方用到傳 感器 并思考傳感器 的共同特征 互相交 流 表達(dá)自己的觀點(diǎn) 不同的觀點(diǎn)進(jìn)行辯論 回答 它們可以感知 溫度 光照 磁場等 物理量 結(jié)合課件 記憶 并理解傳感器的概念 讓學(xué) 生了解傳 感器給生 活帶來的 積極影響 培養(yǎng)學(xué)生 發(fā)現(xiàn)問題 的能力 體現(xiàn)從生 活走向物 理的理念 板書 傳感器 非電學(xué)量 電學(xué)量 老師提問 上面幾種傳感器量的轉(zhuǎn)換關(guān)系是怎 樣的 回答 干簧干 磁場 電路 通斷 水龍頭 溫度 電路 通斷 光電鼠標(biāo) 位移 電 信號 引 入 新 課 傳感器其實(shí)并不神秘 它們已經(jīng)悄無聲息 地走進(jìn)了我們的生活 既然傳感器在我們的生 活中有廣泛的運(yùn)用 老師和同學(xué)們一起學(xué)習(xí)傳 感器的重要元件 從生 活的問題 入手 創(chuàng) 設(shè)情境 引入實(shí)驗(yàn) 激發(fā)學(xué)生 探究的興 趣 實(shí) 驗(yàn) 探 究 演示實(shí)驗(yàn) 1 探究光敏電阻的特性 電路圖 傳感器 對該傳感器作用強(qiáng)中弱三種不同程度的光 照強(qiáng)度 用不透光的小盒子該在該傳感器上 學(xué)生猜想 小盒子移 開和蓋上去是不是改 變了光照強(qiáng)度呢 讓學(xué) 生初步體 驗(yàn)科學(xué)探 索的思維 程序 鍛 煉實(shí)驗(yàn)探 究的科學(xué) 素養(yǎng) 以師 生互動的 方式培養(yǎng) 學(xué)生的觀 察能力和 語言表達(dá) 能力 實(shí) 驗(yàn) 探 究 將該傳感器裸露在白天室內(nèi)光照下 用強(qiáng)光照射該傳感器 閉合電路開關(guān) 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 該傳感器 用小盒時 二極管幾乎不亮 隨著光照強(qiáng)度的 增加 發(fā)光二極管越來越亮 分析電路 二極管亮度的變化因電流的變化引 起 恒定電壓條件下 電流變化因電阻變化引 起 二極管電阻不變 故該傳感器的阻值在改 變 由此推測 改變光照強(qiáng)度 電阻發(fā)生變化的傳 感器是光敏電阻 這里是老師用萬用表測得一組數(shù)據(jù) 光照強(qiáng)度 弱 中 強(qiáng) 電阻值 10 9M 18 1K 1 2K 由此得出結(jié)論 這個傳感器就是光敏電阻 光 敏電阻對光敏感 當(dāng)光照強(qiáng)度逐漸增大時 電 阻的阻值隨之減小 下節(jié)課同學(xué)自己動手 用萬用表測不同狀態(tài)下 的光敏電阻的阻值 下面我們來認(rèn)識一下光敏電阻的真面目 思考分析 二極 管亮度 電流變化 電阻變化 光照強(qiáng)度 變化 觀察表中數(shù)據(jù) 驗(yàn)證結(jié)論 并作為下 節(jié)實(shí)驗(yàn)課的樣板數(shù)據(jù) 仔細(xì)觀察實(shí)物圖 培養(yǎng)學(xué)生 獨(dú)立思考 能力和實(shí) 踐能力 浸透物理 學(xué)研究問 題的方法 提出問題 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)分析 總結(jié)結(jié)論 學(xué)以致用 實(shí) 驗(yàn) 探 究 光敏電阻有多種型號 是制作傳感器的典型元 件之一 材料一般為半導(dǎo)體 如硫化鎘 上圖為光敏電阻的電阻符號 了解了光敏電阻及其工作原理 光敏電阻 在生活中有哪些運(yùn)用呢 路燈的控制 白天時 光敏電阻阻值小 分壓小 晶閘管在低電壓控制下斷開 路燈管 黑夜時 光敏電阻阻值大 分壓大 晶閘管在高電壓控制下接通 路燈開 數(shù)碼相機(jī)的自動曝光 根據(jù)外界光強(qiáng) 相機(jī)內(nèi)的光敏電阻調(diào)控相 機(jī)的曝光率 從而排除效果最好的相片 