4传感器的应用实验
整体设计
教学分析
传感器在实际应用中，大多情况是用来完成一定控制任务的，本节使用常见的少量电子元器件，组装实用的光控开关和温度报警电路。目的是使学生动手体会传感器的应用，培养组装和调试电子电路的能力。本实验可行性强，电路简单，容易操作，元件可以反复使用。实验使用的元器件符合现在市场发展水平，教学理念先进，用集成数字电路实现控制功能。能够帮助学生了解现在电子行业的发展层次，加强理论联系实际，树立学以致用的教育理念。
教学目标
1．识别各种晶体管、逻辑集成电路块、集成电路实验板，知道各种元器件的性能和引脚关系。
2．了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关。
3．了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器。
4．通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。
5．培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主、实践为重的素质教育理念。
教学重点难点
1．传感器的应用实例。
2．由门电路控制的传感器的工作原理。
教学方法与手段
PPT课件；演示实验；讲授。
课前准备
教学媒体
斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻。
知识准备
介绍发光二极管、74LS14集成电路块、集成电路实验板(面包板)等元件的功能和作用，以及如何识别这些元件的外部引脚。
教学过程
导入新课
[事件1]
教学任务：创设情景，导入新课。
问题展示：上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器。
思考并回答：电饭锅、测温仪、鼠标器、火灾报警器。
导入新课
随着人们生活水平的提高，传感器在工农业生产中的应用越来越广泛，如走廊里的声、光控开关，温度报警器，孵小鸡用的恒温箱，路灯的自动控制，银行门口的自动门等，都用到了传感器。传感器的工作离不开电子电路，传感器只是把非电学量转换成电学量，对电学量的放大、处理均是通过电子元件组成的电路来完成的。
这节课我们就来动手组装光控开关或温度报警器。
推进新课
[事件2]
教学任务：相关元件的作用功能及其工作原理。
师生活动：
在我们学习这些知识之前，先要学习一些相关的元件的作用、功能及其工作原理。
1.发光二极管
发光二极管
发光二极管简称为LED，如下图所示。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入N区的空穴和由N区注入P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
[演示]
实验
检测发光二极管
按照图1连接电路使发光二极管工作，电源为3 V的电池组，串联的限流电阻R可取220 Ω或270 Ω，接通开关，二极管就会发光，这时通过它的电流约为几毫安。如果将电源改为V，二极管就不发光了，因为这类发光二极管正向导通电压大于V。
发光二极管的工作电路用欧姆表检测发光二极管
观察与描述：学生观察实验，逐一描述实验现象，其他学生补充和修正。
思考：正向导通电压是多少？实验中为何要串联一电阻R?
学生预测：正向导通电压大于V，普通发光二极管工作电流只需要几毫安，最大不得超过10 mA。过大的电流会损坏发光二极管，因此，在使用时必须串联合适的限流电阻R。
总结：(1)二极管具有单向导电性。
(2)发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管工作电流只需要几毫安，最大不得超过10 mA，正向导通电压大于V。
随堂练习1：①普通二极管具有导电性，在电子电路中有多种运用，在用多用电表欧姆挡测量二极管的正向导通电阻时，黑表笔应接二极管的极，若发现阻值较大，则与黑表笔接触的是二极管的极。
②发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将能转化为能。
答案：①单向阳阴②电光
2．晶体三极管
晶体三极管是电子电路的核心元件，具有电流放大作用。其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如下图所示，从三个区引出相应的电极，分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区“发射”的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里；NPN型三极管发射区“发射”的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。发射极箭头指向也是
PN结在正向电压下的导通方向。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
总结：(1)三极管具有电流放大作用。
(2)晶体三极管能够将微弱的信号放大，三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。
(3)传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b 的电流对集电极c的电流起了控制作用。
随堂练习2：①晶体三极管能够把微弱的信号。常用的三极管是用和制成的，它有三个极，分别为、、。
②传感器输出的电流或电压很，用一个三极管可以放大几十倍以至上百倍。三极管的放大作用表现为的电流对的电流起了控制作用。
2．逻辑电路
逻辑电路是以二进制为原理、实现数字信号逻辑运算和操作的电路。分组合逻辑电路和时序逻辑电路。前者的逻辑功能与时间无关，即不具记忆和存储功能，后者的操作按时间程序进行。由于只分高、低电平，抗干扰力强，精度和保密性佳。广泛应用于计算机、数字控制、通信、自动化和仪表等方面。逻辑门电路包括与门，或门，非门。
(1)与门：只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1。
(2)或门：只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0。
(3)非门：当输入为0时，输出总是1；当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。
(4)斯密特电路
斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平V，而当输入端A的电压下降到另一个值V的时候，Y会从低电平跳到高电平V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号，而这正是进行光控所需要的。对于斯密特触发器的性能描述，可用下图所示的图象来描述。
随堂练习3：试判断下列各是什么门电路的真值表？各有何特点？
输入输出
A B Y
0 0 0
0 1 0
(与)__门
(或)__门
__(非)__门
3．集成电路实验板
教师介绍：
实验板由塑料制成，上下两面的结构如下图所示。板的上面有许多整齐排列的小插孔，分布在凹槽的两侧，每个孔内都有一个用来夹持元件引线的铜爪，它们由若干条形铜片按一定的规律连接起来，揭去板的下面的塑料膜，就能看清楚。其中标有X的一行小孔是用整条铜片连通的，通常用来连接电源的正极，标有Y的一行小孔也是用整条铜片连通的，通常用来连接电源的负极(接地端)。其余的孔则是每五个为一组纵向连通，例如第一列的A、B、C、D、E五个孔连通，F、G、H、I、J五个孔连通。
