传感器及其工作原理 说课稿 教案
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传感器及其工作原理的精品教案原创一、教学内容1. 传感器概述:介绍传感器的定义、作用、分类及其在工业、医疗、环保等领域的应用。
2. 传感器的工作原理:详细讲解温度传感器、压力传感器、光敏传感器、磁敏传感器等常见传感器的工作原理。
3. 传感器特性:分析传感器的线性、灵敏度、分辨率、迟滞等性能参数。
二、教学目标1. 让学生了解传感器的概念、分类及其在各个领域的应用。
2. 使学生掌握常见传感器的工作原理及其特性。
3. 培养学生运用传感器解决实际问题的能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点:传感器的工作原理及其特性分析。
2. 教学重点:传感器的分类、应用及常见传感器的工作原理。
四、教具与学具准备1. 教具:PPT、实物展示、传感器模型。
2. 学具:教材、笔记本、计算器。
五、教学过程1. 导入:通过展示传感器在生活中的应用实例,引出本节课的主题。
示例:智能家居系统中的温度传感器、烟雾传感器等。
2. 知识讲解:(1)传感器概述:讲解传感器的定义、作用、分类。
(2)传感器的工作原理:详细讲解温度传感器、压力传感器等常见传感器的工作原理。
(3)传感器特性:分析传感器的线性、灵敏度等性能参数。
3. 例题讲解:(1)温度传感器:以热敏电阻为例,讲解其工作原理及在恒温控制器中的应用。
(2)压力传感器:以电子秤为例,讲解压力传感器的工作原理及在称重系统中的应用。
4. 随堂练习:(1)让学生分析生活中的传感器应用实例。
(2)针对传感器的特性参数,设计简单的应用场景。
六、板书设计1. 传感器概述:定义、作用、分类、应用领域。
2. 传感器的工作原理:温度传感器、压力传感器、光敏传感器、磁敏传感器。
3. 传感器特性:线性、灵敏度、分辨率、迟滞。
七、作业设计1. 作业题目:(1)简述传感器的定义、作用及分类。
(2)分析温度传感器、压力传感器的工作原理及其在生活中的应用。
2. 答案:(1)传感器的定义、作用及分类见教材第五章第一节。
《传感器及其工作原理》教案一、教学内容本节课将围绕《传感器及其工作原理》展开,涉及教材第十一章第一节的内容,详细讲解传感器的基本概念、分类、工作原理及其在工程和日常生活中的应用。
二、教学目标1. 让学生理解传感器的定义、作用和分类,掌握不同类型传感器的工作原理。
2. 培养学生运用传感器解决实际问题的能力,提高学生的动手实践和创新能力。
3. 激发学生对传感器技术研究的兴趣,培养学生在传感器领域的专业素养。
三、教学难点与重点难点:传感器的工作原理及其在实际应用中的选用。
重点:传感器的定义、分类、工作原理及性能参数。
四、教具与学具准备1. 教具:PPT课件、传感器实物或模型、实验器材。
2. 学具:笔记本、教材、实验报告册。
五、教学过程1. 导入:通过展示传感器在生活中的应用实例,引起学生对传感器的好奇心和兴趣。
2. 理论讲解:a. 传感器的定义、作用和分类。
b. 常见传感器的工作原理及性能参数。
3. 实践操作:a. 分组讨论,每组选择一种传感器,分析其工作原理和应用场景。
4. 例题讲解:讲解一道关于传感器应用的例题,引导学生运用所学知识解决实际问题。
5. 随堂练习:布置相关练习题,巩固所学知识。
六、板书设计1. 《传感器及其工作原理》2. 内容:a. 传感器的定义、作用和分类。
b. 常见传感器的工作原理。
c. 传感器性能参数及应用。
七、作业设计1. 作业题目:a. 解释传感器的定义及其作用。
b. 列举三种常见传感器,并说明它们的工作原理和应用领域。
c. 分析一道传感器应用题,并给出解答。
2. 答案:a. 略。
b. 略。
c. 略。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:对本节课的教学过程进行反思,找出不足之处,为下一节课做好准备。
2. 拓展延伸:鼓励学生课后查阅传感器相关资料,了解新型传感器及其在各个领域的应用,提高学生的自主学习能力。
重点和难点解析1. 教学内容的理论与实践结合部分。
2. 教学目标中的能力培养和创新激发。
传感器及其工作原理的教案原创一、教学内容本节课我们将学习《传感器及其工作原理》,涉及的教材章节为第五章第三节。
详细内容包括了解传感器的定义、分类、工作原理及其在各行各业中的应用。
二、教学目标1. 知识与技能:使学生了解传感器的概念、分类及工作原理,掌握常见传感器的基本特性。
2. 过程与方法:通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习,培养学生分析问题、解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观:激发学生对传感器技术应用的兴趣,提高学生的创新意识和科学素养。
三、教学难点与重点教学难点:传感器的工作原理及其在实践中的应用。
教学重点:传感器的分类、特性及其在工程领域的应用。
四、教具与学具准备1. 教具:传感器实物、PPT、实验设备。
2. 学具:笔记本、教材、实验报告册。
五、教学过程1. 导入:通过展示传感器在生活中的应用实例,引发学生对传感器的好奇心。
2. 讲解:介绍传感器的定义、分类、工作原理,结合PPT进行详细讲解。
3. 实践:组织学生进行实验,观察并记录传感器的工作过程。
4. 例题讲解:分析传感器在实际应用中的问题,讲解解题思路。
5. 随堂练习:布置相关习题,巩固所学知识。
7. 互动:提问学生,解答疑问,加强师生互动。
六、板书设计1. 传感器定义2. 传感器分类3. 传感器工作原理4. 常见传感器特性5. 传感器应用实例七、作业设计1. 作业题目:(1)简述传感器的定义及其分类。
(2)举例说明传感器的工作原理。
(3)分析传感器在智能家居中的应用。
2. 答案:(1)传感器是一种将其它形式的信号转换为电信号的装置,可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等。
(2)传感器的工作原理是利用物理效应、化学效应或生物效应,将非电信号转换为电信号。
(3)传感器在智能家居中的应用包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课通过实践情景引入、例题讲解、随堂练习等方式,使学生掌握了传感器的基本知识。
