新人教版高中物理选修3-2同步教案 第6章 6-1 传感器及其工作原理(2篇)

6.1 传感器及其工作原理[设计说明]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。

新课程标准紧扣时代脉搏，对传感器教学提出明确要求。

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。

[教学目标]1.知识与技能：（1）知道什么是传感器。

（2）了解干簧管、光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻的特性及其工作原理。

2.过程方法：通过实验，知道常见传感器的工作原理和特性。

3.情感态度与价值观：通过实验激发学习的求知欲，通过采集实验数据，用Excel描绘“电阻—温度”曲线，让学生养成实事求是的科学精神。

[设计思路]1．关于课题的引入，利用“人进出电梯门”和“人进出商场的自动门”这两个生活实例，让学生得出“自动控制”的感性认识，然后启发学生列举相类似的生活现象，体现物理知识源于生活，服务于生活的基本观点。

2．关于传感器概念的建立：教材中只用了一个干簧管实验就得出了传感器的概念，在教学中要增加几个实验，从多个实验事实中建立出传感器的概念，这样建立物理概念才比较科学，同时也能培养学生科学概括的能力。

3．关于各传感器特性及原理的教学：通过设计实验，从定性和半定量的角度让学生获得比较清晰的认识，特别是金属热电阻和热敏电阻的“电阻—温度”曲线，课本中没有安排实验，但在教学中我们是完全可以通过实验得到的，所以本设计中就设计了一个探究实验，这样，课本中的“电阻—温度”曲线的得出就有依有据，更重要的是培养了学生的科学探究能力。