使用实验板时，集成电路要跨在凹槽之上，让它两侧的引脚分别插入E、F等孔。其余的元件按照电路的结构插入合适的孔中，并且让应该连接在一起的引脚插入同一组的五个孔就可以了，不需要焊接，也不需要接线柱。
[事件3]
教学任务：实验1——光控开关
师生活动：
甲
问题展示：(PPT投影)如图所示光控电路，用发光二极管LED模仿路灯，RG为光敏电阻，R1的最大电阻为51 kΩ，R2为330 kΩ，试分析其工作原理。
思考并讨论：电路由哪几部分组成？
学生回答：斯密特触发器、光敏电阻、发光二极管LED模仿路灯、滑线变阻器、定值电阻。
思考并分析：组装电路图应注意些什么？
交流结果：①图甲中的接地符号表示电路的公共端，并非与大地连接。5 V电源的负极是与接地端连接的。
②在电子技术中，习惯上常用“电平”来描述逻辑电路的输入端和输出端的状态。其实，电平值就是某个端点与“地”之间的电压。
③因为控制门电路的逻辑状态的物理量是输入端的电平，而不是电流或电阻，所以要将电阻R1与光敏电阻RG组成串联分压电路，把光敏电阻因光照而发生的电阻的变化，转化为电压的变化，加到非门的输入端A。
④控制灯的亮、灭需要的是一种跳变的开关量，而光敏电阻输出的是连续变化的模拟量，所以要使用触发器把模拟信号转换为数字信号。
⑤R2是发光二极管的限流电阻，使通过它的电流不超过10 mA。
思考并讨论：电流是怎样流动的？
预测：学生难回答，感到困惑。(此电路含有门电路，表示的是逻辑关系，这部分与学生原有的认知相冲突，教师作讲解)
教师讲解：图甲是对电路的简化画法。甲图实际上各个支路的电流都构成了回路。可用下图表示，在集成块中，既流过了它本身的工作电流，又流过了通过发光二极管的电流，都从标有“GND”的引脚汇集流出，回到电源。
教师提问：请同学们试着分析一下光控电路的工作原理。
原理分析：白天，光强度较大，光敏电阻RG电阻值较小，加在斯密特触发器A端的电压较低，则输出端Y 输出高电平，发光二极管LED不导通；当天色暗到一定程度时，RG的阻值增大到一定值，斯密特触发器的输入端A的电压上升到某个值V)，输出端Y突然从高电平跳到低电平，则发光二极管LED导通发光(相当于路灯亮了)，这样就达到了使路灯天明熄灭，天暗自动开启的目的。
互助合作：学生分小组根据电路图连接实物图。(培养学生的动手能力，教师巡回指导)
功能预测：连接完毕后，教师可让学生自行检测其作品是否能实现预期功能。
思考讨论：要想在天色更暗时路灯才会亮，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？
交流结果：应该把R1的阻值调大些，这样要使斯密特触发器的输入端A电压达到某个值(如V)，就需要RG 的阻值达到更大，即天色更暗。
实验验证：学生再次动手做实验，验证分析的结果。(体验成功的喜悦)
思维拓展：(PPT投影)在下图中，用白炽灯模仿路灯，为何要用到继电器？
分析交流：由于集成电路允许通过的电流较小，要用白炽灯泡模仿路灯，就要使用继电器来启闭工作电路。
提出问题：J是什么？Ja是什么？
学生预测：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”。
深入探究：(PPT投影)如下图所示电磁继电器工作电路，图中虚线框内即为电磁继电器，D为动触点，E为静触点。试分析电磁继电器的工作原理。
学生分析：当线圈A中通电时，铁芯中产生磁场，吸引衔铁B向下运动，从而带动触点D向下与E接触，将工作电路接通；当线圈A中电流为零时，电磁铁失去磁性，衔铁B在弹簧作用下拉起，带动触点D与E分离，自动切断工作电路。
问题拓展：说明控制电路的工作原理。
学生分析：天较亮时，光敏电阻RG阻值较小，斯密特触发器输入端A电势较低，则输出端Y输出高电平，线圈中无电流，工作电路不通；天较暗时，光敏电阻RG电阻增大，斯密特触发器输入端A电势升高，当升高到一定值，输出端Y由高电平突然跳到低电平，有电流通过线圈A，电磁继电器工作，接通工作电路，使路灯自动开启；天明后，RG阻值减小，斯密特触发器输入端A电势逐渐降低，降到一定值，输出端Y突然由低电平跳到高电平，则线圈A不再有电流，则电磁继电器自动切断工作电路的电源，路灯熄灭。
[事件4]
教学任务：实验2——温度报警器(热敏电阻式报警器)
师生活动：
创设问题：上一节我们学习了火灾报警器，它是利用烟雾对光的散射作用，使火灾发出的光引起光敏电阻的
阻值变化，从而达到报警目的的。这种设计其敏感性是否值得怀疑，你想过吗？既然发生火灾时，环境温度要升高，我们能不能用温度传感器来做成火灾报警器呢？
学生预测：小组分工、讨论并交流结果。
交流结果：(PPT投影)温度报警器的工作电路，如图所示。
思考讨论：电路由哪几部分组成？
学生回答：斯密特触发器、热敏电阻、蜂鸣器、变阻器、定值电阻。
教师提问：请同学们试着分析一下温度报警器的工作原理。
原理分析：常温下，调整R1的阻值使斯密特触发器的输入端A处于低电平，则输出端Y处于高电平，无电流通过蜂鸣器，蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻RT阻值减小，斯密特触发器输入端A电势升高，当达到某一值(高电平)，其输出端由高电平调到低电平，蜂鸣器通电，从而发出报警声，R1的阻值不同，则报警器温度不同。
互助合作：学生分小组根据电路图连接实物图如图所示。
功能预测：连接完毕后，教师可让学生自行检测其作品是否能实现预期功能。(教师巡回指导)
思考讨论：要使热敏电阻在感测到更高的温度时才报警，应该把R1的阻值调大些还是调小些？为什么？
交流结果：应该减小R1的阻值。R1阻值越小，要使斯密特触发器输入端达到高电平，则热敏电阻阻值要求越小，即温度越高。
实验验证：学生再次动手验证分析的结果。(体验成功的喜悦)
[事件5]
教学任务：学以致用，解决实际问题。
师生活动：
实例探究：(PPT投影)现有热敏电阻、电炉丝、电源、电磁继电器、滑动变阻器、开关和若干导线，如下图所示，试设计一个控温电路，要求温度低于某一温度时，电炉丝自动通电供热，超过某一温度时，又自动断电，画出电路图，说明工作原理。
解析：(PPT投影)
(1)电路图如下图所示：热敏电阻R1与滑动变阻器及电磁继电器构成低压控制电路。
(2)工作过程，闭合S，当温度低于设计值时，热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流不能使它工作，K接通电炉丝加热，当温度达到设计值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流，K断开，电炉丝断电，停止加热，当温度低于设计值，又重复前述过程。
课堂小结
[事件6]
教学任务：(PPT投影)引导学生小结本节课的学习活动。
布置作业
1．复习本节教材。
2．完成课本课后问题与练习。
板书设计
4传感器的应用实验
1．二极管的特点和作用：单向导电性，发光二极管不但能单向导电，还能发光。
2．三极管的特点和作用：能放大微弱的电流。
3．斯密特触发器的特点和作用：触发器其实由6个非门电路组成。
4．斯密特触发器的应用：光控电路，温度报警器。
备课资料
实验参考资料
1．微型电位器(可调电阻器)
教科书图照片中的电阻器，就是一种微型电位器，可以插在面包板上使用。它有三个引脚，两侧的引脚接到电阻体(附着在绝缘物上的圆弧形碳膜)的两端，中央的引脚接到滑动片上，用小螺丝刀旋动圆形金属片中间的一字形窄孔，就可以改变滑动片在电阻体上接触的位置，从而改变中央与任意一侧这两个引脚之间的电阻值。