《传感器及其工作原理》教案一、教学内容1. 传感器的定义与分类2. 温度传感器的工作原理与应用3. 湿度传感器的工作原理与应用4. 光传感器的工作原理与应用5. 压力传感器的工作原理与应用二、教学目标1. 理解传感器的定义及其在现代科技领域的应用2. 掌握不同类型传感器的工作原理和特点3. 能够分析实际问题,选择合适的传感器进行解决三、教学难点与重点重点:传感器的定义、分类、工作原理及应用难点:不同类型传感器的工作原理和特点四、教具与学具准备教具:投影仪、电脑、传感器实验仪学具:笔记本、实验报告册五、教学过程1. 导入:通过一个温度传感器在冰箱中的应用实例,引发学生对传感器的兴趣,引出本节课的主题。
2. 理论讲解:(1) 传感器的定义与分类(2) 温度传感器的工作原理与应用(3) 湿度传感器的工作原理与应用(4) 光传感器的工作原理与应用(5) 压力传感器的工作原理与应用3. 实践操作:学生分组进行实验,通过传感器实验仪,实际操作温度、湿度、光、压力传感器,观察传感器输出信号的变化,加深对传感器工作原理的理解。
4. 例题讲解:分析实际问题,如智能家居系统中如何选择合适的温度传感器,讲解选择依据和过程。
5. 随堂练习:学生根据所学知识,完成实验报告册的相关练习,巩固所学内容。
六、板书设计板书内容主要包括:1. 传感器的定义与分类2. 各类传感器的工作原理与应用七、作业设计1. 简述传感器的定义及其在现代科技领域的应用。
答案:传感器是一种能够感知环境信息并将其转换为可处理信号的装置,广泛应用于现代科技领域,如智能家居、工业自动化、医疗设备等。
2. 比较温度传感器、湿度传感器、光传感器、压力传感器的异同。
答案:相同点:都是将非电学量转换为电学量的装置。
不同点:温度传感器用于测量温度,湿度传感器用于测量湿度,光传感器用于测量光照强度,压力传感器用于测量压力。
八、课后反思及拓展延伸本节课通过理论讲解、实践操作、例题讲解和随堂练习等多种教学方式,使学生对传感器及其工作原理有了更深入的了解。
传感器及其工作原理的教案一、教学目标1. 了解传感器的概念、作用和分类。
2. 掌握常见传感器的工作原理和应用。
3. 能够分析传感器在现实生活中的重要作用。
二、教学内容1. 传感器的基本概念解释传感器的定义,描述传感器在电子设备中的作用。
2. 传感器的分类介绍常见传感器的类型,如温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
3. 温度传感器讲解温度传感器的工作原理,如热敏电阻、热电偶等。
4. 压力传感器介绍压力传感器的工作原理,如应变片、压阻传感器等。
5. 光敏传感器阐述光敏传感器的工作原理,如光电二极管、光敏电阻等。
三、教学方法1. 采用讲授法,讲解传感器的基本概念、分类和各种传感器的工作原理。
2. 使用演示法,展示传感器的工作过程和应用实例。
3. 开展小组讨论,分析传感器在现实生活中的作用。
四、教学准备1. 准备相关教材、课件和教学图片。
2. 准备实物传感器,如温度传感器、压力传感器等。
3. 准备示波器、电压表等实验器材。
五、教学过程1. 导入新课通过提问方式引导学生思考传感器在生活中的应用,激发学生的兴趣。
2. 讲解传感器的基本概念讲解传感器的定义,阐述传感器在电子设备中的作用。
3. 介绍传感器的分类介绍常见传感器的类型,让学生了解传感器家族。
4. 讲解温度传感器的工作原理讲解热敏电阻、热电偶等温度传感器的工作原理。
5. 讲解压力传感器的工作原理讲解应变片、压阻传感器等压力传感器的工作原理。
6. 讲解光敏传感器的工作原理讲解光电二极管、光敏电阻等光敏传感器的工作原理。
7. 演示传感器的工作过程和应用实例展示实物传感器的工作过程,让学生更直观地理解传感器的工作原理。
8. 小组讨论让学生结合生活实际,分析传感器在现实生活中的重要作用。
9. 课堂小结10. 布置作业布置一些有关传感器的思考题和实践题,巩固所学知识。
1. 课堂问答:通过提问,了解学生对传感器概念和分类的掌握情况。
2. 小组讨论:观察学生在讨论中的表现,评估他们对传感器工作原理的理解。
2024年传感器及其工作原理的教案一、教学目标1.让学生了解传感器的定义、分类和作用。
2.使学生掌握传感器的工作原理及基本特性。
3.培养学生运用传感器解决实际问题的能力。
二、教学内容1.传感器的定义、分类和作用2.传感器的工作原理3.传感器的特性4.传感器的应用实例三、教学重点与难点1.教学重点:传感器的定义、分类、工作原理及特性。
2.教学难点:传感器的工作原理及实际应用。
四、教学方法和手段1.采用案例教学法,以实际应用为背景,引导学生探究传感器的工作原理。
2.利用多媒体教学手段,展示传感器的实物图、工作原理图等,增强直观性。
3.组织课堂讨论,培养学生的创新思维和团队协作能力。
五、教学过程第一课时(一)导入1.利用多媒体展示传感器在现实生活中的应用实例,如智能手机、智能家居等。
2.提问:同学们,你们知道这些设备中的传感器是如何工作的吗?(二)传感器的定义、分类和作用1.介绍传感器的定义:传感器是一种能将被测量的非电量转换成电量的装置。
2.介绍传感器的分类:按照被测量类型、转换原理、输出信号等分类。
3.介绍传感器的作用:在自动检测、自动控制等领域发挥重要作用。
(三)传感器的工作原理1.以热敏电阻为例,讲解传感器的工作原理。
2.展示热敏电阻的实物图和工作原理图。
3.分析热敏电阻的工作原理:温度变化导致电阻值变化,从而实现温度的检测。
第二课时(四)传感器的特性1.介绍传感器的静态特性和动态特性。
2.讲解传感器的主要技术指标,如灵敏度、线性度、稳定性等。
3.分析传感器特性的实际意义。
(五)传感器的应用实例1.介绍压力传感器、湿度传感器、光敏传感器等常见传感器的应用。
2.展示实际应用案例,如汽车安全气囊系统、智能照明系统等。
3.分析传感器在应用中的关键作用。
(六)课堂讨论1.提问:同学们,你们能想到哪些传感器在实际生活中的应用?2.学生分组讨论,分享自己的观点。
(七)课堂小结1.回顾本节课的主要内容,巩固传感器的定义、分类、工作原理和特性。