4．关于本节内容要培养学生的能力主要有：理论联系实际的能力、观察分析能力、自主合作探究的学习能力。

由于本节内容与人们的生活息息相关，要引导学生查阅资料或上网收集关于传感器的知识。

6.1 传感器及其工作原理[学习目标]1.了解传感器的定义，感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义．2．知道将非电学量转化为电学量的意义．3．了解光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的性能、工作原理及作用．一、传感器[知识梳理]1．传感器：能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等，或转换为的元件．2．非电学量转换为电学量的意义：把非电学量转换为电学量，可以方便地进行、传输、和．[判一判]1．传感器是一种把非电学量的变化转化为电学量的变化的元件．()2．传感器一定是把非电学量的变化转化为电路的通断．()3．干簧管是作为非电控元件以实现自动控制的．()[想一想]有一种电水壶为了防止烧干后引起事故，在水壶上安装了传感器，当壶中的水减少到一定程度时，就会自动断电，这种水壶上安装了什么样的传感器？[合作探究]在现代的工农业生产和日常生活中大量的应用了传感器，给我们的生产和生活带来了极大的方便．（1）传感器是起什么作用的元件？（2）夜晚，楼道里漆黑一片，但随着我们的脚步声响，楼道的灯亮了，身后的灯则依次熄灭．这其中的奥密是什么？[要点突破]1．传感器的组成一般是由敏感元件，转换元件和转换电路组成，有时还需要有辅助电源．2．传感器的原理传感器感受的通常是非电学量，如压力、温度、光、声、位移、浓度、速度、酸碱度等，而它输出的大多是电学量，如电压、电流、电荷量等，这些输出信号是非常微弱的，一般要经过放大处理后，再通过控制系统产生各种控制动作．3．传感器的工作流程非电学量→敏感元件→转换器件→转换电路→电学量4．各组成部分的作用(1)敏感元件：相当于人的感觉器官，是传感器的核心部分，是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、湿敏等)制成的．(2)转换元件：传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件．(3)转换电路：将转换元件输出的不易测量的非电学量(如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等)转换成易于测量的电学量(如电压、电流、电阻等)．[题组训练]1．关于传感器工作的一般流程，下列说法中正确的是()A．非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B．电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C．非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D．非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量2．(多选)电子电路中常用到一种称为“干簧管”的元件(如图所示)，它的结构很简单，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，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”．关于干簧管，下列说法正确的是()A．干簧管接入电路中相当于电阻的作用B．干簧管是根据热胀冷缩的原理制成的C．两个磁性材料制成的簧片接通的原因是被磁化后相互吸引D．干簧管接入电路中相当于开关的作用3．传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量，其工作过程可能是( )A ．将力学量(如形变量)转换成磁学量B ．将电学量转换成热学量C ．将光学量转换成电学量D ．将电学量转换成力学量 [名师点拨]传感器问题的分析思路1．明确传感器的类型，了解传感器的工作原理． 2．确定传感器中的什么量变化时可以引起电学量的变化． 3．根据电学量的变化确定相关物理量的变化．二、对敏感元件的认识[知识梳理] 1．光敏电阻(1)特点：光照越强，电阻．(2)原因：无光照时，载流子极，导电性能；随着光照的增强，载流子，导电性． (3)作用：把这个光学量转换为这个电学量． 2．热敏电阻热敏电阻由半导体材料制成，其电阻值随温度的变化明显，温度升高电阻，如图所示为某一热敏电阻的电阻值随温度变化的特性曲线．3．金属热电阻有些金属的电阻率随温度的升高而，这样的电阻也可以制作温度传感器，称为热电阻，如图所示为某金属导线电阻的温度特性曲线．4．霍尔元件(1)构造(如图所示)很小的矩形半导体薄片上，制作四个电极E 、F 、M 、N .(2)霍尔电压E 、F 间通入恒定电流I ，同时外加与薄片垂直的磁场B ，则M 、N 间出现霍尔电压U H ，U H ＝k IB d .d为薄片厚度，k 为霍尔系数．一个霍尔元件的d 、k 为定值，若保持I 恒定，则U H 的变化就与B 成比．(3)作用把这个磁学量转换为这个电学量．[判一判]1．光敏电阻本身就是一种传感器．()2．半导体制成的热敏元件温度升高时，电阻会发生大幅度变化．()3．金属热电阻的温度升高时，其电阻值会明显增大．()4．霍尔元件在电压稳定时，截流子所受的静电力和洛伦兹力平衡．()[想一想]1．热敏电阻的阻值是否一定随温度的升高而减小？2．如图所示为矩形金属薄片，水平放入竖直向下的磁场中，当电流的方向如图所示时，试分析N、M两侧面电势的高低．