1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。傳感器及其工作原理的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)84619-傳感器及其工作原理的創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)王剛教學(xué)依據(jù)物理（新人教版）選修32第六章第1節(jié)傳感器及其工作原理（P56P60）；新物理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）.教學(xué)流程圖引入認(rèn)識(shí)傳感器演示實(shí)驗(yàn)光敏電阻半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理演示實(shí)驗(yàn)熱電阻熱敏電阻科學(xué)漫步說(shuō)一說(shuō)演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)傳感器課堂小結(jié)1課外研究性課題利用傳感器利用光敏電阻設(shè)計(jì)音樂茶杯利用熱敏電阻設(shè)計(jì)火警裝置課堂小結(jié)2利用電容利用霍爾效應(yīng)利用滑動(dòng)變阻器學(xué)生設(shè)計(jì)討論課題第1節(jié)傳感器及其工作原理教學(xué)目標(biāo)1.知識(shí)與技能：知道非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量

2、的技術(shù)意義；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，知道常見傳感器的工作原理；初步探究利用和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器.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)生了解傳感器、熟悉傳感器工作原理；讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器，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)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力.3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：在理解傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器，體驗(yàn)科技創(chuàng)新的樂趣，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣.重、難點(diǎn)1.幾種常見傳感器的工作原理（演示實(shí)驗(yàn)）；2.學(xué)生自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的傳感器.教學(xué)策略用幾個(gè)有趣的傳感器實(shí)驗(yàn)引入課題，激發(fā)學(xué)生探究傳感器原理的興趣.給出“傳感器就是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量”的概念之后，重點(diǎn)介紹光敏電阻、

3、金屬熱電阻、熱敏電阻.安排音樂茶杯和火警裝置兩個(gè)設(shè)計(jì)性問(wèn)題讓學(xué)生體會(huì)傳感器的簡(jiǎn)單應(yīng)用.結(jié)合電容、霍爾效應(yīng)、電阻定律等知識(shí)讓學(xué)生設(shè)計(jì)傳感器，進(jìn)一步深化傳感器的工作原理.最后在對(duì)本節(jié)課總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合思考與討論進(jìn)行教學(xué)反饋.教學(xué)程序教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容及師生互動(dòng)設(shè)計(jì)情感與方法一課題的引入二什么是傳感器？三光敏電阻四金屬熱電阻和熱敏電阻五學(xué)生利用光敏電阻和熱敏電阻自己設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的控制電路六傳感器的設(shè)計(jì)思路探究1.電容2霍爾元件3.滑動(dòng)變阻器七課堂小結(jié)及課外研究性課題【演示實(shí)驗(yàn)1】干簧管控制電路的通斷如圖，小盒子A的側(cè)面露出一個(gè)小燈泡，盒外沒有開關(guān)，但是把磁鐵B放到盒子上面，燈泡就會(huì)發(fā)光，把磁鐵移走，燈泡

4、熄滅.師問(wèn)：盒子里有怎樣的裝置，才能實(shí)現(xiàn)這樣的控制？生猜：（可以自由討論，也可以請(qǐng)學(xué)生回答）師生探究：打開盒子，用實(shí)物投影儀展示盒內(nèi)的電路圖，了解元件“干簧管”的結(jié)構(gòu)。探明原因：玻璃管內(nèi)封入兩個(gè)軟磁性材料制成的簧片。當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，兩個(gè)簧片被磁化而接通，電路導(dǎo)通。所以，干簧管能起到開關(guān)的作用。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，感知干簧管周圍是否存在著磁場(chǎng)?！狙菔緦?shí)驗(yàn)2】聲光控開關(guān)控制電路的通斷先在普通光照條件下，在把開關(guān)置于黑暗環(huán)境中。師生總結(jié)：聲光控開關(guān)師：剛才的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，都用了一種元件，這些元件能夠感受某些信息，通過(guò)它能實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)控制，這種元件有一個(gè)專門的名稱：

5、傳感器。什么是傳感器呢？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、處理和控制了。其實(shí)，傳感器并不神秘。你家里可能就有很多的傳感器。請(qǐng)大家相互說(shuō)說(shuō)看，你家里，或者在你的生活當(dāng)中，都使用過(guò)，或聽說(shuō)過(guò)什么樣的電器中有傳感器？生討論并交流：例如，當(dāng)冰箱內(nèi)的溫度高于設(shè)定值時(shí)，制冷系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，而當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí)，制冷系統(tǒng)又會(huì)自動(dòng)停止。冰箱的控制，是通過(guò)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)的。樓梯道的電燈，晚上，有人經(jīng)過(guò)樓道時(shí)，開關(guān)自動(dòng)接通，燈就亮；白