传感器及其工作原理的教案第一章:传感器概述1.1 传感器的定义与作用介绍传感器的概念解释传感器在现实生活中的应用1.2 传感器的分类温度传感器压力传感器光传感器湿度传感器1.3 传感器的性能指标灵敏度准确度响应时间稳定性第二章:电阻式传感器2.1 电阻式传感器的原理介绍电阻式传感器的工作原理解释电阻变化的原因2.2 电阻式传感器的应用温度传感器压力传感器2.3 电阻式传感器的优缺点优点:线性好、精度高、成本低缺点:量程受限、响应速度慢第三章:电容式传感器3.1 电容式传感器的原理介绍电容式传感器的工作原理解释电容变化的原因3.2 电容式传感器的应用湿度传感器物位传感器3.3 电容式传感器的优缺点优点:量程宽、响应速度快、抗干扰能力强缺点:线性度较差、精度较低、成本较高第四章:光电式传感器4.1 光电式传感器的原理介绍光电式传感器的工作原理解释光电器件的原理4.2 光电式传感器的应用光传感器光纤传感器4.3 光电式传感器的优缺点优点:灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强缺点:成本较高、易受环境因素影响第五章:霍尔传感器5.1 霍尔传感器的原理介绍霍尔传感器的工作原理解释霍尔效应的原因5.2 霍尔传感器的应用磁场传感器角度传感器5.3 霍尔传感器的优缺点优点:灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强缺点:线性度较差、精度较低、成本较高第六章:超声波传感器6.1 超声波传感器的原理介绍超声波传感器的工作原理解释超声波的传播和接收过程6.2 超声波传感器的应用距离传感器流量传感器6.3 超声波传感器的优缺点优点:精度高、量程远、抗干扰能力强缺点:受环境温度影响大、成本较高第七章:红外传感器7.1 红外传感器的原理介绍红外传感器的工作原理解释红外辐射的检测过程7.2 红外传感器的应用温度传感器遥控器7.3 红外传感器的优缺点优点:灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强缺点:受环境光线影响大、成本较高第八章:频率传感器8.1 频率传感器的原理介绍频率传感器的工作原理解释频率测量的重要性8.2 频率传感器的应用转速传感器频率计8.3 频率传感器的优缺点优点:精度高、稳定性好、抗干扰能力强缺点:成本较高、调试复杂第九章:微型传感器9.1 微型传感器的原理与特点介绍微型传感器的工作原理强调微型传感器的尺寸小、重量轻、成本低9.2 微型传感器的应用生物医学领域航空航天领域9.3 微型传感器的优缺点优点:便于集成、易于携带、响应速度快缺点:灵敏度较低、抗干扰能力较差第十章:传感器系统的设计与应用10.1 传感器系统的概念解释传感器系统的组成及作用强调传感器系统的重要性10.2 传感器系统的应用案例智能家居系统工业自动化控制系统10.3 传感器系统的未来发展探讨传感器系统的发展趋势预测传感器系统在新技术领域的应用前景第十一章:无线传感器网络11.1 无线传感器网络的原理与组成介绍无线传感器网络的基本概念解释无线传感器网络的构成要素及其作用11.2 无线传感器网络的应用环境监测军事与安全领域11.3 无线传感器网络的优缺点优点:无需布线、安装方便、可远程监控缺点:功耗大、通信距离有限、安全性问题第十二章:传感器的标定与测试12.1 传感器标定的意义与方法解释传感器标定的目的介绍常见的传感器标定方法12.2 传感器测试的参数与设备列举传感器测试的主要参数介绍传感器测试所需的设备与工具12.3 传感器测试的流程与标准阐述传感器测试的一般流程介绍传感器测试的相关标准与规范第十三章:传感器在自动化系统中的应用13.1 自动化系统中传感器的作用解释传感器在自动化系统中的重要性阐述传感器在自动化过程中的角色13.2 常见自动化系统中的传感器应用控制系统生产线自动检测系统13.3 传感器在自动化系统中的选型与集成介绍传感器在自动化系统中的选型原则解释传感器在自动化系统中的集成方法第十四章:传感器在物联网中的应用14.1 物联网中传感器的作用与挑战阐述传感器在物联网中的关键作用分析物联网中传感器面临的挑战与问题14.2 物联网中传感器的应用案例智能交通系统智能农业14.3 物联网中传感器的发展趋势探讨物联网中传感器的未来发展方向预测物联网中传感器技术的新突破第十五章:传感器的维护与故障诊断15.1 传感器维护的重要性与方法强调传感器维护的意义介绍传感器维护的基本方法15.2 传感器故障诊断的原理与技术解释传感器故障诊断的基本原理介绍常见的传感器故障诊断技术15.3 传感器故障诊断的应用与案例工业生产中的传感器故障诊断智能家居中的传感器故障诊断重点和难点解析本文教案主要介绍了传感器及其工作原理,内容涵盖了传感器的分类、性能指标、各种类型的传感器原理与应用、传感器系统的设计、无线传感器网络、传感器的标定与测试、在自动化系统和物联网中的应用,以及传感器的维护与故障诊断。
传感器及其工作原理【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。
【过程与方法】1、设计实验并熟练使用电源、灵敏电流计、干簧管、光敏元件、热敏元件等电学实验元件,培养实验设计和实验操作能力及实验观察能力。
2、通过实验观察培养获取知识的能力、分析问题的能力。
【教学重难点】★教学重点(1)干簧管、光敏元件、热敏元件等电学实验元件在电路中的作用。
(2)设计电路。
★教学难点电路的设计,理解传感器工作原理及敏感元件在电路中的作用【教学过程】★重难点一、传感器的核心元件、组成及分类★1.核心元件(1)敏感元件是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏)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。
2.组成传感器的一般工作过程是:通过对某一物理量敏感的元件,将感受到的物理量按一定规律转换成便于测量的量。
一般由敏感元件、转换元件、转换电路三个部分组成。
3.分类传感器按照工作原理的不同可以分为以下三类:分类工作原理举例物理传感器利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息压电传感器、温度传感器、光电传感器、电感传感器、电容传感器等化学传感器利用化学反应识别和检测信息气敏传感器、湿敏传感器等生物传感器利用生物化学反应识别和检测信号酶传感器、组织传感器、细胞传感器等【典型例题】全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一,为模仿汽车油表原理,某同学自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置。
如图所示,其中电源电压保持不变,R是滑动变阻器,它的金属滑片是金属杆的一端。
该同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出),通过观察电压表示数,可以了解油量情况,你认为电压表应该接在图中的________两点之间,按照你的接法请回答:当油箱中油量减少时,电压表的示数将________(填“增大”或“减小”)。
教学过程一、复习预习复习:1,电流、电阻等恒定电流的基本属性2,交变电流3,变压器二、知识讲解课程引入:引导学生看教材中“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。