[合作探究]某兴趣小组为了研究电子温控装置，将热敏电阻R1(负温度系数)、定值电阻R2以及电压表和电流表连入如图所示的电路中，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小．（1）闭合开关S后，温度升高时，电流表的示数如何变化？（2）闭合开关S后，温度降低时，电压表的示数如何变化？[要点突破]1．光敏电阻：光敏电阻一般为半导体材料制成，当半导体材料受到光照时，会有更多的电子获得能量成为自由电子，同时也形成更多的空穴，于是导电性能明显增强．光敏电阻把光照的强弱转换为电阻的大小．2．热敏电阻和金属热电阻的特点 (1)热敏电阻的两种型号及其分类热敏电阻器是电阻值随温度变化而变化的敏感元件．在工作温度范围内，电阻值随温度上升而增加的是正温度系数(PTC)热敏电阻器；电阻值随温度上升而减小的是负温度系数(NTC)热敏电阻器．热敏电阻器可按电阻温度特性、材料、结构、工作方式、工作温度和用途进行分类．(1)电场的产生：运动的载流子在洛伦兹力作用下在导体板的一侧聚集，在导体板的另一侧会出现多余的另一种电荷，从而形成横向电场．(2)电压的形成：横向电场对载流子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板两侧会形成稳定的电压；U H ＝kIBd .U H 与B 成正比是霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因．[题组训练]4．有一电学元件，温度升高时其电阻减小，这种元件可能是( ) A ．金属导体B ．光敏电阻C．NTC热敏电阻D．PTC热敏电阻5．霍尔元件是磁传感器，是实际生活中的重要元件之一．如图所示为长度一定的霍尔元件，在该元件中通有方向从E到F的恒定电流I，现在空间加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，其中元件中的载流子为带负电的电荷．则下列说法正确的是()A．该元件能把电学量转化为磁学量B．左表面的电动势高于右表面C．如果用该元件测赤道处的磁场，应保持平面呈水平状态D．如果在霍尔元件中的电流大小不变，则左右表面的电势差与磁场的磁感应强度成正比6．为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻R p在不同照度下的阻值如下表：照度/lx0.20.40.60.8 1.0 1.2电阻/kΩ754028232018并说明阻值随照度变化的特点．甲乙(2)如图乙所示，当1、2两端所加电压上升至2 V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路．给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 lx 时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)提供的器材如下：光敏电阻R p(符号，阻值见图表)直流电源E(电动势3 V，内阻不计)定值电阻：R1＝10 kΩ，R2＝20 kΩ，R3＝40 kΩ(限选其中之一并在图中标出)；开关S 及导线若干．[名师点拨]含有敏感元件电路的分析思路1．明确敏感元件的电阻特性．2．根据闭合电路欧姆定律及串、并联电路的性质分析电路中其一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况．3．思路流程：R局→R总→I总→U端→局部判断．三、电容式传感器[合作探究]在无线电技术中会用到很多电容器，电容器在电路中具有充放电的作用．（1）平行板电容器的电容与哪些因素有关？（2）电容式传感器是如何实现将非电学量转换为便于测量的电学量的？[要点突破]常见电容式传感器名称传感器原理测定角度θ的电容式传感器当动片与定片之间的角度θ发生变化时，引起极板正对面积S的变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道θ的变化情况测定液体深度h的电容式传感器导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，液体深度h发生变化时，引起正对面积发生变化，使电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道h的变化情况测定压力F的电容式传感器待测压力F作用于可动膜片电极上的时候，膜片发生形变，使极板间距离d发生变化，引起电容C的变化．知道C的变化，就可以知道F的变化情况测定位移x的电容式传感器随着电介质进入极板间的长度发生变化，电容C发生变化．知道C的变化，就可以知道x的变化情况[题组训练]7．传感器是把非电学量(如温度、速度、压力等)的变化转换为电学量变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．如图是一种测量液面高度h的电容式传感器的示意图．电容C大小的变化就能反映液面的升降情况．关于两者关系的说法中正确的是()A．C增大表示h减小B．C减小表示h增大C．C减小表示h减小D．C的变化与h变化无直接关系8．传感器是一种采集信息的重要器件，如图是由电容器作为传感器来测定压力变化的电路，当待测压力作用于膜片电极上时，下列说法中正确的是()①若F向下压膜片电极，电路中有从a到b的电流；②若F向下压膜片电极，电路中有从b到a的电流；③若F向下压膜片电极，电路中不会有电流产生；④若电流表有示数，说明压力F发生变化；⑤若电流表有示数，说明压力F不会发生变化．A．②④B．①④C．③⑤D．①⑤9．