第一节 传感器及其工作原理 1课时 新授课
教学目标
1.知识与技能
了解什么是传感器,知道非电学量转化为电学量的技术意义; 认识一些制作传感器的元器件,知道这些传感器的工作原理。 2.过程与方法
通过对实验的观察、思考和探究,让学生在了解传感器、熟悉传感器工作原理的同时,经历科学探究过程,学习科学研究方法,培养学生的观察能力、实践能力和创新思维能力。
3.情感、态度与价值观
体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处,激发学生的学习兴趣,拓展学生的知识视野,并加强物理与STS的联系。通过动手实验,培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。
教学重点
认识各种常见的传感器;了解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 教学难点
光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理。 教学方法
实验法、观察法、归纳法。 教学手段
磁铁、干簧管、各种常见传感器、光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件、多用电表、热水、冷水、台灯、投影仪等 教学过程
一、引入新课
教师:今天我们生活中常用的电视、空调的遥控器是如何实现远距离操纵的?楼梯上的电灯如何能人来就开,人走就熄的?工业生产中所用的自动报警器、恒温烘箱是如何工作的?“非典”病毒肆虐华夏大地时,机场、车站、港口又是如何实现快速而准确的体温检测的?所有这些,都离不开一个核心,那就是本堂课将要学习的传感器。
二、新课教学 1.什么是传感器
演示实验1:如图1所示,小盒子的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开关,当把磁铁放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移开,灯泡熄灭。
教师提问:盒子里有怎样的装置,才能实现这样的控制? 学生猜测:盒子里有弹性铁质开关。
师生探究:打开盒子,用实物投影仪展示盒内的电路图(图2),了解元件“干簧管”的结构。探明原因:当磁体靠近干簧管时,两个由软磁性材料制成的簧片因磁化而相互吸引,电路导通,干簧管起到了开关的作用。
教师点拨:这个装置反过来还可以让我们通过灯泡的发光情况,感知干簧管周围是否存在着磁场。
演示实验2:教师出示一只音乐茶杯,茶杯平放桌上时,无声无息,提起茶杯,茶杯边播放悦耳的音乐,边闪烁着五彩的光芒。
教师提问: 音乐茶杯的工作开关又在哪里?开启的条件是什么? 学生猜测:在茶杯底部,所受压力发生改变。
实验探究:提起茶杯,用手压杯的底部,音乐并没有停止。 学生猜测:是由于光照强度的改变。
实验探究:用书挡住底部(不与底部接触),音乐停止,可见音乐茶杯受光照强度的控制。 师生总结:现代技术中,我们可以利用一些元件设计电路,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、电流等电学量,或转换为电路的通断。我们把这种元件叫做传感器。它的优点是:把非电学量转换为电学量以后,就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
教师提问:实验1中的干簧管是怎样的传感器,实验2音乐茶杯中所用的元件又是怎样的传感器?
学生回答:干簧管是一个能感受磁场的传感器,音乐茶杯中所用的元件是能感受光照强度的传感器。
教师介绍:数字化信息系统实验室(Digital Information System Laboratory,简称:DISLab)
就是由“传感器+数据采集器+实验软件包+计算机”构成的新型实验系统。该系统成功克服了传统物理实验仪器的诸多弊端,有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合,在实验上收到了许多意想不到的成功。
投影展示:
图3 DISLab系统构成
演示实验3:通过朗威DISLab数据采集器、位移传感器来观察简谐振动图象。
图4 弹簧振子实验装置图
高中物理必备知识点 传感器及其工作原理
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