2．蜂鸣器(微型直流音响器)
实验2中使用的蜂鸣器其实是一种微型直流音响器。它的外形如图1所示，黑色的塑料外壳很小巧，直径只有十几毫米，高度在十毫米左右。顶部开圆孔使声音传出，底部有两根引脚连接电源，其中长脚要接电源的正极。YMD12095Ⅰ型自带音源，接通电源时，就会发出连续的声音，频率约2 000 Hz。它的发生器相当于一个动圈式耳机，由装在音响器内部的集成音频振荡和放大电路来驱动。它的工作电压分为、3、6、9、12 V五种，本实验可以选用3 V或6 V的。
图1
图2
3．微型电磁继电器
实验1的图中，使用了微型电磁继电器。实验选用的是型号为JRC21F或(HRS1HS)的，它的引脚的直径和间距适合插在面包板上。工作电压分几种，本实验选用5 V的。这种继电器是密封的，内部电磁铁的线圈电阻约为120 Ω，工作电流约为40 mA，并且具有一组转换型触点，触点允许通过的最大直流电流为1 A。外形和引脚的功能如上图2所示，引脚2、5间为线圈，1与6在内部接通，4、6间为常开型触点，1、3间为常闭型触点，实验时要照此连接。
传感器在高中物理实验中的应用 摘要：新课改背景下，物理学习对物理实验的要求越来越高，强调要让学生 真正接触实验，并从中学会知识的应用。因此，信息技术越来越多地被运用到实 验教学中，尤其是传感器。传感器能展示教师无法亲自演示的实验，也可以减少 实验的误差。同时，传感器的使用能让学生获得更好的实践体验，提升学生的综 合素质。 关键词：传感器的应用；高中物理实验；小球碰撞实验 引言 物理实验中引入传感器的测量方法已势在必行，这不仅成为信息技术与物理 课程融合的需求，也为教育手段的现代化提供了契机。与此同时，传感器进入物 理实验中能对学生创造性思维能力的培养有一定的帮助作用。 1．传感器 传感器是一种非电量与电量间的转换和检测的装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出， 以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点有： 微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。通常根据其基本感知功 能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏 元件、放射线敏感元件、色敏元件和Ｐ未敏元件等十大类。由此可见传感器应用 的范围很广，因此在物理实验教学领域，其技术手段也需要不断更新，如：力、热、声、光、磁转换成便于测量的电学量，并能放大、传输、储存、显示或做出 必要的控制输出信号。 2.高中物理教学的不足 2.1物理教学的资源欠丰富
随着新课改的不断深入实施，物理教材也同步在更新，而且不同地方所使用 的物理教材也有所不同，并且也有一些不足。从物理教材所涉及的知识面来看， 受到一定限制，教学资源并不十分丰富。 2.2学生的主体地位并没有充分显现出来 受传统教学模式的影响，在物理课堂上教师仍然是以自我为中心开展教学， 一味地进行知识的灌输与“填鸭”，导致学生的学习处于被动状态，并没有真正 做到自主学习、自主探究。被动接受知识不利于学生的思维发展，由此也降低了 学生的学习效率，导致学生对物理学习产生一定的畏难情绪。基础较差的学生应 该制订合理的预习及学习计划，但是在实践中发现，极少有学生自觉地制订相关 的课程预习以及学习计划，这也使原本基础就差的学生对物理课程的学习无法适应。在作业方面，学生完成情况不佳，有的甚至出现抄袭现象，使教师了解不到 学生的学习情况，无法做到以学定教，因此也影响了教学的顺利开展。 2.3教学模式较为单一，教师着重以讲解为主 机械、单调的教学模式无法调动学生学习的积极性，不利于学生理解抽象的 物理知识，也很难实现教学目标。教师教学模式单一的原因，一方面是教学观念 未曾更新与转变，另一方面在于教师自身的专业素质不高。一些教师忽视了学生 的讨论环节，以及对学生自主思考、学习能力的培养。作业布置上也未能深入进 行探究，所布置的作业并不能体现差异性，无法满足学生各自的需求。过于简单 或太难的作业，无形中都会降低学生的学习积极性及兴趣。 3．传感器应用于高中物理实验教学的优势 3.1使实验过程直观可视 在传统教学模式下的物理学习中，有些实验过程不能够直观地展现出来，教 师往往采用口头讲解，或者借助多媒体设备进行动画演示。对学生而言，理解这 些实验就要借助理解力与想象力，在脑海中想象实验过程，但这样的教学无法保 证学生充分理解相关知识。教师运用传感器开展实验教学，能使实验过程可视化，能让学生直观地看到实验现象，能计算、分析并展示实验数据及整体趋势和变化，
高中物理《传感器的应用实验》教案转载 一、教材分析 本节继第三节介绍四种传感器的应用实例之后，再进一步拓展学生的视野，提高学生的认识和分析能力以及动手能力，并通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 二、教学目标 1．知识目标： （1）、知道二极管的单向导电性和发光二极管的发光特性。 （2）、知道晶体三极管的放大特性。 (3)、掌握逻辑电路的基本知识和基本应用。 2．能力目标： 通过实验的方法，让学生在组装和调试中，更为深入地认识传感器的应用。 3．情感、态度和价值观目标： 培养学生的学习兴趣，倡导以创新为主，实践为重的素质教育理念。 三、教学重点难点 重点：传感器的应用实例。 难点：由门电路控制的传感器的工作原理。 四、学情分析 我们的学生属于理解较差，动手能力不好，尽量让学生多动手，必要时需要教师指导并借助动画给予直观的认识。 五、教学方法 PPT课件，演示实验，讲授 六、课前准备 1．学生的学习准备：预习新课，初步把握实验原理及方法步骤。 2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，课前准备好斯密特触发器或非门电路，二极管，三极管，蜂鸣器，滑线变阻器，热敏电阻，光敏电阻等材料用具。 七、课时安排：1课时 八、教学过程 （一）预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。 （二）情景导入、展示目标。 上节课我们学习了温度传感器、光传感器及其工作原理。请大家回忆一下我们学了哪些具体的温度、光传感器？
学生思考后回答：电饭锅，测温仪，鼠标器，火灾报警器 这节课我们将结合简单逻辑电路中的知识学习由门电路以及传感器控制的电路问题。（三）合作探究、精讲点拨。 探究一：（！）普通二极管和发光二极管 1、二极管具有单向导电性 2、发光二极管除了具有单向导电性外，导电时还能发光，普通发光二极管使用磷化镓或磷砷化镓等半导体材料制成，直接将电能转化为光能，该类发光二极管的正向导通电压大于1.8V。 （2）晶体三极管 1、三极管具有电流放大作用。 2、晶体三极管能够将微弱的信号放大，晶体三极管的三个极分别是发射极e，基极b和集电极c。 3、传感器输出的电流和电压很小，用一个三极管可以放大几十倍或几百倍，三极管的放大作用表现为基极b的电流对集电极c的电流起了控制作用。 （三）逻辑电路 逻辑门电路符号图包括与门，或门，非门， 1．与逻辑 对于与门电路，只要一个输入端输入为0，则输出端一定是0，只有当所有输入端输入都同为1时，输出才是1. 2．或逻辑 对于或门电路，只要一个输入端输入为1，则输出一定是1，反之，只有当所有输入端都为0时，输出端才是0. 3.非门电路 对于非门电路，当输入为0时，输出总是1，当输入为1时，输出反而是0，非门电路也称反相器。 4.斯密特电路： 斯密特触发器是特殊的非门电路，当加在它的输入端A的电压逐渐上升到某个值1.6V时，输出端Y会突然从高电平调到低电平0.25V，而当输入端A的电压下降到另一个值的时候0.8V，Y会从低电平跳到高电平3.4V。斯密特触发器可以将连续变化的模拟信号转换为突变的数字信号。而这正是进行光控所需要的。 探究点二：应用实例 1、光控开关 电路组成：斯密特触发器，光敏电阻，发光二极管LED模仿路灯，滑线变阻器，定值电阻，电路如图所示。