如图所示的电路可将声音信号转化为电信号，该电路中右侧固定不动的金属板b与能在声波驱动下沿水平方向振动的镀有金属层的振动膜a构成一个电容器，a、b通过导线与恒定电源两极相接．声源S做位移x＝A sin(100πt)的振动，则()A．a振动过程中，a、b板间的电场强度不变B．a振动过程中，a、b板所带电荷量不变C．a振动过程中，灵敏电流表中始终有方向不变的电流D．a向右的位移最大时，a、b板所构成的电容器的电容最大[名师点拨]电容式传感器的应用1．电容式传感器是将非电学量(如：介质的变化、距离的变化，正对面积的变化)转化为电信号的变化．2．电容式传感器可以测定距离、面积、压力、位移、压强等．——★ 参 考 答 案 ★——一、传感器[知识梳理]1．非电学量电学量电路的通断 2．测量处理控制 [判一判] 1．√ 2．× 3．√ [想一想]这种水壶上安装了压力传感器，当水壶中的水减少到一定程度时，压力减小，压力传感器使电路断开，起保护作用．[合作探究]（1）传感器是一种将非电学量转换为电学量的元件．（2）在电路中安装了一种能将声、光信号转换为电信号的传感器——声光延时开关． [题组训练]1．[解析] 传感器工作的一般流程为 非电学量――→被敏感元件――――――→感知，然后通过转换元件――――――――――→转换成电信号，再通过转换电路――――――――――――→将此信号转换成易于传输或测量的电学量，因此A 、B 、D 错，C 正确．[答案] C2．[解析] 当磁体靠近干簧管时，两个簧片被磁化相互吸引而接通，故选项B 错误，选项C 正确；当磁体远离干簧管时，软磁性材料制成的簧片失去磁性，所以两簧片又分开，因此干簧管在电路中相当于开关的作用，选项A 错误，选项D 正确．[答案] CD3．[解析] 传感器是指能够感受诸如力、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控制电路的通断的一类元件，故只有C 项正确．[答案] C二、对敏感元件的认识[知识梳理]1．(1)越小(2)少不好增多变好(3)光照强弱电阻2．减小3．增大4．(1)正 (3)磁感应强度电压[判一判]1．×2．√3．√4．√[想一想]1．不一定，有的随温度的升高而增大(PTC 元件)，有的随温度的升高而减小(NTC 元件)．2．对于金属薄片，真正参与导电的是电子，当通如题图所示的电流时，电子沿电流的反方向移动，因此受到的洛伦兹力指向N ，N 侧面聚集负电荷，电势较低，M 侧面带正电荷，电势较高，即φM >φN .[合作探究]（1）温度升高时，热敏电阻的阻值变小，干路的电流变大，所以电流表的示数变大．（2）温度降低，热敏电阻的阻值变大，干路中的电流变小，R 2两端的电压变小，电压表的示数变小．[题组训练]4．[解析] 金属导体电阻值一般随温度升高而增大，光敏电阻电阻值是随光照强度的增大而减小，PTC 热敏电阻的阻值随温度的升高而增大，只有NTC 热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，C 对，A 、B 、D 错．[答案] C5．[解析] 霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，A 错误；由于元件中的载流子为带负电的电荷，则负电荷的运动方向由F 到E ，由左手定则可知负电荷向左表面偏转，则右表面的电势高，B 错误；如果用该元件测赤道处的磁场，由于地磁场与水平面平行，因此如果霍尔元件的平面保持水平，则无电压产生，C 错误；根据q v B ＝q U d得，U ＝Bd v ，由电流的微观定义式I ＝nqS v (n 是单位体积内的导电粒子数，q 是单个导电粒子所带的电荷量，S 是导体的横截面积，v 是导电粒子运动的速度)整理得v ＝I nqS ，联立解得U ＝IBd nqS，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，则左右表面的电势差与磁感应强度成正比，D 正确．[答案] D6．[解析] (1)根据表中的数据，在坐标纸上描点连线，得到如图所示的变化曲线．阻值随照度变化的特点：光敏电阻的阻值随光的照度的增大非线性减小．(2)因天色渐暗照度降低至1.0 lx时启动照明系统，此时光敏电阻阻值为20 kΩ，两端电压为2 V，电源电动势为3 V，故应加上一个分压电阻，分压电阻阻值为10 kΩ，即选用R1；此电路的原理图如图所示．[答案]见[解析]三、电容式传感器[合作探究]（1）由C＝εr S4πkd知平行板电容器的电容与εr、S成正比，与d成反比．（2）极板正对面积及两极板间距离的变化、电介质插入极板间深度的变化，会引起电容器电容的变化，通过测定电容的变化就可以得出引起电容变化的非电学量的变化规律．[题组训练]7．[解析]C增大表示电容器的正对面积变大，h增大，C减小表示h减小，故C正确．[答案] C8．[解析]在电容器、电流表和电源串联成的闭合电路中，电容器两极板间电压U不变，当F向下压膜片电极时，电容器极板间距d变小，由C＝εr S4πkd知，电容器电容C变大，根据Q＝CU知，极板带电量将增大，电容器充电，电路中有从b到a的电流，说法②正确；若电流表有示数，说明电容器有充放电，极板带电量发生变化，根据Q＝CU知，电容器电容C发生变化，从而判断出作用在可动膜片电极上的压力F发生变化，说法④正确．故A 项正确．[答案] A9．[解析] 由于平行板电容器两极板与电池两极相连接，因此两极板间的电压U 保持不变，根据场强E ＝U d ，C ＝εS 4πkd可判断A 错，D 对；再由Q ＝CU 可知，B 错；由于Q 变化，使电容器出现充电、放电现象，显然电流表中电流方向不断变化，C 错．[答案] D。