考点/易错点1:传感器的工作原理及分类【问题导思】1.传感器是如何将非电学量转化为电学量的?2.光电传感器、温度传感器是如何转换信号的?3.电容式传感器的原理是什么?1.传感器的工作原理非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量(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:是将转换元件输出的不易测量的电学量转换成易于测量的电学量,如电压、电流、电阻等.2.传感器的分类(1)光电传感器——光敏电阻光敏电阻一般为半导体材料做成,当光敏电阻受到光照时,导电性能明显增强.光敏电阻把光照的强弱转换为电阻大小.(2)温度传感器:热敏电阻和金属热电阻.①热敏电阻:指用半导体材料制成,其电阻值随温度变化发生明显变化的电阻,如图所示2为某热敏电阻的电阻—温度特性曲线.②金属热电阻:有些金属的电阻率随温度的升高而增大,这样的电阻称为金属热电阻.如图所示1为某金属热电阻的R-T特性曲线.热敏电阻或金属热电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,但相对而言,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,而热敏电阻的灵敏度较好.(3)电容式传感器①原理:电容器的电容C取决于极板正对面积S,极板间距离d及极板间电介质这几个因素,如果某一物理量(如角度θ、位移s、深度h等)的变化能引起上述某一因素的变化,从而引起电容的变化,那么测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化.②常见电容式传感器,如图所示.按热敏电阻随温度变化的规律,热敏电阻可分为正温度系数的热敏电阻和负温度系数的热敏电阻,正温度系数的热敏电阻随温度升高电阻增大,负温度系数的热敏电阻随温度升高电阻减小.考点/易错点2:霍尔效应的原理【问题导思】1.霍尔电压是怎样形成的?如何计算霍尔电压?2.如何判断霍尔电势的高低?外部磁场的洛伦兹力使运动的载流子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;横向电场对电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,导体板左右两侧会形成稳定的电压;U n=kIBd.U n的变化与B成正比是霍尔元件能把磁学量转换成电学量的原因.三、例题精析【例题1】【题干】如图所示,R1为定值电阻,R2为负温度系数的热敏电阻,L为小灯泡,当温度降低时,下列描述正确的是()A.R1两端的电压增大B. 电流表的示数增大C. 小灯泡的亮度变强D. 小灯泡的亮度变弱【解析】R2与灯L并联后与R1串联,与电源构成闭合电路,当温度降低时,电阻R2增大,外电路电阻增大,外电路电压增大,电流表读数减小,R1两端电压减小,灯L电压增大,灯泡亮度变强,故C正确,其余各项均错.【题干】如图所示,R1、R2为定值电阻,L为小灯泡,R3为光敏电阻,当照射光强度增大时()A.电压表的示数增大B.R2中电流减小C.小灯泡的功率增大D.电路的路端电压增大【解析】当照射光强度增大时,光敏电阻R3的阻值变小,R3与L串联后再与R2并联的总电阻值变小、干路中总电流变大,R1两端电压变大,A正确;R2两端电压减小,通过R2的电流减小,B正确;总电流变大,通过R2的减小,所以通过小灯泡L的电流变大,灯泡变亮,功率增大,C正确;因为干路中电流变大,内电压变大,路端电压变小,D错误.【例题3】【题干】如图所示,厚度为h、宽为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时电势差U、电流I和B的关系为U ,式中的比例系数k称为霍尔系数.=k IBd霍尔效应可解释如下:外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电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,导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是电子定向运动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:(1)达到稳定的状态时,导体板上侧面A的电势______下侧面A′的电势(填“高于”、“低于”或“等于”).(2)电子所受的洛伦兹力的大小为________.(3)当导体板上下两侧之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为________.(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数k=1ne,其中n代表导体板单位体积中电子的个数.【答案】 (1)低于 (2)evB (3)eU h(4)见解析 【解析】 (1)首先分析电流通过导体板时的微观物理过程.由于导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,电流是电子的定向运动形成的,电流方向从左到右,电子运动的方向从右到左,根据左手定则可判断电子受到的洛伦兹力的方向向上,电子向A 板聚集,A ′板出现多余的正电荷,所以A 板电势低于A ′板电势,应填“低于”.(2)电子所受洛伦兹力的大小为F =evB .(3)横向电场可认为是匀强电场,电场强度E =U h ,电子所受电场力的大小为F =eE =e U h .(4)电子受到横向静电力与洛伦兹力的作用,当两力平衡时有e U h=evB ,可得U =hvB . 通过导体的电流的微观表达式为I =nevdh .由题目给出的霍尔效应公式U =k IB d 有:hvB =k nevdhB d .所以k =1ne .四、课程小结。
教学活动(一)引入新课引导学生看教材55页“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: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?(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。
学生活动现象:光敏电阻在被光照射时电阻发生明显变化。
普通电阻则不会发生变化。
引导学生阅读教材57页的内容,思考问题:(1)光敏电阻的电阻率与什么有关?(2)光敏电阻受到光照时会发生什么变化?怎样解释?(3)光敏电阻能够将什么量转化为什么量?(1)光敏电阻的电阻率与光照强度有关。