传感器在高中物理实验中的应用 摘要：物理实验教学是新学科的要求，也是物理教学的重要阶段。在这一过 程中，不仅培养学生学习物理的兴趣，而且培养学生的认真观察，培养自己的分 析比较、判断、总结和提高自身综合素质的习惯，都是有益的。因此，实验物理 教学在实施注重培养学生创新精神和实用技能的优质教育方面发挥着独特和不可 替代的作用。 关键词：传感器；高中物理实验；应用策略 引言 随着新客户的到来，物理学习越来越多，强调了学生真正参与实验和学习知 识应用的重要性。因此，信息技术越来越多地用于实验教学，特别是在传感器中。传感器显示教师自己无法进行的实验，并降低误差率。传感器的使用使学生能够 改善体验，提高学生的素质。 一、高中物理实验教学的现状 （一）没有得到足够的重视 从实际情况来看，虽然很多教师都知道物理实验教学的重要性，知道实验对 学生物理学习能力提升有很大的帮助。但是，在应试教育理念的影响下，还是有 部分学校和教师过于关注学生的物理卷面成绩。因此，在日常教学过程中，就会 过多地去关注学生对于课本理论知识的理解和掌握，却没有在课堂教学中充分重 视实验教学。这样一来就导致学生的实践能力无法得到提升，使学生对于物理实 验操作不是很理解，就会在很大的程度上影响到学生的物理学习情况。 （二）教学方法单一 我国当前的教育环境普遍存在教师教学风格沉闷、教学方法单一的情况,导 致课堂氛围枯燥无趣。高中生的学业压力较大,枯燥乏味的课堂学习更无法吸引
学生的兴趣,教师要把握好学生的青春发育阶段,利用学生的兴趣和活泼好动的特点,加强引导,提高学生的自控力,学生对一些未知的事情充满好奇,教师如果不能 加强引导,学生的课堂注意力难以集中,导致听课效率不高,也影响着教学效率,不 利于学生夯实基础,为今后的物理学习埋下隐患。物理作为连续性学习很强的学科,需要打好基础,由浅入深。除此之外,一些教师没有多角度思考问题,只是一味 地注重知识的灌输和讲解,没有考虑学生的听课效果和理解程度,更没有针对学生 学习情况改变教学技巧,这是忽略学生作为课堂主体的一种表现。 二、什么是传感器及其优点 在实施新教程的过程中，传感器作为一种新的教学工具被引入了高中物理课堂，这是一种新的实验方法。传感器是一种可将物理或化学尺寸转换为更好使用 的遥测信号的装置。传感器在某种程度上类似于人类的五种感官，其主要任务是 获取信息。在进行物理实验时，传感器能够感觉到压力、温度、湿度、位移、速度、流量、声速、光照强度等不是电化学性质的，并将其转化为电压、电流、电 阻等的电能量，同时可以增强、传输或控制。与我们每天使用的仪器相比，我们 还可以用传感器可视化实验，让学生更好地了解他们学到的物理概念。此外，传 感器冻结临时现象，使学生更好地了解物理特性。传感器还可以利用其可放大的 功能使微观现象更加直观，使学生更好地了解实验过程中的微观变化。在整个实 验过程中，学生花更多的时间进行自己的实验，教师花更多的时间在课堂上学习。因此，传感器的使用可以提高学生对物理实验的兴趣，或者在一定程度上激活教 学率，当然也能提高学习效率。 三、传感器在高中物理实验中的应用策略 （一）运用传感器技术使实验过程可视化，帮助学生理解物理概念 物理学是一门实验科学，所有的概念和规则都以实验为基础。物理实验教学 的成功表明，学生“看到现象”对实验的成功至关重要。如果传统实验只能很难 表示物理现象和过程，则可以使用传感器技术直观地显示实验，以便于学生理解 物理概念。
人教版高中物理选修3-2复习素材：第六章传感器知识点总结 第六章传感器知识点 6.1传感器及其工作原理 一、什么是传感器 1、传感器是指这样一类元件： 它能够感知诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并把它们按照一定的规律转化成电压、电流等电学量，或转化为电路的通断。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。 2、传感器的工作原理： 非电学量敏感元件转换器件转换电路电学量 二、光敏电阻（光电传感器） 特性：光敏电阻对光敏感。当改变光照强度时，电阻的大小也随着改变。一般会随着光照强度的增大而电阻值减小。光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。 三、热敏电阻和金属热电阻（温度传感器） 热敏电阻或金属热电阻：把温度这个热学量转换为电阻这个电学量。 电容式传感器（位移传感器）：能够把物体位移这个力学量转换为电容这个电学量。 四、霍尔元件（磁传感器） 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量。因此，我们可以把霍尔元件放置在某一未知的磁场中，通过测定霍尔电压U 的变化得知该磁场磁感应强度的变化。 6.2传感器的应用 一、传感器应用的一般模式
传感器输出的电信号相当微弱，难以带动执行机构去实现控制动作，因此要把这个电信号放大。如果要远距离传送，可能还要把它转换成其他电信号以抵御外界干抗。 二、力传感器的应用——电子秤 应变片发生形变时其电阻随之发生变化，在恒定电流下，应变片是把形变这个力学量转换为电压这个电学量。 三、温度传感器的应用——电熨斗 电熨斗也装有双金属片温度传感器。这种传感器的作用是控制电路的通断。 四、温度传感器的应用——电饭锅 电饭锅中也应用了温度传感器，它的特点是:常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103℃时，就失去了铁磁性，不能被磁体吸引了。这个温度在物理学中称为该材料的“居里温度”或“居里点”。 五、光传感器的应用——火灾报警器 利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器 6.3实验：传感器的应用 实验1 光控开关 1、斯密特触发器：符号： 特性：可以将连续变化的模拟信号转换成突变的数字信号。 电平：某个端点与“地”之间的电压。 2、光控开关 3、电磁继电器的工作原理 实验2 温度报警器 附录：一些元器件的原理和使用要点 一、晶体管 ①普通二极管：具有单向导电性，在电子电路中有多种运用。 ②发光二极管： 除了具有单向导电性外，导电时还能发光，用磷镓或磷砷化镓 等半导体材料制成，直接将电能转化为光能。