6．2 传感器的应用（一）教学目标（一）知识与技能1．了解力传感器在电子秤上的应用。

2．了解声传感器在话筒上的应用。

3．了解温度传感器在电熨斗上的应用。

（二）过程与方法通过实验或演示实验，了解传感器在生产、生活中的应用。

（三）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，增强学习兴趣，培养良好的科学态度。

教学重点、难点重点各种传感器的应用原理及结构。

难点各种传感器的应用原理及结构。

教学方法实验法、观察法、讨论法。

教学手段驻极体话筒的工作电路示教板，示波器，学生电源，电熨斗，日光灯起动器（若干）教学过程（一）引入新课传感器是能够感知诸如力、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，或转化为电路通断的一类元件。

请大家回忆一下光敏电阻、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？光敏电阻将光学量转化为电阻这个电学量。

热敏电阻将温度这个热学量转化为电阻这个电学量。

霍尔元件把磁感应强度这个磁学量转化为电压这个电学量。

这节课我们来学习传感器的应用。

（二）进行新课1、传感器应用的一般模式阅读教材并在练习本上画出传感器应用的一般模式示意图。

下面学习几个传感器应用的实例。

2．力传感器的应用——电子秤阅读教材61页最后一段，思考并回答问题。

（1）电子秤使用的测力装置是什么？它是由什么元件组成的？（2）简述力传感器的工作原理。

（3）应变片能够把什么力学量转化为什么电学量？总结点评，结合板画强调讲解应变片测力原理（如图所示）。

应变片能够把物体形变这个力学量转化为电压这个电学量。

3．声传感器的应用——话筒阅读教材62页有关内容，思考并回答问题。

（1）话筒的作用是什么？（2）说明动圈式话筒的工作原理和工作过程。

（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？（4）驻极体话筒的工作原理是什么？有何优点？1、话筒的作用是把声音信号转化为电信号。

人教版选修3-2第六章第1节：传感器及其工作原理设计思想：随着科学技术的发展，传感器的应用越来越普及，在我们的身边大量地使用着各种各样的传感器，但是很多学生觉得传感器很神秘，是高科技产品。

教者希望能将学生实验和教师实验结合起来，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铺垫。

在教学内容的设计方面，注重知识问题化，问题层次化，让不同层次的学生都有思考与讨论、交流与合作的空间；关注学生对知识形成过程的理解，让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。

教材分析：《传感器及其工作原理》分两课时，第一课时介绍传感器的概念和一些敏感元件，是学生对传感器的知识有一个初步的了解，体会物理知识在生活中的应用，为传感器的应用和利用传感器制作简单的自控装置作铺垫。

教学流程：教学目标传感器及其工作原理视频演示引入新课实例分析传感器知识半导体的导电机理特点特点探究一：光敏电阻分组实验探究二：热电阻、热敏电阻敏感元件演示实验实验：敏感元件应用实例蜂鸣器1、知识与技能：（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、热敏电阻及其它们的工作原理。

（3）、了解传感器的应用。

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：（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。

（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几种常见敏感元件的工作原理。

教学难点：分析并设计传感器的应用电路。

教学方法：实验探究教学用具：光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻、蜂鸣器、多用电表等。

《传感器及其工作原理》教学设计一．教学目标：1．知识与技能：（1）了解什么是传感器，知道非电学量转化为电学量。

（2）知道光敏电阻、热敏电阻的工作原理。

2．过程与方法：（1）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。

（2）经历科学探究过程，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：（1）体会传感器在生活、生产、科技领域的种种益处，拓展学生的知识视野。