(2)光敏电阻受到光照时电阻会变小。
硫化镉是一种半导体材料,无光照时,载流子极少,导电性能不好;随着光照增强,载流子增多,导电性能变好。
(3)光敏电阻能够将光学量转化为电阻这个电学量。
3.热敏电阻和金属热电阻引导学生阅读教材58页有关内容,思考问题:(1)金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系是否相同?(2)热敏电阻和金属热电阻各有哪些优缺点?(3)热敏电阻和金属热电阻能够将什么量转化为什么量?(1)金属导体与半导体材料的导电性能与温度的变化关系不相同。
《传感器及其工作原理》教案一、教学内容本节课选自《电子技术基础》教材第四章,主题为“传感器及其工作原理”。
具体内容包括:传感器的基本概念、传感器的分类及特点、常见传感器的工作原理及其应用。
重点讨论温度传感器、压力传感器、光敏传感器和湿度传感器。
二、教学目标1. 理解传感器的基本概念,掌握传感器的分类及特点。
2. 学习常见传感器的工作原理,了解它们在实际应用中的作用。
3. 培养学生的动手实践能力,激发学生对电子技术学习的兴趣。
三、教学难点与重点教学难点:传感器的工作原理及其在实际应用中的使用。
教学重点:传感器的分类、特点及常见传感器的工作原理。
四、教具与学具准备1. 教具:PPT课件、实验演示设备(温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器)。
2. 学具:每组一套传感器实验套件,包括传感器、信号放大器、显示装置等。
五、教学过程1. 导入:通过展示日常生活中的传感器应用实例,引发学生对传感器的兴趣,为新课的学习营造氛围。
2. 新课内容:(1)介绍传感器的基本概念、分类及特点。
(2)详细讲解温度传感器、压力传感器、光敏传感器和湿度传感器的工作原理及其应用。
(3)进行实验演示,让学生直观地了解传感器的工作过程。
3. 例题讲解:讲解一道关于传感器应用的例题,引导学生运用所学知识解决问题。
4. 随堂练习:布置几道关于传感器工作原理和应用的选择题,巩固所学知识。
5. 实践操作:分组进行实验,让学生亲自动手操作传感器,观察并记录实验结果。
六、板书设计1. 板书《传感器及其工作原理》2. 内容:(1)传感器基本概念、分类及特点(2)温度传感器、压力传感器、光敏传感器、湿度传感器工作原理及应用(3)实验注意事项七、作业设计1. 作业题目:(1)简述传感器的基本概念及其分类。
(2)温度传感器和压力传感器在工业生产中有哪些应用?(3)设计一个简单的光控开关电路,并说明其工作原理。
2. 答案:(1)传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,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。
传感器及其工作原理的教案第一章:传感器概述1.1 传感器的定义与作用介绍传感器的概念解释传感器在现代科技领域中的重要性1.2 传感器的分类温度传感器压力传感器光传感器湿度传感器其他传感器1.3 传感器的性能指标灵敏度准确度响应时间稳定性第二章:传感器的工作原理2.1 电阻式传感器介绍电阻式传感器的工作原理探讨电阻式传感器的应用实例2.2 电容式传感器解释电容式传感器的工作原理分析电容式传感器的应用场景2.3 电磁式传感器探讨电磁式传感器的工作原理举例说明电磁式传感器的应用2.4 光电式传感器介绍光电式传感器的工作原理讨论光电式传感器的应用领域第三章:传感器的选择与应用3.1 传感器选择的考虑因素测量范围精度要求响应时间环境条件3.2 传感器的应用实例工业自动化智能家居医疗设备环境监测3.3 传感器与微控制器的接口设计介绍传感器与微控制器接口的基本原理探讨接口设计中的注意事项第四章:传感器的安装与维护4.1 传感器的安装方法固定传感器连接传感器的电路传感器的校准4.2 传感器的维护与保养定期检查传感器的工作状态清洁传感器更换传感器配件4.3 传感器故障排除与维修分析传感器故障的原因介绍传感器维修的基本方法第五章:传感器技术的未来发展5.1 新型传感器的发展趋势微型化智能化网络化多功能化5.2 传感器在物联网中的应用物联网的基本概念传感器在物联网中的重要作用5.3 传感器技术的创新与挑战探讨传感器技术的创新方向分析传感器技术面临的挑战与解决方案第六章:传感器在温度测量中的应用6.1 温度传感器概述介绍温度传感器的种类及工作原理解释温度传感器在温度测量中的重要性6.2 热电阻传感器探讨热电阻传感器的工作原理分析热电阻传感器的应用实例6.3 热电偶传感器介绍热电偶传感器的工作原理讨论热电偶传感器在高温测量中的应用6.4 集成温度传感器解释集成温度传感器的工作原理探讨集成温度传感器的优势及应用第七章:压力传感器的原理与应用7.1 压力传感器概述介绍压力传感器的概念及作用解释压力传感器在各种领域的应用7.2 应变片式压力传感器探讨应变片式压力传感器的工作原理分析应变片式压力传感器的应用实例7.3 压阻式压力传感器介绍压阻式压力传感器的工作原理讨论压阻式压力传感器在工业中的应用7.4 微机电系统(MEMS)压力传感器解释MEMS压力传感器的工作原理探讨MEMS压力传感器的优势及应用第八章:光传感器的原理与应用8.1 光传感器概述介绍光传感器的基本概念解释光传感器在光电技术中的应用8.2 光电二极管传感器探讨光电二极管传感器的工作原理分析光电二极管传感器的应用实例8.3 光敏电阻传感器介绍光敏电阻传感器的工作原理讨论光敏电阻传感器在光照检测中的应用8.4 光强传感器解释光强传感器的工作原理探讨光强传感器在光学测量中的应用第九章:湿度传感器的原理与应用9.1 湿度传感器概述介绍湿度传感器的基本概念解释湿度传感器在环境监测中的重要性9.2 电容式湿度传感器探讨电容式湿度传感器的工作原理分析电容式湿度传感器的应用实例9.3 电阻式湿度传感器介绍电阻式湿度传感器的工作原理讨论电阻式湿度传感器在湿度测量中的应用9.4 露点传感器解释露点传感器的工作原理探讨露点传感器在气象观测中的应用第十章:传感器在自动化控制系统中的应用10.1 自动化控制系统概述介绍自动化控制系统的基本概念解释自动化控制系统在社会生产中的作用10.2 传感器在自动化控制中的应用探讨传感器在工业自动化中的重要作用分析传感器在技术中的应用10.3 传感器在智能控制系统中的应用介绍传感器在智能家居中的应用讨论传感器在无人驾驶技术中的应用10.4 传感器技术的创新与发展趋势分析传感器技术在自动化控制系统中的创新方向探讨传感器技术在未来发展趋势中的挑战与解决方案第十一章:传感器的数据处理与信号转换11.1 