6、天，不管是否有人經(jīng)過(guò)，開關(guān)都是斷開的，燈總是不亮，這種開關(guān)用的就是聲光傳感器。為了防止火災(zāi)的發(fā)生，在賓館房間的天花板上大多有一個(gè)小盒子，當(dāng)房間失火時(shí)它能感知出現(xiàn)的煙霧，通過(guò)電路發(fā)出警報(bào)，這個(gè)小盒子就是煙霧傳感器。其他如賓館洗手間的墻壁上干手機(jī)的濕度傳感器、電視機(jī)里換頻道的紅外傳感器、電飯鍋的溫控開關(guān)、養(yǎng)雞場(chǎng)里的孵化器、交警用來(lái)測(cè)駕駛員是否酒后開車的酒精氣體測(cè)試儀、磁懸浮列車?yán)锏募铀俣葴y(cè)試器、電容式話筒里的電容式傳感器、自動(dòng)洗衣機(jī)里的壓力傳感器等等.可以說(shuō)，傳感器的廣泛使用，豐富了我們的生活，使我們的生活更加方便、安全和舒適。師：為了制作傳感器，需要一些元器件，下面我們就來(lái)看幾個(gè)實(shí)際的例子?！狙?/p>

7、示實(shí)驗(yàn)3】比較光敏電阻在不同光照條件下的電阻之不同學(xué)生完成：兩人一組，用萬(wàn)用電表（由投影儀投出表盤）的歐姆擋測(cè)量一只光敏電阻的阻值，實(shí)驗(yàn)分別在室內(nèi)自然光的照射下和用手掌遮光時(shí)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。（師）工作原理：光敏電阻在光照射下電阻變化的原因。光敏電阻是由硫化鎘制成的，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。學(xué)生自學(xué)：半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)理師問(wèn)：金屬導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)嗎？關(guān)系如何？生答：（金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而

8、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）師生總結(jié)：用金屬絲可以制作溫度傳感器，稱為金屬熱電阻。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)。（投影電阻R隨溫度變化的圖線）【演示實(shí)驗(yàn)4】熱敏電阻隨溫度的升高電阻減小學(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，記錄兩次測(cè)得的電阻值。學(xué)生探究：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，且阻值隨溫度變化非常明顯。師生總結(jié)1：半導(dǎo)體熱敏電阻也可以用作溫度傳感器。師生總結(jié)2：金屬熱電阻與熱敏電阻都能夠把溫度這個(gè)熱學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量，金屬熱電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，測(cè)溫范圍大，但靈敏度

9、較差?！驹O(shè)計(jì)方案1】音樂盒（設(shè)計(jì)要求：蓋子打開音樂響起，蓋子合上，音樂停止）【設(shè)計(jì)方案2】火警報(bào)警器（設(shè)計(jì)要求：溫度過(guò)高，發(fā)生警報(bào)）學(xué)生分組討論：需要什么器材？提出設(shè)計(jì)方案；學(xué)生分兩組實(shí)施組裝；討論并提出改進(jìn)意見；還可以用于生活中的哪些方面？師：（對(duì)傳感器的工作原理作階段性的小結(jié)）傳感器是把非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量的元件，它使得某些非電學(xué)量容易測(cè)量或者能實(shí)現(xiàn)電路的自動(dòng)通斷.傳感器的應(yīng)用豐富了我們的生活，使我們的生活更舒適、更安全。但從科技進(jìn)步的角度來(lái)說(shuō)，傳感器的應(yīng)用還只是淺層次的，更重要的是傳感器的開發(fā)。那么，傳感器如何進(jìn)行開發(fā)呢？這還得從傳感器的工作原理入手。例如，電容器電容的決定式為SKIPI

10、F10，如何利用電容的電學(xué)量與非電學(xué)量的關(guān)系設(shè)計(jì)一個(gè)電容式傳感器？生答：（可能提出4種方案）師：投影出四種電容式傳感器，并作原理的分析。師：1879年美國(guó)物理學(xué)家霍爾觀察到，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放置一個(gè)矩形截面的載流導(dǎo)體，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，導(dǎo)體在與磁場(chǎng)、電流方向都垂直的方向上出現(xiàn)了電勢(shì)差。人們把這樣的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，所產(chǎn)生的電勢(shì)差叫霍爾電壓。人們利用霍爾效應(yīng)做成了霍爾元件。如圖，霍爾元件是在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體（例如砷化銦）薄片上，制作4個(gè)電極E、F、M、N而成。若在E、F間通入恒定的電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，薄片中的載流子就在洛倫茲力的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使M、N間出現(xiàn)電壓UH