传感器（原理及典型应用） 【学习目标】 1．知道什么是传感器，常见的传感器有哪些。 2．了解一些传感器的工作原理和实际应用。 3．了解传感器的应用模式，能够运用这一模式去理解传感器的实际运用。 4．了解传感器在生活、科技中的运用和发挥的巨大作用。 【要点梳理】 要点一、传感器 1．现代技术中，传感器是指这样一类元件：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，或转化为电路的通断。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。 2．传感器原理 传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的通常是电学量，如电压值、电流值、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，通常要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作。传感器原理如下图所示。 3．传感器的分类 常用传感器是利用某些物理、化学或生物效应进行工作的。根据测量目的不同，可将传感器分为物理型、化学型和生物型三类。 物理型传感器是利用被测量物质的某些物理性质（如电阻、电压、电容、磁场等）发生明显变化的特性制成的，如光电传感器、力学传感器等。 化学型传感器是利用能把化学物质的成分、浓度等化学量转换成为电学量的敏感元件制成的。 生物型传感器是利用各种生物或生物物质的特性做成的，用以检测与识别生物体内化学成分的传感器，生物或生物物质主要是指各种酶、微生物、抗体等，分别对应酶传感器、微生物传感器、免疫传感器等等。 要点二、光敏电阻 光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换为电阻大小这个电学量，一般随光照的增强电阻值减小。 要点诠释：光敏电阻是用半导体材料制成的，硫化镉在无光时，载流子（导电电荷）极少，导电性能不好，随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好。 要点三、热敏电阻和金属热电阻 1．热敏电阻 热敏电阻用半导体材料制成，其电阻值随温度变化明显。如图为某一热敏电阻的电阻—温度特性曲线。
山东省德州市乐陵一中高中物理 6.2 传感器的应用学案 新人教版 选修3-2 【学习目标】 1.了解传感器应用的一般模式； 2.理解电子秤、话筒、电熨斗的工作原理。 3.通过实验结合物理学的知识，探究电子秤、话筒、电熨斗等的工作原理，从而了解 力传感器、声传感器和温度传感器的一般应用，进一步总结出传感器应用的一 般模式。 【学习重点】：各种传感器的应用原理及结构。 【学习难点】：各种传感器的应用原理及结构。 【学习过程】： 问题：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件各是把什么物理量转化为电学量的元件？ 一．传感器应用的一般模式 二．传感器应用实例 1. 力传感器的应用——电子秤 问题1：电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？ 问题2：简述力传感器的工作原理。 问题3：应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？ 2．声传感器的应用——话筒 问题1：话筒的作用是什么？
问题2：说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。 问题3：说明电容式话筒的工作原理和工作过程。这种话筒的优点是什么？ 问题4：驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？ 驻极体话筒利用了电介质的现象：将电介质放入电场中，在前后两个表面上会分别出现与的现象．某些电介质在电场中被极化后，去掉外加电场，仍然会长期保持被极化的状态，这种材料称为． 3.温度传感器的应用——电熨斗 问题1：常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？当温度过高时，双金属片将怎样起作用？ 问题2：熨烫棉麻衣物和熨烫丝绸衣物需要设定不同的温度，这是如何使用调温旋钮来实现的？ 例：用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度．该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个由力敏电阻组成的压力传感器．用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg的滑块可无摩擦滑动，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出．现将装置沿运动方 向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后．汽车静止时，传感器a、b在的示数均为 10 N（取g=10 m／s2）． （1）若传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，求此时汽车的加速度大小和方向． （2）当汽车以怎样的加速度运动时，传感器a的示数为零．
3实验:传感器的应用 [学习目标］ 1。识别逻辑集成电路块、集成电路实验板,通过练习电子电路的组装，获得对自动控制电路设计的感性认识．2.了解光控开关电路及控制原理，会组装光控开关. 3.了解温度报警器及控制原理，会组装温度报警器． 一、实验原理和方法 1.光控开关 (1)电路如图所示． （２)斯密特触发器的工作原理：斯密特触发器是一个性能特殊的非门电路,当加在它的输入端A 的电压逐渐上升到某个值(1．６Ｖ）时,输出端Y会突然从高电平跳到低电平（0。２5Ｖ）,而当输入端A的电压下降到另一个值的时候(0.8 V）,Y会从低电平跳到高电平(3。4Ｖ)．（3）光控开关的工作原理:白天,光照强度较大，光敏电阻ＲG阻值较小,加在斯密特触发器输入端A的电压较低,则输出端Y输出高电平，发光二极管ＬEＤ不导通；当天暗到一定程度时，ＲG阻值增大到一定值,斯密特触发器的输入端Ａ的电压上升到１．6 Ｖ，输出端Y突然从高电平跳到低电平,则发光二极管LED导通发光(相当于路灯)，这样就达到了使路灯天明自动熄灭，天暗自动开启的目的． 2．温度报警器 (1)电路如图所示． (2)工作原理：常温下，调节R1的阻值使斯密特触发器输入端A处于低电平,则输出端Ｙ处于高电平，无电流通过蜂鸣器,蜂鸣器不发声；当温度升高时，热敏电阻R T ﻬ阻值减小，斯密特触发器输入端A的电压升高,当达到某一值（高电平)时,其输出端Y由高电平跳到低电平,蜂鸣器通电，从而发出报警声.R1的阻值不同,则报警温度不同,可以通过调节R１来调节蜂鸣器的灵敏度． 二、实验器材 1．光控开关实验 斯密特触发器、发光二极管、二极管、继电器、灯泡(6 V,０。３ A)、可变电阻R1(最大阻值51
教学课题：传感器及其工作原理 一．教学目标 【知识和技能】 1、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； 2、知道传感器中常见的三种敏感元件光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件及其它们的工作原理。 3、了解传感器的应用。 【过程和方法】 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。 【情感、态度、价值观】 1、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。 2、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】：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。 二．教学重点、难点 重点：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。 难点：分析并设计传感器的应用电路。 