高中物理选修3-2-传感器及其工作原理

用心 爱心 专心 - 1 - 第六章 传感器 第一节 传感器及其工作原理

【知能准备】

传感器：

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_________量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等________量，或转换为电路的通断。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。

传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换_______信号，通过输出部分输出，然后经控制器分析处理。

常见的传感器有：__________、____________、_____________、___________、力传感器、气敏传感器、超声波传感器、磁敏传感器等。

常见传感器元件：

（1）光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，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，光敏电阻能够把__________这个光学量转换为电阻这个电学量。它就象人的眼睛，可以看到光线的强弱。

（2）金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而_________，用金属丝可以制作___________。它能把___________这个热学量转换为________这个电学量。

热敏电阻的电阻率则可以随温度的升高而_______或_________。与热敏电阻相比，金属热电阻的___________好，测温范围___________，但_____________较差。

（3）电容式位移传感器能够把物体的__________这个力学量转换为______这个电学量。

（4）霍尔元件能够把_______________这个磁学量转换为电压这个电学量

【同步导学】

一、疑难分析

1．光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照射时，载流子极少，导电性能能不好；随着光照的增强，载流子增多，导电性能变好，即光敏电阻值随光照增强而减小。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。

用心 爱心 专心 1 第一节：传感器及其工作原理学案

【学习目标】

（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。

（4）、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。

【学习重点】：理解并掌握传感器的三种常见敏感元件的工作原理。

【学习难点】：分析并设计传感器的应用电路。

【学习用具】：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。

【学习过程】

（一）传感器

1、概念：_____________________________________________。

2、原理图：

3、三种常见的敏感元件

（1）光敏电阻

①材料及构造

②工作原理

③功能：把__________（光学量）转换为______（电学量）。

（2）热敏电阻和金属热电阻

①热敏电阻

a）材料

b）特点

c）功能：把_______转换为_______（电学量）。

d）分类：

正温度系数PTC热敏电阻（特点）

负温度系数NTC热敏电阻（特点）

②金属热电阻

a）材料

b）特点

c）功能：把_______转换为_______（电学量）。

（3）霍尔元件

①材料及构造

②霍尔电压：_________________________。

推导：

用心 爱心 专心 2

③功能：把_________（磁学量）转换为_______（电学量）。传感器功能：能将力、温度、光、声、物质成分等_________转化为______的元件。

高中物理选修3-2

1 6.1传感器及其工作原理

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、霍尔元件的工作原理。

3．会使用霍尔电压公式dIBkUH。

（二）过程与方法

通过实验，知道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科学探究的兴趣。

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

引导学生看教材“勇气号”火星探测器的彩色照片；列举生活中的一些自动控制实例，如遥控器控制电视开关、日光控制路灯的开关、声音强弱控制走廊照明灯开关等，激发学生学习兴趣，引出课题。

列举自己知道的自动控制的其他实例。如当走近自动门时，门会自动打开；电梯关门，当两门靠拢到接触人体时，门又会重新自动打开等等。

（二）进行新课

1、什么是传感器

演示实验： 高中物理选修3-2

2

揭示实验“奥秘”：盒子里用到了一种称为“干簧管”的元件。

介绍干簧管的构造和工作原理，干簧管是一种能够感知磁场的传感器。

引导学生阅读教材2、3段，思考问题：

（1）什么是传感器？

（2）传感器的作用是什么？

提示：（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。

（2）传感器的作用是把非电学量转化为电学量或电路的通断，从而实现很方便地测量、传输、处理和控制。

出示几种常见的传感器，增加学生的感性认识。

为了制作传感器，常常需要一些元器件，下面看几个实例：

2．光敏电阻

介绍光敏电阻的外形和构造。如图6.1-4。 高中物理选修3-2

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- 1 - / 6 《传感器及其工作原理》的创新教学设计

教学依据

①物理（新人教版）选修3－2第六章第1节《传感器及其工作原理》（P56－P60）；

②新物理课程标准（实验）.

教学流程图

课 题 第1节 传感器及其工作原理 ① ② ③

② ① ② ① 引入

认识传感器 演示实验

光敏电阻

半导体的导电机理 演示实验 热电阻

热敏电阻

科学漫步 说一说 演示实验 设计传感器

课堂小结1

课外研究性课题 利用传感器

利用光敏电阻设计音乐茶杯 利用热敏电阻设计火警装置

课堂小结2 利用电容 利用霍尔效应 利用滑动变阻器

学生设计讨论 word

- 2 - / 6 教学目标 1.知识与技能：①知道非电学量转换成电学量的技术意义；②通过实验，知道常见传感器的工作原理；③初步探究利用和设计简单的传感器.

2.过程与方法：①通过对实验的观察、思考和探究，让学生了解传感器、熟悉传感器工作原理；②让学生自己设计简单的传感器，经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的实践能力和创新思维能力.

3.情感态度与价值观：在理解传感器工作原理的基础上，通过自己设计简单的传感器，体验科技创新的乐趣，激发学习物理的兴趣.

重、难点 1.几种常见传感器的工作原理（演示实验）；2.学生自己设计简单的传感器.

教学策略 用几个有趣的传感器实验引入课题，激发学生探究传感器原理的兴趣.给出“传感器就是把非电学量转换为电学量”的概念之后，重点介绍光敏电阻、金属热电阻、热敏电阻.安排音乐茶杯和火警装置两个设计性问题让学生体会传感器的简单应用.结合电容、霍尔效应、电阻定律等知识让学生设计传感器，进一步深化传感器的工作原理.最后在对本节课总结的基础上，结合《思考与讨论》进行教学反馈.

教 学 程 序

教学环节 教学内容及师生互动设计 情感与方法

一．课题的引入

二．什么是传感器？

【演示实验1】干簧管控制电路的通断