传感器信号的预处理介绍传感器信号预处理的重要性探讨滤波、放大、线性化等预处理方法11.2 模拟-数字转换解释模拟-数字转换(ADC)的原理分析ADC在传感器应用中的关键作用11.3 数字信号处理介绍数字信号处理的基本概念探讨数字滤波、特征提取等信号处理技术11.4 数据融合与信息提取解释数据融合的概念及意义探讨多传感器数据融合的方法和技术第十二章:无线传感器网络(WSN)12.1 无线传感器网络概述介绍无线传感器网络的基本概念解释无线传感器网络在物联网中的应用12.2 WSN的组成与工作原理探讨WSN的节点、通信协议和数据处理机制分析WSN在环境监测、军事等领域中的应用12.3 WSN的关键技术介绍WSN中的低功耗通信、数据融合、路由协议等关键技术讨论这些技术在实际应用中的挑战和解决方案12.4 WSN的发展趋势与挑战分析WSN在未来发展中的机遇与挑战探讨WSN在物联网中的作用及其发展方向第十三章:传感器在生物医学领域的应用13.1 生物医学传感器概述介绍生物医学传感器的基本概念解释生物医学传感器在医疗诊断中的重要性13.2 生物传感器类型与应用探讨生物传感器包括的光学生物传感器、电化学生物传感器等分析这些传感器在血糖检测、酶活性监测等领域的应用13.3 生物医学传感器的集成与微系统技术介绍生物医学传感器集成技术探讨微流控芯片、MEMS等技术在生物医学传感器中的应用13.4 生物医学传感器的发展趋势与挑战分析生物医学传感器在未来发展中的机遇与挑战探讨生物医学传感器在精准医疗和健康管理中的作用及其发展方向第十四章:传感器的安全性与标准化14.1 传感器的安全性介绍传感器安全性的重要性探讨传感器在防止数据泄露、防止故障等方面的安全措施14.2 传感器标准化与兼容性解释传感器标准化的重要性讨论传感器接口、通信协议等标准化问题14.3 传感器产品的认证与质量控制介绍传感器产品认证的流程与标准探讨质量控制对传感器性能和可靠性的影响14.4 传感器行业的未来发展分析传感器行业在未来发展中的趋势探讨传感器技术在智能制造、物联网等领域的应用前景第十五章:传感器的创新与挑战15.1 传感器技术的创新方向探讨新型传感器、传感器材料、传感器集成等方面的创新趋势15.2 传感器面临的挑战与解决方案分析传感器在精度、响应时间、功耗等方面的挑战讨论解决这些挑战的可能方法和途径15.3 传感器技术在可持续发展中的作用介绍传感器在节能减排、环境保护等方面的作用探讨传感器技术在促进可持续发展中的潜力15.4 传感器的未来:从智能传感器到自适应系统展望智能传感器、自适应系统等领域的发展前景探讨传感器技术在未来科技和产业变革中的作用和地位重点和难点解析本文主要介绍了传感器及其工作原理、选择与应用、安装与维护、未来发展等方面的内容。
《传感器及其工作原理》教案一、教学内容本节课选自《电子技术基础》教材第四章,主题为“传感器及其工作原理”。
详细内容包括:传感器的定义、分类、应用及其工作原理;重点介绍温度传感器、光传感器、力传感器等常见传感器的工作原理和应用实例。
二、教学目标1. 让学生了解传感器的定义、分类和应用,理解传感器在电子技术领域的重要性。
2. 使学生掌握常见传感器的工作原理,能够分析其在实际应用中的优缺点。
3. 培养学生运用传感器进行电子电路设计和创新的能力。
三、教学难点与重点难点:传感器的工作原理及其在实际应用中的运用。
重点:温度传感器、光传感器、力传感器等常见传感器的工作原理。
四、教具与学具准备1. 教具:PPT课件、实验箱、传感器模块、演示电路板。
2. 学具:笔记本、笔、实验报告册。
五、教学过程1. 导入:通过展示传感器在日常生活中的应用实例,引发学生对传感器的好奇心和兴趣。
2. 知识讲解:a. 传感器的定义、分类和应用。
b. 温度传感器、光传感器、力传感器等常见传感器的工作原理。
3. 实践操作:a. 学生分组,每组配备一个实验箱和相应传感器模块。
b. 指导学生进行温度传感器、光传感器、力传感器的接线及测试实验。
c. 学生观察实验现象,分析传感器工作原理。
4. 例题讲解:a. 结合教材例题,讲解传感器在实际应用中的计算方法。
b. 学生跟随讲解,完成例题计算。
5. 随堂练习:a. 布置传感器相关的练习题,学生独立完成。
b. 教师巡回指导,解答学生疑问。
六、板书设计1. 传感器的定义、分类和应用。
2. 常见传感器工作原理:a. 温度传感器b. 光传感器c. 力传感器3. 传感器计算例题及解析。
七、作业设计1. 作业题目:a. 解释传感器的定义,列举三个常见的传感器应用。
b. 简述温度传感器、光传感器、力传感器的工作原理。
c. 根据教材例题,计算并分析传感器在特定应用中的参数。
2. 答案:八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生对传感器的定义、分类和应用有了基本的了解,能够掌握常见传感器的工作原理。
《传感器及其工作原理》精品教案一、教学内容本节课选自《自动化仪表与传感器》教材第三章,详细内容主要包括传感器的定义、分类、工作原理以及应用场景。
重点介绍温度传感器、压力传感器和光传感器的工作原理及其在实际工程中的应用。
二、教学目标1. 理解传感器的定义,掌握传感器的分类及工作原理。
2. 学会分析温度传感器、压力传感器和光传感器在实际工程中的应用。
3. 培养学生动手操作、观察现象、分析问题及解决问题的能力。
三、教学难点与重点难点:传感器工作原理的理解和应用。
重点:温度传感器、压力传感器和光传感器的工作原理及其在实际工程中的应用。
四、教具与学具准备1. 教具:PPT、传感器实物模型、实验器材。
2. 学具:笔记本、教材、实验报告。
五、教学过程1. 引入:通过展示传感器在生活中的应用实例,激发学生的兴趣,引出本节课的主题。
2. 理论讲解:a. 介绍传感器的定义、分类和工作原理。
b. 详细讲解温度传感器、压力传感器和光传感器的工作原理。
3. 实践操作:a. 演示传感器的工作过程,让学生观察现象。
b. 学生分组进行实验,动手操作传感器,观察并记录实验数据。
4. 例题讲解:结合实际工程案例,讲解传感器的应用。
5. 随堂练习:布置相关习题,巩固所学知识。
六、板书设计1. 传感器定义、分类、工作原理。
2. 温度传感器、压力传感器、光传感器工作原理。
3. 实际工程应用案例。
七、作业设计1. 作业题目:a. 解释传感器的定义及分类。
b. 分别阐述温度传感器、压力传感器和光传感器的工作原理。
c. 分析传感器在实际工程中的应用。
2. 答案:八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生掌握传感器的定义、分类和工作原理的程度,以及实验操作过程中的问题。