（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。

二．重点难点：1．重点：了解传感器及其工作原理。

了解光敏电阻，热敏电阻。

2. 难点：传感器中各物理量之间的转换关系。

三．学情分析：1．学生心理的特点：高中二年级的学生归因兴趣以及概括认识兴趣较强，乐于探索物理世界的奥秘。

2. 学生的知识基础：通过学习传感器的定义以及传感器的简单分类，并掌握了电学电路的基本知识。

3.学生学习认识的困难：因为不容易了解“热敏电阻特性”和“光敏电阻特性”，于是对理解温度传感器工作原理的学习就有一些困难。

四．教学策略设计：1．教学组织形式结合课程标准以及本节课的设计特点，在实验室开展教学，并其中始终以探究设计贯穿始末。

凸显“教师主导，学生主体”的教学组织形式。

2.教学方法（1）实验法让学生在教师的指导下，自己探究，亲身经历科学探究的几个环节，动手与动脑相结合，从而总结归纳出热敏和光敏电阻的特性。

在整个过程渗透物理学研究方法、科学思维方法和协作精神、探索精神等情感态度价值观教育（2）讲授法通过老师形象生动的讲解，配以演示实验、认识热敏电阻的特性到理解传感器的工作原理。

在讲授知识的同时引导学生学会分析、归纳、总结规律。

3．学法指导让学生领会物理学的学习方法，领会怎样进行实验设计，器材选用，实际操作，数据分析及得出实验结论、总结热敏和光敏电阻的特性。

着实让学生体验探究的几个环节。

同时要让学生知道，物理规律必须经过实验的检验，不能任意外推，从而养成严谨的科学态度和良好的思维习惯。

第六章传感器1 传感器及其工作原理目标导航思维脉图1.了解传感器的定义,感受传感器的应用技术在信息时代的作用与意义。

(物理观2.知道将非电学量转化为电学量的意义。

(物理观念)3.通过实验了解光敏电阻、热敏电阻和霍尔元件的性能、工作原理及作用。

(科学必备知识·自主学习一、什么是传感器传感器在现代信息技术与自动控制中有什么作用?提示:传感器的作用是把非电学量(如光、声音、温度等)转化为电学量(如电压、电流等),尤其是将电学量与计算机技术结合,可以方便地实现信息的采集、处理、输出的自动化和智能化,所以传感器在现代信息技术与自动控制中有极其重要的作用。

1.定义: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。

2.工作原理:(1)敏感元件:相当于人的感觉器官,是传感器的核心部分,是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏等)制成的。

(2)转换元件:是传感器中能将敏感元件输出的与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件。

(3)转换电路:将转换元件输出的不易测量的非电学量转换成易于测量的电学量,如电压、电流、电阻等。

二、常用的敏感元件为解决楼道里的照明问题,在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路连接。

当楼道内有人走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器是什么传感器,它的输入、输出信号各是什么?提示:它是声电传感器,输入的是声信号,输出的是电信号。

1.光敏电阻:(1)特点:光照越强,电阻越小。

(2)原因:光敏电阻的构成物质为半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照的增强,载流子增多,导电性能变好。