三．教学仪器 干簧管，磁铁，光敏电阻、热敏电阻演示仪、传感器简单应用实验盒、万用表。 四．教学方法 实验、探究、讨论 五．教学过程 引入 一、引入新课 从上世纪八十年代起，国际上出现了“传感器热”，传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。本课的设计思路是通过对实验的观察、思考和探究，了解什么是传感器，传感器是如何将非电学量转换成电学量的，传感器在生产、生活中有哪些具体应用，为学生利用传感器制作简单的自控装置作一铺垫。教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生感受传感器的巨大作用，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。 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。 新课 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。 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
教学资料参考范本 【2019-2020】高中物理第6章传感器3实验：传感器的应用 练习新人教版选修3_2 撰写人：__________________ 部门：__________________ 时间：__________________
1．斯密特触发器的特点：当输入端电压逐渐上升到某一个值(1.6 V)时，输出端会突然从________跳到____________，当输入端电压下降到另一个值(0.8 V)时，输出端会从________跳到__________．2．下列说法中正确的是( ) A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻 B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻 C．机械式鼠标中的传感器接收到连续的红外线，输出不连续的电脉冲 D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现低电阻状态，有烟雾时呈现高电阻状态 3．某市为了节约能源，合理适时地使用路灯，要求夜晚亮、白天熄，利用半导体的某种特性制成自动点亮、熄灭的装置，实现了自动控制．这是利用半导体的( ) A．压敏性 B．光敏性 C．热敏性 D．三种特性都利用了 【概念规律练】 知识点传感器的应用实验 1．如图1所示的光控电路用发光二极管LED模拟路灯，RG为光敏电阻．A为斯密特触发器输入端，在天黑时路灯(发光二极管)会点亮．下列说法正确的是( )
图1 A．天黑时，Y处于高电平 B．天黑时，Y处于低电平 C．当R1调大时，天更暗时，灯(发光二极管)点亮 D．当R1调大时，天较亮时，灯(发光二极管)就能点亮 2．如图2是温度报警器电路示意图，下列关于此电路的分析正确的是( ) 图2 A．当RT的温度升高时，RT减小，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声 B．当RT的温度升高时，RT减小，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声 C．当增大R1时，A端电势升高，Y端电势降低，蜂鸣器会发出报警声 D．当增大R1时，A端电势降低，Y端电势升高，蜂鸣器会发出报警声 【方法技巧练】 自动控制电路的分析及设计技巧
人教版高中物理选修2课件 6.4 传感器的应用实验PPT课件.rar 6.4 传感器的应用实例PPT课件.rar 6.4 传感器的应用和简单设计2.rar 6.4 传感器的应用和简单设计1.rar 6.3 传感器的应用（二）PPT课件.rar 6.2 传感器的应用（一）PPT课件.rar 6.1 传感器及其工作原理PPT课件2.rar 6.1 传感器及其工作原理PPT课件1.rar 5.5 远距离输电PPT课件3.rar 5.5 远距离输电PPT课件2.rar 5.5 远距离输电PPT课件1.rar 5.4 变压器PPT课件2.rar 5.4 变压器PPT课件1.rar 5.3 电感和电容对交变电流的影响2.rar 5.3 电感和电容对交变电流的影响1.rar 5.2 描述交流电的物理量PPT课件2.rar 5.2 描述交流电的物理量PPT课件1.rar 5.1 交变电流PPT课件3.rar 5.1 交变电流PPT课件2.rar 5.1 交变电流PPT课件1.rar
4.7 涡流PPT课件2.rar 4.7 涡流PPT课件1.rar 4.6 互感和自感PPT课件2.rar 4.6 互感和自感PPT课件1.rar 4.5 感生电动势和动生电动势2.rar 4.5 感生电动势和动生电动势1.rar 4.4楞次定律PPT课件2.rar 4.4楞次定律PPT课件1.rar 4.3 法拉第电磁感应定律PPT课件2.rar 4.3 法拉第电磁感应定律PPT课件1.rar 4.2探究电磁感应的产生条件PPT2.rar 4.1划时代的发现PPT课件2.rar 4.1划时代的发现PPT课件1.rar
传感器在高中物理新课程教学中的应用 在新课程的实施过程中，随着教学手段现代化发展，传感器作为一类新的教学仪器、一种新的实验方法进入了高中物理课堂，部分学校还配置了以传感器和计算机为基础，实现信息技术与实验教学相结合的数字化实验室。 物理是一门以实验为基础的科学，《高中物理课程标准》指出：“突出物理学科特点，发挥实验在物理教学中的重要作用，物理实验是高中物理教学中的重要内容。教师应该积极开发适合教学的实验项目，充分利用实验资源做实验。鼓励教师将电子计算机等多媒体技术应用在物理实验中……”。建构主义学习理论和教学理论认为，学生是知识意义的主动构建者，教师是教学过程的组织者和指导者，意义建构的帮助者和促进者，教材所提供的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象，媒体也不再是帮助教师传授知识的手段、方法，而是用来创设情境、进行协作学习和会话交流，即作为学生主动学习和协作式探索的认知工具。显然新课程标准理念下的物理实验教学，改革了物理实验教学的目标和性质，因此，必须相应地改革实验教学的内容和形式。数字化实验以真实实验为基础，通过各种传感器替代传统的仪表，将实验数据采集之后交由计算机分析处理，能够更加清晰、明确地展示现象，帮助学生建立物理模型，得出物理规律。
在物理课堂教学中，有许多物理实验的完成是瞬时的，现象是单一的，学生很难观察清楚；有的实验受条件的限制，现象不够清晰或者无法在课堂上进行，而这些实验现象中往往蕴含着丰富的信息和深刻的物理规律，对学生知识的构建有很好的作用。传感器进入中学物理实验室，不仅成为信息技术与物理教学相结合、教育手段现代化的一个新的突破口，而且还能突出物理学科重实际、重应用的特点，对培养学生实践动手能力，激发学生学习物理的兴趣,提高综合素质和发展创新思维有着重要的作用。下面就笔者采用传感器所做实验的一些经验与大家分享，体会其相比传统的实验器材所带来的优势。 1 运用传感器可以使传统实验器材无法演示的实验成为可能 在《磁场》这一章中讲到磁感应强度时，由于磁感应强度本身是一个比较抽象的物理概念，在传统中学物理实验设备中，没有器材能很方便地测量磁感应强度，所以给学生的学习带来了很大的困难。现在有了磁感应传感器，就可以用它很方便地测量磁感应强度。实验过程如下：把磁感应传感器和电脑相连，打开配套的软件，使磁感应传感器的测量头伸入通电线圈内部的不同位置，就可以从传感器上采集到不同位置的磁感应强度。实验演示和结果如图1所示。从图像中可以很明显的得到通电螺线管内磁场的磁感应强度的分布：中间位置磁感应强度最大，两边逐渐减弱，与课本上的磁感线分布图相吻合。
