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傳感器及其工作原理 教學設計 授課題目 教材 授課時數 1 學時 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 傳感器基礎知識 模塊 任務 傳感器是人類 五官的延伸 是獲取信息的主要途徑和手段 是現代化生產的基礎 是邊緣學科 開發(fā)的先驅 學情 分析 傳感器對于學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 認識粗淺 學生對于新事物的好奇心強 參 與意識強 結合運用中學的電路基礎知識才能有效地學習好傳感器 知識與技能 a 通過對實驗現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 了解非電學量轉換成電學量的技術意義 過程與方法 a 通過對實驗現象的觀察 思考和探究熟悉傳感器的 工作原理 b 通過學生自己設計并字制作傳感器 經歷學習科學 的探究方法 培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新思維能力 教 學 目 標 情感態(tài)度和價值觀 在探究性實驗過程中 激發(fā)學生學習物理的興趣 體驗科技創(chuàng)新的樂趣 教學 重點 用演示實驗探究傳感器及其元件的工作原理 教學 難點 用課外探究的形式讓學生自己設計傳感器電路并制作簡單的傳感器 教學 方法 探究式體驗教學法 創(chuàng)設物理情景 圖示法 講授法 教具 學具 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 若干導線 教學 過程 師生互動 設計 意圖 教師活動 學生活動 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 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磁場的 開關 他也是我們今天要學習的傳感器的一種 板書 課題 傳感器及其工作原理 學生仔細觀察魔 術 然后模仿老師試 著用手去遙控未發(fā)動 的小車 發(fā)現不能是 小車發(fā)動 同學們互相交流 后發(fā)現小車被改裝過 用魔 術的形式 吸引學生 的眼球 調動學生 學習的興 趣 并積 極思考 新 課 教 學 生活中有哪些運用傳感器的實例呢 老師為大 家準備了幾個例子 能感應人體溫度的自動水龍頭 能感應自身位 移的光電鼠標等 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 化學成分等物理量 并 能把它們按照一定的規(guī)律轉換為便于傳送和處 理的另一個物理量 通常是電壓 電流等電學 量 或轉換為電路的通斷 讓學生了解生活 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 表達自己的觀點 不同的觀點進行辯論 回答 它們可以感知 溫度 光照 磁場等 物理量 結合課件 記憶 并理解傳感器的概念 讓學 生了解傳 感器給生 活帶來的 積極影響 培養(yǎng)學生 發(fā)現問題 的能力 體現從生 活走向物 理的理念 板書 傳感器 非電學量 電學量 老師提問 上面幾種傳感器量的轉換關系是怎 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 位移 電 信號 引 入 新 課 傳感器其實并不神秘 它們已經悄無聲息 地走進了我們的生活 既然傳感器在我們的生 活中有廣泛的運用 老師和同學們一起學習傳 感器的重要元件 從生 活的問題 入手 創(chuàng) 設情境 引入實驗 激發(fā)學生 探究的興 趣 實 驗 探 究 演示實驗 1 探究光敏電阻的特性 電路圖 傳感器 對該傳感器作用強中弱三種不同程度的光 照強度 用不透光的小盒子該在該傳感器上 學生猜想 小盒子移 開和蓋上去是不是改 變了光照強度呢 讓學 生初步體 驗科學探 索的思維 程序 鍛 煉實驗探 究的科學 素養(yǎng) 以師 生互動的 方式培養(yǎng) 學生的觀 察能力和 語言表達 能力 實 驗 探 究 將該傳感器裸露在白天室內光照下 用強光照射該傳感器 閉合電路開關 觀察實驗現象 該傳感器 用小盒時 二極管幾乎不亮 隨著光照強度的 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據 光照強度 弱 中 強 電阻值 10 9M 18 1K 1 2K 由此得出結論 這個傳感器就是光敏電阻 光 敏電阻對光敏感 當光照強度逐漸增大時 電 阻的阻值隨之減小 下節(jié)課同學自己動手 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 光照強度 變化 觀察表中數據 驗證結論 并作為下 節(jié)實驗課的樣板數據 仔細觀察實物圖 培養(yǎng)學生 獨立思考 能力和實 踐能力 浸透物理 學研究問 題的方法 提出問題 設計實驗 進行實驗 數據分析 總結結論 學以致用 實 驗 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 數碼相機的自動曝光 根據外界光強 相機內的光敏電阻調控相 機的曝光率 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 設計電 路并說明工作原理 提示 樓道燈和窗簾 演示實驗 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 怎樣設計傳感器的電 路 認識晶閘管 結合所學的指示 將 其運用到生活當中 動腦筋自己設計制作 簡單的傳感器 學生猜想 剛剛學完 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 生動腦筋 思考學以 致用 解 決生活中 的問題 并在動手 中鞏固知 識 強化 理解概念 通過類比 法 讓學 生更有效 率的掌握 熱敏電阻 的特性 培養(yǎng)學生 的發(fā)散思 維 實 驗 探 究 用蠟燭來烘烤熱敏電阻的探棒 閉合電路 觀察實驗現象 將熱敏電阻置 于常溫中時 風扇不會轉動 當用蠟燭烘烤熱 敏電阻的探棒時 風扇開始轉動了 分析電路 風扇轉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 熱敏電阻實物展示 課后動腦筋 當我們的電腦散熱不佳的時候 有沒有同學想 自己設計一個能外置散熱的傳感器呢 實 驗 探 究 學生類比光敏電阻的 實驗分析電路 風扇的轉動與否 電 流變化 電阻變化 溫度的變化 結合熱敏電阻的工作 原理 類比光敏電阻 的設計思想 設計能 散熱的傳感器 通過課外 拓展 培 養(yǎng)學生的 實踐能力 和創(chuàng)新思 維能 實 驗 探 究 演示視頻 探究霍爾元件的特性 霍爾元件實物展示 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 當磁鐵靠近和離 開霍爾元件的時候 霍爾元件產生電壓脈沖 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 仔細觀察實物并 牢記 觀察示波器中電壓波 形的跳變情況 了解 霍爾元件響應磁場產 生的電壓跳變 本 環(huán)節(jié)主 要是對 視頻的 觀察 讓學生 了解原 理的同 時進一 步熟悉 示波器 板書 設計 6 1 傳感器及其工作原理 1 傳感器 非電學量 電學量 2 光敏電阻 光強 電阻變化 3 熱敏電阻 實驗探究 溫度 點變化 4 霍爾元件 磁場 電壓 5 課外拓展 教學 評價 課堂 小結 作業(yè) 布置 教學 反思 該課程的實驗教具和邏輯設計比較新穎 增添了課堂的生動 激發(fā)學生的 興趣 在實驗設計中 在結構上突出了敏感元件的重要性 一目了然 最后引 導學生積極進行課外拓展 培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新思維能力