(3)作用:把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量。

2.热敏电阻和金属热电阻:(1)热敏电阻:①定义:利用温度变化使半导体的导电性能发生显著变化的特性制成的电子元件。

②工作原理:半导体在温度升高时,电阻率随温度的升高而减小,导电能力增强。

（119）6.1 传感器及其工作原理【教学目标】1．通过观察一些现象和常见的事例，初步形成传感器的概念，感受传感技术在信息时代的作用与意义。

2．通过介绍，了解干簧管、光敏电阻、热敏电阻和金属热电阻、霍尔元件五种敏感元件，了解其工作原理，感悟其应用的重要性。

3．通过对课本说一说和习题1的分析，了解电容式传感器和电感式传感器的基本工作原理和基本应用，感受其应用的重要性。

4．知道非电学量转换成电学量的技术意义，进一步拓展思维，探讨科技发展给人类带来的利与弊。

【预习任务】1．阅读教材“什么是传感器”部分，思考以下问题：（1）初步感知干簧管的结构、原理和功能。

（2）知道什么是传感器？2．阅读教材“光敏电阻”部分，思考以下问题：（1）光敏电阻感受什么物理量？输出的是什么电学量？光敏电阻是由什么材料制成的?（2）光敏电阻的阻值随光强而发生变化，其变化情况如何?3．阅读课本“热敏电阻和金属热电阻”部分，思考以下问题：（1）热电阻感受什么物理量？输出的是什么电学量？它是由什么材料制成，其阻值随温度的变化情况如何？（2）热敏电阻感受什么物理量？输出的是什么电学量？它是由什么材料制成，其阻值随温度的变化情况如何？（3）热电阻与热敏电阻相比，有什么优势和不足？4．阅读课本“霍尔元件”部分，完成以下问题：（1）记住：霍尔元件是由什么材料制成？它感受什么物理量?输出的是什么电学量?（2）回顾推导并记住：霍尔电压的决定式。

【思考与讨论】1．学习教材P54“说一说”内容，总结出电容式传感器的工作原理。

2．试做教材“问题与练习”中第1题，总结出电感式传感器的工作原理。

【自主检测】1．教材中“问题与练习”第2题。

【组内检查】1．光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻的电阻变化规律。

6.1 传感器及其工作原理教学设计一、教材分析：传感器在当今科技发展中有着十分重要的地位。

新课程标准顺应时代发展，对传感器教学提出明确要求。

《课程标准》强调传感器教学侧重从技术应用角度展开物理教学。

强调物理学科与技术的结合，着重体现物理学的应用性、实践性。

二、设计思路：本节课通过生活中自动门、自动干手机、探测器具体实例启发学生思考，自动化实现的依据是什么？引出本节课教学内容。

设计演示实验神秘盒子激发学生学习兴趣和探究欲望。

教学过程主要以实验探究为主，通过学生实验、观察、讨论、分析，让学生了解传感器如何将非电学量转化为电学量。

基于学生思维能力不成熟，教师引导学生根据光敏电阻和热敏电阻特性对生活实例进行分析。

教学时力避深奥的理论，侧重于联系实际，让学生体会传感器对生活的重要意义，进而提高学习热情。

三、核心素养：通过《传感器及其工作原理》的探究实验过程，调动学生主观能动性，引导学生进行问题分析。

培养学生观察能力和实践能力。

培养学生实事求是的科学态度、团队合作精神和创新意识。

四、教学目标（1）初步认识传感器的用途（2）了解常见传感器元件（如：光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件）的特性和工作原理。

（3）了解电容式传感器的工作原理，并能进行问题分析。

五、教学重点、难点：重点：常见传感器元件特性和原理难点：理解非电学量转换为电学量的技术意义。

六、教学准备：干簧管，磁铁，光敏电阻，多用电表，二极管小灯泡，多媒体课件等七、教学方法实验探究法，观察法，归纳法八、教学过程（一）引入新课：引导学生观看多媒体播放的自动门、自动干手机、探测器的图片。

体会自动化生活的便捷。

提出问题：自动化的实现主要依靠什么呢？回答：自动化的实现主要依靠传感器。

今天让我一起来学习传感器及其工作原理。

（二）新课教学【传感器】通过多媒体动画演示实验，盒子外面没有控制开关，当磁铁放在盒子上时指示灯变亮，磁铁远离盒子时指示灯熄灭。

提出问题：盒子里面有什么装置？回答问题之前让学生观察下面演示实验，用6 V直流电源将干簧管和二极管小灯炮串联，连接电路时提醒学生二极管单向导通特性，应将电源正极与二极管正接线柱相连。