认识传感器教学设计

13.1认识传感器教学设计河源东江中学物理科组张尉勇一、考点分析传感器是能够把它感受到的力、温度、光、声、磁、化学等非电学量按照一定规律转化为电压、电流等电学量。光敏电阻可以把光照转化为电阻、热敏电阻可以把温度转化为电学量，话筒可以把声音转化为电流。传感器已经在多个领域得到广泛应用。今后高考出现的机率相对较大。二、学情分析学生的基础较差，接受能力不强，但对新鲜事物较为感兴趣，新课讲授尽量深入浅出，让学生掌握一些常见的传感器原理和应用。三、教学目标（一）知识与技能1．知道什么是传感器。2．了解光敏电阻、热敏电阻、红外线传感器的工作原理。3．通过演示实验让学生感受到传感器的作用。（二）过程与方法通过对有关的传感器的介绍，并通过演示实验，了解常见传感器的工作原理。（三）情感、态度与价值观通过已有知识在传感器中的应用，激发学生科学探究的兴趣。四、教学重点认识各种常见的传感器；掌握光敏电阻、热敏电阻、红外线传感器的工作原理。五、教学难点掌握传感器的工作原理六、基本知识点（一）光敏电阻的特性光敏电阻是用金属硫化物（如硫化镉）等半导体材料制成的，其电阻值随入射光的强弱而改变。当光照射到这些半导体物质上时，它的电阻率减小，阻值也随之减小。入射光强，电阻小；入射光弱，电阻大。（二）热敏电阻的特性半导体材料的导电能力具有热敏特性，用半导体材料制成的热敏电阻的电阻值对温度变化表现出非常敏感，是一种灵敏度极高的温度传感器。它能测量出温度的微小变化，并且体积小，工作稳定，结构简单。因此，它在测温技术、无线电技术、自动化和遥控等方面都有广泛的应用。（三）红外线传感器红外线传感器常用于无接触温度测量，气体成分分析和无损探伤，在医学、军事、空间技术和环境工程等领域得到广泛应用。七、教学器材传感器实验箱，学生电源，各种有关传感器的图片，多媒体辅助教学设备。八、教学过程引入新课2008年9月25日，我国第三艘载人飞船神舟七号成功发射，三名航天员翟志刚、刘伯2明、景海鹏出舱活动顺利升空。27日，翟志刚身着我国研制的“飞天”舱外航天服，在身着俄罗斯“海鹰”舱外航天服的刘伯明的辅助下，进行了19分35秒的出舱活动。问题一：中国的“飞天”舱外航天服价值三千万，你们知道为什么这么贵吗？引发学生进行思考一分钟，观察图片，进行讨论。问题二：那么什么是传感器呢？1.传感器：能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。2.组成：传感器由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成。3.工作流程：练一练：传感器通常感受非电学量，下列属于非电学量的是（BCD）A、电压B、温度C、浓度D、速度问题：什么是电学量呢？电学量：电压、电流、电功率、电阻、电感、电容等从17世纪初伽利略发明温度计开始，人们开始利用温度进行测量。真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的，这就是后来的热电偶传感器。到今天各种各样的传感器层出不穷。问题三：传感器如何分类呢？1．按被测量分类：加速度传感器(即测量加速度的传感器)速度传感器﹑位移传感器﹑压力传感器﹑温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等。2．按工作原理分类：电阻应变式传感器(光敏电阻﹑热敏电阻)﹑压电式传感器﹑电容式传感器﹑涡流式传感器﹑动圈式传感器﹑磁电式传感器﹑差动变压器式传感器等。3．按能量传递方式分类：有源传感器﹑无源传感器。高中阶段，我们主要认识以下几种传感器。1．温度传感器：把温度的高低转变为电信号的传感器。工作原理：温度传感器是一种将变化转换为电学量变化的装置．温度传感器的敏感元件是电阻,热敏电阻器是由材料制成的，它的电阻阻值随温度的而变化。应用领域：空调机、电冰箱、微波炉、消毒柜等观看演示实验，感受传感器。【例题】如图3－1－2所示，R1为定值电阻，R2为负温度系数的热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻)，L为小灯泡，当温度降低时()A．R1两端的电压增大B．电流表的示数增大C．小灯泡的亮度变强D．小灯泡的亮度变弱2．光电传感器：把光的强弱转变为电信号的传感器。应用领域：计数器、条形码阅读器、激光打印机、鼠标器等观看演示实验，感受传感器。思考：学校的楼梯灯的工作原理，应用了什么传感器？问题：“非典”自2002年11月在我国内地出现病例并开始大范围流行，大致可以分为两个阶段：2002年11月至2003年3月，疫情主要发生在粤港两地；2003年3月以后，疫情向全国扩散，其中尤以北京为烈。2004年6月24日，世界卫生组织（WHO）宣布解除对北3京的旅游禁令，表明中国内地抗击“非典”取得胜利。当时为了控制那些体温高的人群，必须对他们进行隔离，怎样才能更快地从人流密集的人群中排查出体温高的人群呢？3．红外线传感器：红外线传感器常用于无接触温度测量。应用领域：航空摄影、卫星遥感、家电遥控、防盗防火报警器、自动门、生物探测器。1．用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程，下列属于这类传感器的是()A．红外线警报器B．走廊照明灯的声控开关C．自动洗衣机中的压力传感装置D．电饭煲中控制加热和保温的温控器4．生物传感器：用以检测和识别生物体内化学成分。应用领域：医院里的生化分析仪器。5．其他传感器：压力传感器、声音传感器、气体传感器、味觉传感器等。结束语：科学技术越发达、自动化程度越高，对各种传感器的需求越大。传感器正朝着集成化、微型化、数字化、智能化、仿生化等方向发展。小结：传感器是指一些能把光、力、温度、磁感应强度等非电学量转化为电学量或转换为电路的通断的元器件，它在生活、生产和科技领域有着非常广泛的应用。日本把传感器技术列为上世纪八十年代十大技术之首，美国把传感器技术列为九十年代的关键技术，而我国有关传感器的研究和应用正方兴未艾。种类原理适用范围温度传感器把温度的高低转变成电信号空调机、电冰箱、微波炉、消毒碗柜光电传感器把光学量转化为电学量自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等生物传感器利用各种生物或生物物质特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器医疗卫生行业，医院中各种进行生化分析检验的仪器大多用到生物传感器红外线传感器接收携带着信息的红外线，转换成电信号航空摄影、卫星遥感遥测、生命探测器、非接触式红外测温仪、家电遥控器、防盗、防火报警器课外作业1．观察与思考：日常生活中哪些地方用到了传感器，它们分别属于哪种类型的传感器，它们的工作原理如何？2．课外思考（1）汽车有什么样的传感器？（2）电冰箱、空调为什么可以自动控制电机的运转而保持恒温？（3）电梯门为什么不夹人？（4）自动门为什么会自动开启？（5）怎样实现自动喷水、自动报警？（6）电饭煲为什么能自动加热和保温而不会使饭烧焦？