2. 拓展延伸:a. 研究其他类型的传感器,如湿度传感器、声音传感器等。
b. 了解传感器在物联网、智能制造等领域的应用。
c. 探讨传感器技术的发展趋势及未来前景。
通过本节课的学习,希望学生能够掌握传感器的相关知识点,培养动手实践和解决问题的能力,激发对传感器技术及其应用的兴趣。
传感器及其工作原理的教案原创一、教学内容本节课选自《电子技术基础》第五章“传感器及其应用”,主要涉及第1节“传感器概述”和第2节“常见传感器的工作原理”。
详细内容包括传感器的定义、分类、特性,以及温度传感器、力传感器、光传感器等常见传感器的工作原理和应用。
二、教学目标1. 理解传感器的概念、分类和特性,掌握常见传感器的工作原理及其在生活中的应用。
2. 能够运用所学知识分析传感器在实际应用中的问题,培养解决问题的能力。
3. 培养学生的创新意识,提高实际操作技能,激发对电子技术学科的兴趣。
三、教学难点与重点教学难点:传感器的工作原理及其在实际应用中的问题分析。
教学重点:传感器的分类、特性,常见传感器的工作原理及其应用。
四、教具与学具准备1. 教具:多媒体教学设备、传感器实物、演示板、实验器材等。
2. 学具:教材、笔记本、实验报告、工具包等。
五、教学过程1. 导入:通过展示生活中常见的传感器应用实例,引导学生思考传感器的作用和重要性。
2. 新课导入:详细讲解传感器的定义、分类、特性,让学生对传感器有全面的认识。
3. 知识讲解:a. 温度传感器:介绍热敏电阻、热电偶等温度传感器的原理和应用。
b. 力传感器:讲解应变片、压电传感器等力传感器的工作原理及其在实际中的应用。
c. 光传感器:阐述光敏电阻、光电二极管等光传感器的工作原理及其应用。
4. 实践操作:分组进行实验,让学生动手操作传感器,观察传感器的工作过程,培养学生的实际操作能力。
5. 例题讲解:针对所学内容,选取典型例题进行讲解,让学生学会分析传感器在实际应用中的问题。
6. 随堂练习:布置与例题类似的习题,让学生巩固所学知识,提高解决问题的能力。
六、板书设计1. 传感器的概念、分类、特性2. 常见传感器的工作原理及特点a. 温度传感器b. 力传感器c. 光传感器3. 传感器在实际应用中的问题分析七、作业设计1. 作业题目:a. 解释传感器的作用,并举例说明。
教学课题:传感器及其工作原理教学目标:(1)通过实验及生活中的实例获得对传感器的感性认识。
(2)知道干簧管、光敏电阻、热敏电阻、金属热电阻的特性和工作原理。
(3)知道什么是传感器,它的作用、类别、目的。
教学重点:传感器的概念,光敏电阻、热敏电阻的特性,热敏电阻、金属热电阻的特性差异。
教学难点:传感器的工作原理。
教学方法:探究式教学法:具体实例引导→感知传感器→传感器元件特性探究→引导学生观察→功能总结→尝试应用。
问题解决教学模式:一、是什么?二、为什么?三、怎么用?使学生在获得知识的同时,能够掌握方法,提升能力。
教具准备声控光控灯泡1支,干簧管2只,光敏电阻、热敏电阻各30只,多用电表30只,火柴及香头。
教学过程:导入新课创设情景,导入新课师生活动:教师出示图片或播放视频:2010年1月17日零时12分,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第三颗“北斗”导航卫星成功送入预定轨道。
介绍当卫星在宇宙中绕地球飞行过程中,人们可以在遥远的地面对它的运行姿态进行控制和调整。
可见人们不必直接接触它就可以控制它,要想知道这其中的自动控制的原理就要学习一些有关传感器的知识。
推进新课认识身边的传感器,总结传感器概念。
活动设计:由几个传感器的作用演示引起学生们的注意,去感受传感器的神奇。
实验一、一盏常见的楼梯灯,它可以在光线昏暗的时候自动点亮。
在正常光照条件下,接通电源,但灯泡并没有亮。
当用一块黑色的胶布挡住灯座的光电传感器,灯泡就被点亮。
实验二、通过声控开关点亮灯泡。
灯泡过一会儿就熄灭,此时,拍一下巴掌,灯泡又被点亮。
学生观察,描述现象:在这两个实验中,光照条件和声音都可以充当电路的开关。
猜想:上述控制系统的转换方式?学生讨论、质疑、总结。
结论:光控开关,将光照强弱转变为电阻的变化,从而控制电路。
声控开关是利用声音的变化在传感器上产生的压力变化,将力的变化转变为电流的变化,从而控制电路。
实验三、动画演示干簧管演示实验:现象:如图,小盒子的侧面露出一个小灯泡,盒外没有开关,但是把磁铁放到盒子上面,灯泡就会发光,把磁铁移走,灯泡熄灭。
《传感器及其工作原理》说课稿我讲课的题目是“传感器及其工作原理”,选自人民教育出版社高中物理课程标准实验教科书选修3-2第六章第一节。
(课标要求)《普通高中物理课程标准(实验稿)》对本章内容的内容标准是是知道非电学量转换成电学量的技术意义,通过实验知道常见传感器的工作原理,列举传感器在生活和生产中的应用。
活动建议是调查日常生活中的传感器的应用,利用传感器制作简单的自动控制装置。
《课标》将“传感器”列为选修3-2模块的二级主题,集中体现了《课标》对科学、技术与社会相互关系的关注,这部分内容也是《课标》中“在课程内容上体现时代性”的一个标志。
本节有关技术的内容十分丰富,但是在教学要求上不同于技术课程,它侧重于物理原理在传感技术中的应用。
(说教材)本节课内容是第六章的第一节。
第六章是继电磁感应、交变电流之后的一个独立章节,是新课程新增的教学内容,而本节课又是本章的开篇之作。
因此本节课既是之后学习的铺垫和准备,也能够充分展现新课程的“让物理贴近生活,让物理走向社会”的理念。
本节课内容有“什么是传感器”、“光敏电阻”、“热敏电阻和热金属电阻”以及“霍尔元件”四部分。
本节课教学内容的主要特点是定性研究一些原理性基础知识,但不做定量的计算。
教学的关键在于多举例子和多做实验,很多初看起来的很神秘的原理,动手一做就可明白其中的物理奥妙。
所以本节课的学习过程应是快乐轻松的,能让学生学到许多与生活相关的实用知识,还能够培养他们理论联系实际的科学素养。
(说学情)本节课的主要学习对象是高二理科学生,他们在之前的学习中已经掌握了有关力、热、电、磁、光等基本知识和原理,尤其有关电路、磁场的内容,这是学习本节课的知识储备。
近年来,传感器的应用日益普遍,可以说是处处皆是。
俗话说“处处留心皆学问”,那么学生只要细心观察,就肯定会发现生活中的传感器的“影子”。
然而,他们此前并没有接触有关传感技术的知识,可能并不知道某些实例是传感器的应用,或者略知一二。
《探究传感器的工作原理》说课稿尊敬的各位评委、老师:大家好!今天我说课的题目是《探究传感器的工作原理》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《探究传感器的工作原理》是高中物理选修 3-2 中的重要内容。