传感器在高中物理实验教学中的应用 传感器是能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号的装置。它能感受力、热、光、电、声等多种信息，并将它们换成便于测量的电学量，再进行放大、传输、储存、显示或做出必要的控制输出，便于我们数据处理。电流传感器、电压传感器、力传感器、温度传感器等代替传统实验常用测量器材有电流表、电压表、弹簧秤、水银温度计等。与传统实验仪器相比，传感器具有数据可靠优点，可以节约时间，提高课堂教学效率。 传感器与数据采集器、计算机相结合，并辅以教学软件，构成了数字化信息系统实验室（简称DISLab），通过数字化信息系统实验室（简称DISLab）突破一些传统实验室中不能做、难观察的实验。 1.运用传感器可以使实验现象更加明显直观 物理是一门实验学科，许多物理概念规律的推导都需要借助实验获得，帮助学生理解。进入高中阶段后，物理知识更加抽象，实验更复杂，所用仪器多，处理数据过程繁琐。电流、微电流、电压、压强、温度、声波、位移、力、磁、光电门等多种传感器可以代替传统测量元件，完成力、热、光、电、磁等多种物理量的测量。摩擦力是生活中常见的一种力，学生很容易认识它，教师在讲解时多采用弹簧秤拉静止在水平面上的物体，让大家认识静摩擦力的大小，通过弹簧秤匀速拉动物块测滑动摩擦力的大
小，但是在讲解静摩擦力与滑动摩擦力大小的关系时，传统实验用弹簧秤很难观察，因为由静摩擦力变为滑动摩擦力的过程，力的大小变化并不明显，学生不易观察。但是通过传感器，再连接数据采集器，可以直接把摩擦力变化输入电脑，并绘制成图像，使所有学生都清晰地认识到：最大静摩擦力大于滑动摩擦力。 又如学习《简谐运动》这一节时，传统处理模式是教师直接告诉学生弹簧振子的振动图像，并不是学生直接观察到的，学生只能默默接受。新课标的理念强调发挥学生的主观能动性，让学生发现新知识。如果我们将传感器技术直接运用于本实验，将位移传感器接收模块固定在支架上，连接到数据采集器第一通道；将位移传感器发射模块两端的金属环与弹簧振子实验器上的水 平弹簧相连，并用软线将其垂直悬吊在实验器的垂直杆上。此时，位移传感器发射模块即作为弹簧使用。将位移传感器连接数据采集器，即可在电脑上输出图像。 2.运用传感器技术可以节约课堂时间，更快更精准地完成实验 传统实验由于测量数据集处理数据都比较麻烦，因此一般实验室实验都要花一节课的时间，甚至一节课都做完。由于传感器简化数据采集及数据处理过程，提高实验课的课堂教学效率。如在教学《实验：探究碰撞中的不变量》一节时，利用传统的实验室方案，单是测质量、速度等物理量就要花费5至10分钟的时间，大大浪费课堂时间，而利用光电门传感器，连接数据采集器
实验十三传感器的简单应用 【教学目的】 1、观察热敏电阻的阻值是如何随热信号而变化的。 2、观察光敏电阻的阻值是如何随光信号而变化的。 【教学重点】 热敏电阻的阻值随热信号而变化的情况。光敏电阻的阻值随光 信号而变化的情况。 【教学难点】 温度自动控制实验 【实验原理】 传感器是能将所感受到的物理量（如力、热，光、声等）转 换成便于测量的量（一般是电学量）的一类元件，其工作过程是通过 对某一物理量敏感的元件将感受到的信号按一定规律转换成便于利 用的信号，转换后的信号经过相应的仪器进行处理，就可以达到自动控制的目的。 【注意事项】 使用热敏电阻时，不要让其骤冷骤热，以免损坏。 【实验器材】 1、学生电源， 2、热敏电阻， 3、光敏电阻，3、计数器， 4、放大器， 5、烧杯2 个， 6、温度计， 7、手电筒， 8、水瓶， 9、水桶，10 电壶。 【实验步骤】
1、将热敏电阻两端与多用电表两表笔相连，接入有少量冷 水并插有温度计的烧杯中，将组装成如图所示的实验装置。 将多用电表的选择开关置于欧姆档并选择适当的倍率，观 察表盘所示热敏电阻的阻值。分若干次向烧杯中倒入开 水，，观察不同温度下热敏电阻阻值。 2、将光敏电阻和多用电表连接成如图所示的电路：将多用 电表选择开关置于电阻朱的适当倍率上，用手电筒的光照 射光敏电阻，观察电表指示的阻值。 3、观察光电计数的实验。 3、实验结论：热敏电阻的阻值随温度升高而变小，光敏电 阻的阻值有光照时阻值变小。 【实验小结】 该实验使用的电源只能用6V 的稳压电源，若改用甲电池或干电池，都会因为电流太大，而损坏放大器。 【作业布置】 设计温度自动控制装置：要求温度升高自动报警。
课后巩固提升 限时：45分钟总分：100分 一、单项选择题(每小题7分，共49分) 1．街道旁的路灯，海里的船标都要求在夜晚亮，白天熄，利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置，实行了自动把握，这是利用半导体的() A．压敏性B．光敏性 C．热敏性D．三种特性都利用 2．如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中L为含铁芯的线圈，P为可绕O点转动的铁片，K为弹簧，S为一对触头，A、B、C、D为四个接线柱．电磁继电器与传感器协作，可完成自动把握的要求．其工作方式是() A．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路串联 B．A与B接信号电压，C与D可跟被控电路并联 C．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路串联 D．C与D接信号电压，A与B可跟被控电路并联 3. 传感器可将非电学量转化为电学量，起自动把握作用，如计算机鼠标中有位移传感器，电饭煲中有温度传感器，电视机、录像机、影碟机、空调机中有光电传感器……，演示位移传感器的工作原理如图所示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的滑动触头滑动，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小，假设电压表是抱负的，则下列说法正确的是() A．物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B．物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C．物体M不动时，电路中没有电流 D．物体M不动时，电压表没有示数 4．如图所示是测定位移s的电容式传感器，其工作原理是哪个量的变化，造成其电容的变化() A．电介质进入极板的长度 B．两极板间距 C．两极板正对面积
D．电介质的种类 5. 电子打火机的点火原理是压电效应，压电片在受压时会在两侧形成电压且电压大小与压力近似成正比．现有一利用压电效应制造的电梯加速度传感器，如图所示．压电片安装在电梯地板下，电压表与压电片构成闭合回路用来测量压电片两侧形成的电压，若发觉电压表示数增大，下列说法正确的是() A．电梯确定加速上升 B．电梯确定减速下降 C．电梯加速度确定向上 D．电梯加速度确定向下 6．某电容式话筒的原理示意图如图所示，E为电源，R为电阻，薄片P和Q 为两金属极板，对着话筒说话时，P振动而Q可视为不动，在P、Q间距增大过程中() A．P、Q构成的电容器的电容增大 B．P上电荷量保持不变 C．M点的电势比N点的低 D．M点的电势比N点的高 7. 将如图所示装置安装在沿直轨道运动的火车车厢中，使杆沿轨道方向固定，就可以对火车运动的加速度进行检测．闭合开关S，当系统静止时，穿在光滑绝缘杆上的小球停在O点，固定在小球上的变阻器滑片停在变阻器BC的正中心，此时，电压表指针指在表盘刻度中心．当火车在水平方向有加速度时，小球在光滑绝缘杆上移动，滑片P随之在变阻器上移动，电压表指针发生偏转．已知，当火车向左加速运动时，电压表的指针向右偏．则：()