課外拓展 生活還有哪些地方能用光敏電阻 設(shè)計(jì)電 路并說明工作原理 提示 樓道燈和窗簾 演示實(shí)驗(yàn) 2 探究熱敏電阻的特性 M 熱敏電阻 老師提問 我們可否用類比光敏電阻的方式 研究熱敏電阻呢 對熱敏電阻作用兩個不同的溫度環(huán)境 熱敏電阻置于常溫中 在草稿紙上將電 阻符號多畫幾遍 加 深印象 觀察電路 初步了解 怎樣設(shè)計(jì)傳感器的電 路 認(rèn)識晶閘管 結(jié)合所學(xué)的指示 將 其運(yùn)用到生活當(dāng)中 動腦筋自己設(shè)計(jì)制作 簡單的傳感器 學(xué)生猜想 剛剛學(xué)完 了光敏電阻 熱敏電 阻可能會和光敏電阻 相似 溫度影響熱敏 電阻的阻值 讓學(xué) 生動腦筋 思考學(xué)以 致用 解 決生活中 的問題 并在動手 中鞏固知 識 強(qiáng)化 理解概念 通過類比 法 讓學(xué) 生更有效 率的掌握 熱敏電阻 的特性 培養(yǎng)學(xué)生 的發(fā)散思 維 實(shí) 驗(yàn) 探 究 用蠟燭來烘烤熱敏電阻的探棒 閉合電路 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 將熱敏電阻置 于常溫中時 風(fēng)扇不會轉(zhuǎn)動 當(dāng)用蠟燭烘烤熱 敏電阻的探棒時 風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動了 分析電路 風(fēng)扇轉(zhuǎn)動與否因電流的變化引起 恒定電壓條件下 電流變化因電阻變化引起 故熱敏電阻的阻值在改變 由此得出結(jié)論 熱敏電阻的阻值 因溫度的變 化而發(fā)生變化 熱敏電阻實(shí)物展示 課后動腦筋 當(dāng)我們的電腦散熱不佳的時候 有沒有同學(xué)想 自己設(shè)計(jì)一個能外置散熱的傳感器呢 實(shí) 驗(yàn) 探 究 學(xué)生類比光敏電阻的 實(shí)驗(yàn)分析電路 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動與否 電 流變化 電阻變化 溫度的變化 結(jié)合熱敏電阻的工作 原理 類比光敏電阻 的設(shè)計(jì)思想 設(shè)計(jì)能 散熱的傳感器 通過課外 拓展 培 養(yǎng)學(xué)生的 實(shí)踐能力 和創(chuàng)新思 維能 實(shí) 驗(yàn) 探 究 演示視頻 探究霍爾元件的特性 霍爾元件實(shí)物展示 視頻演示 將霍爾元件接在示波器上 用磁鐵靠近霍 爾元件 觀察示波器的波形 當(dāng)磁鐵靠近和離 開霍爾元件的時候 霍爾元件產(chǎn)生電壓脈沖 示波器上的電壓波形發(fā)生跳變 這是 抓拍 的電 壓跳 變的 情景 仔細(xì)觀察實(shí)物并 牢記 觀察示波器中電壓波 形的跳變情況 了解 霍爾元件響應(yīng)磁場產(chǎn) 生的電壓跳變 本 環(huán)節(jié)主 要是對 視頻的 觀察 讓學(xué)生 了解原 理的同 時進(jìn)一 步熟悉 示波器 板書 設(shè)計(jì) 6 1 傳感器及其工作原理 1 傳感器 非電學(xué)量 電學(xué)量 2 光敏電阻 光強(qiáng) 電阻變化 3 熱敏電阻 實(shí)驗(yàn)探究 溫度 點(diǎn)變化 4 霍爾元件 磁場 電壓 5 課外拓展 教學(xué) 評價 課堂 小結(jié) 作業(yè) 布置 教學(xué) 反思 該課程的實(shí)驗(yàn)教具和邏輯設(shè)計(jì)比較新穎 增添了課堂的生動 激發(fā)學(xué)生的 興趣 在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中 在結(jié)構(gòu)上突出了敏感元件的重要性 一目了然 最后引 導(dǎo)學(xué)生積極進(jìn)行課外拓展 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力