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人教版选修2-1第六章第四节《传感器》


课题：传感器 课型：STS 课时：一课时

教学
目标 【教学目标】
1.通过几个实例，知道传感器的概念，了解传感器应用的一般模式。
①了解干簧管在控制电路通断中的作用。
②实验探究光敏电阻、热敏电阻的特点，了解其性能和简单应用。
③认识双金属片，了解其在电熨斗中的应用。
④认识感温铁氧体，了解电饭锅的内部结构和工作原理。
⑤了解光电反射性烟雾报警器的工作原理。
2.通过观察一些现象或事例，了解非电学量转换成电学量的技术意义，初步了解传感器的应用，感受传感技术给人类生活带来的便利。
【核心素养】
物理观念：传感器的概念，传感器的作用。
科学思维：1.类比人类的五官功能理解各种传感器的功能。
2.干簧管、光敏电阻、热敏电阻、双金属片、感温铁氧体等敏感元件分别是将什么非电学量转化为什么电学量的比较与总结。
科学探究：探究常见几种敏感元件的特性及应用。
教学重点 【教学重点】
实验探究几种常见传感器的敏感元件特性。
教学难点 【教学难点】
温度传感器的应用——电熨斗和电饭锅的结构和工作原理。
教学方法 实验探究法 类比法 归纳总结法
实验器材 传感器应用实验箱 数字万用表 几种敏感元件 酒精灯 烧杯
电池组 灯泡
教学过程
流程 内容 设计意图
新课
导入

视频
引入
师：科技的飞速发展，已经引领我们的生活进入了自动化、智能化的时代。这应该归功于传感器的使用，下面让我们来看一段视频，体会传感器的无所不在，无所不能。
快速引入传感器，激发学生的探究热情和兴趣。
新 课
教
学
1 视频
实验 播放声光控延时开关对声控灯明灭的控制。
师：声光控延时开关能感知哪些外界条件？
生：声音和光。
演示实验：传感器实验箱
干簧管磁控电路
热敏电阻温控电路
光敏电阻光控电路
师：干簧管将感知到的磁场的到来和离去转化为电路的通断；
那热敏电阻和光敏电阻分别将感知到的什么变化转化为什么呢？
引导学生思考传感器是一类什么样的元件，从而引入传感器的概念。
新 课
教
学
2 简要
介绍传感器的定义、功能、分类 1.传感器的定义
学生齐读：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流、电容等电学量或电路的通断。
2.师：非电学量→传感器→电学量
介绍什么是传感器，及传感器的作用。

新
课
教
学
3
实验探究常见敏感元件的特性
揭秘干簧管的工作原理
师：干簧管结构很简单，如图所示，只是玻璃管内封入的两个软磁性材料制成的簧片。当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化而接通，磁体远离时，簧片失去磁性而断开，所以干簧管能起到开关的作用。操纵开关的是“磁场”这只看不见的手。
师：播放自制磁控报警视频，引出干簧管的应用——门窗报警器。
定性测量热敏电阻阻值随温度的变化，总结热敏电阻的特点。
结论：
①随着温度的升高，热敏电阻的阻值减小。
②热敏电阻能够把温度这个热学量转化为电阻这个电学量。
定性测量光敏电阻阻值随光照的变化，总结光敏电阻的特点。
结论：①随着光照强度的增加，光敏电阻的阻值减小。
②光敏电阻能够把光照强度这个光学量转化为电阻这个电学量。
4.播放自制光控视频，观察光敏电阻在非门电路中的“表现”，体会声控灯只有在晚上才工作的原因。
5.光传感器的应用——烟雾报警器
师：如图所示是个烟雾报警装置，它是利用烟雾对光的散射来工作的。内部结构如右图所示，有发光二极管LED，光电三极管和不透明的挡板组成。平时，光电三极管收不到LED发出的光，呈高电阻状态。烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照到光电三极管上，其电阻变小。与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出报警。
师：播放视频。
光传感器的应用——光电计数器、光电鼠标
师：光电计数器实现了工业生产自动计件，既方便有准确。
6.温度传感器的应用——双金属片和感温铁氧体
师：双金属片是把长和宽都相同的铜片和铁片用延压的方法制成的，受热时向铁的方向弯曲。这是因为铜的膨胀系数大。右图是日光灯启动器里的U型双金属片。常温下触点断开，加热时触点接通。把它放在电路中能充当什么元件呢？
师：播放实验。
结论：结论：①双金属片受热发生形变使触点接触，电路接通；冷却后触点分开，电路断开。
②双金属片能够把温度这个热学量转化为电路的通断。
温度传感器的应用——电熨斗
师：
1.常温或低温时触点是接通的，当温度过高时双金属片将怎样起作用？
2.熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何利用调温旋钮来实现的？
温度传感器的应用——电饭锅
实验：探究感温铁氧体的特点
2.探究感温铁氧体的特点
将从旧电饭锅上拆下的感温铁氧体和永磁体元件吸在一起放在酒精灯火焰上烧，观察实验现象。
结论：
①感温铁氧体常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约 103 ，就失去了磁性，不能被磁铁吸引。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“ 居里点 ”。
②感温铁氧体能够将温度这个热学量转化为电路的通断。
电饭锅的原理
思考与讨论：
上图哪一个是保温的状态？
开始煮饭时为什么要压下开关按钮？
如果用电饭锅烧水，水沸腾后能否自动断电？
如果用电饭锅焖米，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？这时电饭锅会自发地发生哪些动作？为什么？

让学生深入解常见敏感元件的特性及应用。

新
课
教
学
4
小结 总结本节课传感器的实例。

总结本节课实例中传感器的种类及对应的什么非电学量转化成什么电学量及应用实例。

新
课
教
学
5
播放传感器的应用实例

体会传感技术的发展对人类产生的影响，进行情感教育
结
束
语


作为现代科技的前沿技术，传感技术被认为现代信息技术的三大支柱之一，更是国内外公认的最具有发展前景的高新技术产业。未来是传感器的未来。在此，我也想对大家说：“未来，也是你们的未来!谢谢大家！
激励大家努力学习！

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