11、。這個(gè)電壓叫霍爾電壓，其決定式為SKIPIF10。式中SKIPIF10為薄片的厚度，SKIPIF10為霍爾系數(shù)，它的大小與薄片的材料有關(guān)。師生共析：由上式看，一個(gè)霍爾元件的厚度d、k為定值，若保持I恒定，則UH的變化就與B成正比。也就是說(shuō)：霍爾元件能夠把磁感應(yīng)強(qiáng)度這個(gè)磁學(xué)量轉(zhuǎn)換為電壓這個(gè)電學(xué)量。因此，我們可以把霍爾元件放置在某一未知的磁場(chǎng)中，通過(guò)測(cè)定霍爾電壓U的變化得知該磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化。師問(wèn)：霍爾元件還可以有哪些方面的應(yīng)用？師問(wèn)：利用滑動(dòng)變阻器的接入電路阻值與導(dǎo)線長(zhǎng)度成正比的原理（電阻定律SKIPIF10）可以制成什么樣的傳感器？生答：（學(xué)生可能分析不到位，可以作一些點(diǎn)撥）傳感器是指一些

12、能把光、力、溫度、磁感應(yīng)強(qiáng)度等非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷的元器件，它在生活、生產(chǎn)和科技領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。日本把傳感器技術(shù)列為上世紀(jì)八十年代十大技術(shù)之首，美國(guó)把傳感器技術(shù)列為九十年代的關(guān)鍵技術(shù)，而我國(guó)有關(guān)傳感器的研究和應(yīng)用正方興未艾，請(qǐng)同學(xué)們課后通過(guò)查詢資料或者向身邊的內(nèi)行人請(qǐng)教，了解我們生活中都在哪些方面使用了哪些傳感器以及它們的工作原理，寫成文字稿，下節(jié)課進(jìn)行交流。（演示實(shí)驗(yàn)1：干簧管傳感器）（干簧管的實(shí)物及原理圖）學(xué)生對(duì)干簧管并不熟悉，因此才有了好奇。聲光控開關(guān)在生活中很普及，所以又有親切感讓學(xué)生列舉師生討論科學(xué)漫步：金屬鉑（白金）的這個(gè)特性很明顯1.金屬導(dǎo)線；2.熱敏電

13、阻。（投影，讓學(xué)生來(lái)說(shuō)）可自由討論，不一定要很完美，提出想法就是好的電容的測(cè)定：多用電表的電容檔師介紹：電容式壓力傳感器、電容式位移傳感器、電容式角度測(cè)試儀、電容式電解液液面升降測(cè)試器霍爾電壓的推導(dǎo)在選修31中已經(jīng)解決過(guò)，本節(jié)課不作推導(dǎo)老師解釋為什么用霍爾元件測(cè)微小電流比用電流表好？學(xué)生分析：磁強(qiáng)計(jì)、霍爾電流測(cè)試器、霍爾材料辨別分壓器、風(fēng)力測(cè)試儀、電子秤）（師點(diǎn)撥）教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)引入傳感器概念，學(xué)生列舉并討論生活中的傳感器實(shí)例，重點(diǎn)探究光敏電阻、金屬熱電阻和熱敏電阻的工作原理之后展開傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)活動(dòng)，在對(duì)傳感器的應(yīng)用方案的總結(jié)基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)入開發(fā)傳感器的創(chuàng)新思維發(fā)展階段，對(duì)本節(jié)課的教學(xué)思想進(jìn)行質(zhì)的升華。教后記教學(xué)內(nèi)容及行為反思記錄1、掌握了什么概念？訓(xùn)練了什么科學(xué)思維方法？培養(yǎng)了什么科學(xué)情感？什么是傳感器？傳感器的工作原理；傳感器的開發(fā)和應(yīng)用對(duì)科技進(jìn)步的深層次的意義。2、學(xué)生以什么方式主動(dòng)參與了什么內(nèi)容的研討？學(xué)生彼此介紹生活中的傳感器；學(xué)生自己設(shè)計(jì)音樂茶杯和火災(zāi)報(bào)警裝置；學(xué)