传感器技术在现代科技和生活中有着广泛的应用,了解传感器的工作原理对于学生理解物理知识与实际应用的联系具有重要意义。
本节课主要介绍了常见传感器的工作原理,包括光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件等。
通过学习这些内容,能够为后续学习传感器的应用以及自动控制等知识奠定基础。
二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了电路的基本概念和规律,具备了一定的分析和解决问题的能力。
但是对于传感器这一较为新颖的概念和其工作原理,可能会感到陌生和抽象。
不过,高中生的思维活跃,具有较强的好奇心和求知欲,在教学中可以通过实验和实例激发学生的学习兴趣,引导他们积极思考和探究。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)了解常见传感器的类型和特点。
(2)理解光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件等传感器的工作原理。
(3)能够根据传感器的工作原理分析简单的电路。
2、过程与方法目标(1)通过实验探究和观察,培养学生的观察能力、动手能力和分析问题的能力。
(2)通过对传感器工作原理的讨论和分析,提高学生的逻辑思维能力和知识迁移能力。
3、情感态度与价值观目标(1)激发学生对物理学科的兴趣,培养学生的创新意识和实践精神。
(2)让学生体会物理知识在生活和科技中的应用,增强学生学习物理的动力。
四、教学重难点1、教学重点(1)常见传感器的工作原理,如光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件等。
(2)传感器在电路中的应用分析。
2、教学难点(1)理解传感器的工作原理,尤其是其物理机制。
(2)如何将抽象的原理与实际应用相结合,培养学生的综合分析能力。
五、教法与学法1、教法(1)讲授法:讲解传感器的基本概念和工作原理,使学生对新知识有初步的了解。
传感器及其工作原理
【三维目标】
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。
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,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。
【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、讨论
【教学用具】: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。
【教学过程】
一、引入新课
准备知识: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。
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。
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。
传感器的工作原理如下图所示:
2、认识一些制作传感器的元器件
(1)探究光敏电阻的特性
学生实验1:学生五人一组,用万用电表的欧姆挡测量一
只光敏电阻的阻值,实验分别在暗环境和强光照射下进行。
①、将光敏电阻与万用表的欧姆档按右图所示连成电路 ②、将光敏电阻受光面置于有光线照射的地方,观察万用
欧姆表
③、用黑纸片将光敏电阻的透光窗口的遮住,移动黑纸片,使光敏电阻受到的光线出
现较亮、稍暗、较暗、黑暗几种情况,观察几种情况下光敏电阻的阻值变化,并
把相应的阻值填入下表。
④、结论:光敏电阻在暗环境下电阻值很大,强光照射下电阻值很小。
师生总结: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。
简单介绍:光敏电阻在光照射下电阻变化的原因。
有些物质,例如硫化镉,是一种半导体材料,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,导电性变好。
(2)探究金属热电阻和热敏电阻的特性
提问:金属导体的导电性能与温度有关吗?关系如何?
回答:金属导体的电阻随温度的升高而增大,如白炽灯钨丝的电阻在正常工作情况下比常温下的电阻大得多。
演示实验4:如图6所示,AB间接有一段钨丝(从旧日光灯管中取出),闭合开关,灯泡正常发光,当用打火机给钨丝加热时,灯泡亮度明显变暗。
学生探究:钨丝的电阻随温度的升高而增大。
师生总结:用金属丝可以制作温度传感器,称为热电阻。
如前面已经学过的用金属铂可制作精密的电阻温度计。
学生实验2:学生五人一组,探究热敏电阻的阻值大小与温度的关系。
实验器材:NTC热敏电阻,万用表,温度计,
实验方案:按照如图所示的电路将热敏电阻接入电路,将万用
表选择开关置于欧姆档,用温度计测量温度,
下的电阻。
实验步骤:
①、按上述电路连接电路
②、取半杯热水,将热敏电阻及温度计放入热水中
③、同时测量并记录水温和电阻值
④、倒入少许冷水,改变杯中的水温,在同时测量水温和电阻值,填入下表:
实验数据:
实验结论:热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,且阻值随温度变化非常明显。
师生总结:半导体热敏电阻也可以用作温度传感器。
师生总结比较:金属热电阻与热敏电阻都能够把温度这个热学量转换为电阻这个电学量,金属热电阻的化学稳定性好,测温范围大,但灵敏度较差。
(3)霍尔元件
教师介绍:霍尔元件是在一个很小的矩形半导体(例如砷化铟)薄片上,制作4个电极E、F、M、N而成(如图7所示)。
若在E、F间通入恒定的电流I,同时外加与薄片垂直的匀强磁场B,薄片中的载流子就在洛伦兹力的作用下发生偏转,使M、N间出现电压U。
师生讨论:霍尔元件的上的电压U与电流I、磁感应强度B的关系,设霍尔元件长为a,
宽为b,厚为d,则当薄片中载流子达到稳定状态时,,即,又因
,所以,即(为霍尔系数)。
因此,我们就可以根
据电压U的变化得知磁感应强度的变化。
师生共析: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。
【课堂总结】
传感器是指一些能把光、力、温度、磁感应强度等非电学量转化为电学量或转换为电路的通断的元器件,它在生活、生产和科技领域有着非常广泛的应用。
日本把传感器技术列为上世纪八十年代十大技术之首,美国把传感器技术列为九十年代的关键技术,而我国有关传感器的研究和应用正方兴未艾……
【板书设计】。