第3节利用传感器制作简单的自动控制装置 实验目的 1.通过练习组装电子电路，获得对自动控制电路设计的感性认识。 2.了解两个传感器的工作原理，利用传感器实现简单自动控制。 实验一门窗防盗报警装置 一、实验器材和装置 干簧管SA、继电器、发光二极管LED、电阻R、蜂鸣器H、电源(干电池6 V)、小磁体、开关 二、电路工作原理 闭合电路开关S，系统处于防盗状态。当门窗紧闭时，磁体 M靠近干簧管SA，干簧管两个簧片被磁化相吸而接通继电 器线圈K，使继电器工作。继电器的动触点c与常开触点a 接触，发光二极管LED发光，显示电路处于正常工作状态。 当门窗开启时，磁体离开干簧管，干簧管失磁断开，继电器被断电。继电器的动触点c与常闭触点b接触，蜂鸣器H发声报警。干簧管在电路中起传感器和控制开关的作用，继电器则相当于一个自动的双向开关。 三、实验操作 1.连接电路前，要先判断一下干簧管是否可以正常工作。用磁体直接靠近干簧管，观察簧片能否正常动作。 2.确定各元件可以正常工作后，按照上图所示连接电路。 3.接通电源后，将磁体靠近和离开干簧管，分别观察实验现象。 实验二光控开关 一、实验器材和装置 可调电阻R1、限流电阻R2、光敏电阻R G。 三极管VT、发光二极管LED、继电器、小灯泡L、二极管D、电源。 二、电路工作原理 1.三极管及其工作原理
晶体三极管是半导体基本元件之一，具有电流放大作用，在控制电路中常用作电子开关。本实验采用三极管配合光敏电阻完成光控开关的任务。三极管由三个电极组成，分别是发射极e，基极b和集电极c，有NPN型和PNP型两种(如图甲所示)。三极管的一个重要特性是，从基极输入一个较小的电流，就会在集电极获得较大的电流。此外，三极管还具有完成断路和接通的开关作用。 甲 2.光控开关电路 乙 当环境光比较强时，光敏电阻R G的阻值很小，三极管不导通，发光二极管或继电器所在的回路相当于断路，即发光二极管不工作；继电器处于常开状态，小灯泡L不亮。 当环境光比较弱时，光敏电阻R G的阻值变大，三极管导通，且获得足够的基极电流，产生较大的集电极电流，点亮发光二极管或驱动继电器吸合而点亮小灯泡L。 三、实验操作 1.按照图乙所示连接电路，检查无误后，接通电源。 2.让光敏电阻R G受到白天较强的自然光照射，调节电阻R1使发光二极管LED或小灯泡L刚好不发光。 3.遮挡R G，当光照减弱到某种程度时，就会看到发光二极管LED或小灯泡L发光。
《传感器的应用》 参赛选手：江卓华 工作单位：九江市同文中学 联系电话： 电子邮箱： 目录 教材的地位、作用和特点 (3) 三维目标 (3) 重难点 (3)
学情分析 (3) 教法分析 (4) 学法分析 (4) 教学过程 (4) 新课引入 (4) 1.传感器应用的一般模式 (5) 2.力传感器的应用——电子秤 (6) 3．声传感器的应用——话筒 (6) 4.温度传感器的应用——电熨斗 (7) 5.温度传感器——电饭锅 (8) 6.光传感器的应用——火灾报警器 (9) 实例应用 (10) 板书设计 (10) 课堂反馈 (11) 作业布置 (11) 教学反思 (11) 《传感器的应用》 一、教材的地位、作用和特点 《课程标准》将“传感器”列为选修3-2模块的二级主题，集中体现对科学，技术和社会相互关系的关注。传感 器应用在生活中的各个方面，人类已经进入电气化和计算机时代，许多信息都需要转化为电学量来处理。现代技 术产品是基于许多物理原理设计的，可以很好的将它们联系起来，使学生对于科学与技术的关系有更全面和深入 的体会，最后传感器在促进现代社会的发展中起到了重要的作用。本节有关技术的内容十分丰富，但在教学要求 上不同于技术课程。 二、三维目标 本节有关技术的内容十分丰富，但在教学要求上不同于技术课程。侧重于物理原理在传感技术中的应用，让学生 通过观察，了解和学习一些比较简单的技术知识，而不要一味的追求高层次的技术问题，没有任何价值。 1、知识与技能目标：了解力传感器在电子秤上的应用。了解声传感器在话筒上的应用。了解温度传感器在电熨
斗上的应用。在本节课之前，学生已有了传感器的初步知识和实验基础，学生一般能较熟练地掌握传感器的种类，这就从理论上和实验上为学生理解传感器的应用奠定了比较坚实的基础，因而本节课的目标是：让学生了解三种典型的传感器在现实生活中的应用。 2、能力、方法目标：观察能力、实验能力、思维能力、自学能力。综合应用能力；训练科学方法；培养创新精神；发展个性和特长。通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。 3、情感态度与价值观：在了解传感器原理及应用时，知道已学知识在生活、生产、科技社会中的价值。让学生体会到生活中处处蕴含物理知识，物理就在身边，从而进一步培养学生学习物理的兴趣。 三、重点与难点 成功的演示实验能使学生获得丰富正确的感性认识，严密的理论推导能使学生获得必要的理性认识，正确深入理解传感器的概念能使学生定性地认识传感器的应用。本节重难点在于理解温度、光传感器的应用原理及结构。 四、学情分析 长期以来，物理教学中非常重视基础的理论知识，研究许多理想的物理模型，以及科学在技术中的应用，这是完全必要的，但是，学生的技术知识甚至于技术常识十分贫乏。所以在教学中不能追求高技术的知识，对本节而言，教学中，让学生通过观察，了解运用传感器在生活和生产中的某些需求的过程，体会到应用技术的重要性，了解和学习一些比较简单的技术知识，让学生列举传感器的各种应用事例的同时，认识传感器的应用对社会发展所起到的重要作用。讨论中要鼓励学生发表不同的意见和设想，既要肯定正面的作用，又要关注如何防止负面的影响。要最大限度地调动学生积极参与教学活动。充分体现“教师主导，学生主体”的教学原则。 五、教法分析 本节课采用了演示法和讲授法相结合的启发式综合教学方法。教师边演示边让学生分折传感器如何在现实生活中的应用，充分调动学生的积极性和主动性。 观察和实验是学生认识物理世界，获取物理知识的重要途径，是发展学生智力的前提条件，是检验物理知识真理性的标准。在“传感器的应用”教学中，要“以观察和实验为基础”以增强学生的感性认识为突破口，有机地融合各种教法于一体。做到步步有序，环环相扣，前后呼应，不断引导学生动手、动口、动脑，积极参与教学过程，才能圆满完成教学任务，收到良好的教学效果。本课是运用演示实验、融合多种教学的讲授课。 六、学法分析 1、教学生观察、分析、归纳实验的方法 根据高二学生的认识和思维发展水平，注意根据所讲授的每项知识，确定其演示观察的重点，有序地引导学生逐项观察，逐项分析，再综合观察，再综合分析，使学生通过实践—认识—再实践—再认识，完成认识上的飞跃。 2、教学生用较简单的器材做实验，以发挥实验效益，提高教学效果的方法 如在引入新课时，引导学生根据课本做实验，可以增强感性认识，复习相关知识，克服错误定势，激发学生的观察热情和学习积极性，为进行新课做好知识上和情感上的准备。 3、通过设疑，启发学生思考 通过实验培养学生学习兴趣，通过练习强化有意注意，根据练习情况及时评价鼓励学生，重在让学生弄清楚建立物理概念的过程，而不是死记硬背一个结论。 七、教学程序： 新课引入