高中物理下學(xué)期第一周傳感器溫度傳感器和光傳感器教學(xué)設(shè)計(jì)-人教版高中全冊(cè)物理教案

1、傳感器溫度傳感器和光傳感器課題第三章1.傳感器溫度傳感器和光傳感器課時(shí)1考點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)認(rèn)識(shí)各種常見的傳感器；了解光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理。學(xué)習(xí)目標(biāo)1 .知道什么是傳感器，理解各類傳感器的工作原理2 .知道光敏電阻特點(diǎn)及作用3 .掌握熱敏電阻和金屬電阻的特點(diǎn)及區(qū)別4 .理解霍爾元件的原理及作用會(huì)用得各類元件（熱敏電阻、光敏電阻、霍爾元件等）設(shè)計(jì)簡單的控制電路重、難點(diǎn)光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件的工作原理學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)建議教師活動(dòng)建議調(diào)整記錄基礎(chǔ)過關(guān)一、傳感器導(dǎo)學(xué)探究當(dāng)你走進(jìn)一座大樓時(shí)， 大堂的自動(dòng)門是如何“看到你而自動(dòng)打開的？答案 人體發(fā)出的紅外線被傳感器接收后傳給自動(dòng)控制裝

2、置的電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)門.知識(shí)梳理傳感器的定義及結(jié)構(gòu)自主預(yù)習(xí)完成教師適時(shí)講解（1）傳感器通常是把被測(cè)量的非電信息（如力、溫度、光、聲、化學(xué)成分T按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電信息的器件或裝置.（2）結(jié)構(gòu)：.專業(yè).非電信息 山彳三息敏感元件一處理器 且即學(xué)即用（多項(xiàng)選擇）傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集的任務(wù)，它可以 （）A.將力學(xué)量（如形變量）轉(zhuǎn)變成電學(xué)量B.將熱學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量C.將光學(xué)量轉(zhuǎn)變成電學(xué)量D.將電學(xué)量轉(zhuǎn)變成力學(xué)量答案 ABC解析 傳感器是將所感受到的不便于測(cè)量的物理量 （如力、熱、光、聲等）轉(zhuǎn) 換成便于測(cè)量的物理量（一般是電學(xué)量）的一類元件，應(yīng)選項(xiàng) A B、C對(duì)，D 錯(cuò).二、敏感元件的原理導(dǎo)

3、學(xué)探究1如圖1所示，將多用電表的選擇開關(guān)置于歐姆擋，再將多用 電表的兩支表筆與負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻R的兩端相連，這時(shí)表針恰好指在學(xué)生討論生活中的實(shí)例刻度盤的正中央.假設(shè)在R上擦一些酒精，表針將如何擺動(dòng)？假設(shè)用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，表針將如何擺動(dòng)？期榔表 圖1答案 由于酒精蒸發(fā)，熱敏電阻 RT溫度降低，電阻值增大，指針應(yīng)向左偏； 用吹風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)吹向電阻，電阻R溫度升高，電阻值減小，指針將向右偏.學(xué)生觀察現(xiàn)象、思考、交流.導(dǎo)學(xué)探究2干簧管的結(jié)構(gòu)如圖 2所示，它只是玻璃管內(nèi)封入的兩個(gè)軟磁 性材料制成的簧片.將干簧管接入電路.把磁鐵靠近或遠(yuǎn)離干簧管，觀察電 路中所發(fā)生的現(xiàn)象.總結(jié)干簧管是如何工作的？教

4、師請(qǐng)同學(xué)做實(shí)驗(yàn),并解釋圖2答案把磁鐵靠近干簧管時(shí)，簧片在磁場的作用下會(huì)磁化為異名磁極相對(duì)的磁鐵.當(dāng)磁力大于簧片的彈力時(shí)，兩者緊密地接觸，電路連通，燈亮.三、溫度傳感器和光傳感器（一）熱敏電阻和金屬熱電阻導(dǎo)學(xué)探究如圖3所示為電熨斗的構(gòu)造， 其中雙金屬片上層金屬的熱膨脹系數(shù)大于下層金屬.(1)常溫下，電熨斗的上、下觸點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是接觸的還是分離的？當(dāng)溫度過高時(shí)雙金屬片將怎樣起作用？總結(jié)歸納(2)熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，這是如何利用調(diào)溫旋鈕來實(shí)現(xiàn)的？答案(1)常溫時(shí)，電熨斗的上、下觸點(diǎn)接觸，這樣電熨斗接通電源后能進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度過高時(shí)雙金屬片膨脹，因上層的熱膨脹系數(shù)

5、較大，故上層膨脹的厲害，雙金屬片向下彎曲， 彎曲到一定程度后， 兩觸點(diǎn)分離，電路斷開, 電熱絲停止加熱.當(dāng)溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱.(2)熨燙棉麻衣物需要設(shè)定較高的溫度，也就是要求雙金屬片彎曲程度較大時(shí)，兩觸點(diǎn)分離，所以應(yīng)使調(diào)溫旋鈕下旋，反之熨燙絲綢衣物需要設(shè)定較低的溫度，應(yīng)使調(diào)溫旋鈕上旋.知識(shí)梳理熱雙金屬片、熱敏電阻和金屬熱電阻的特點(diǎn)(1)熱雙金屬片溫度傳感器是由兩種膨脹系數(shù)相差較大電迪金屬片焊接或 軋制成一體后組成.它對(duì)溫度的感知表現(xiàn)為熱雙金屬片的形變，可以用它控 制電路的通斷.(2)熱敏電阻：用半導(dǎo)體材料制成.按熱敏電阻阻值隨溫度變化的規(guī)律，熱 敏電阻可分為正溫度系

6、數(shù)的熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻.正溫度系數(shù)的熱敏電阻隨溫度升高電阻增大.負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻(如氧化鎰熱敏電阻)隨溫度升高電阻減小.(3)金屬熱電阻：金屬的電阻率隨溫度升高而增大,利用這一特性，金屬絲 也可以制作成溫度傳感器,稱為熱電阻.即學(xué)即用如圖4所示，R為定值電阻，R為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，L為小燈泡，當(dāng)溫度降低時(shí)()圖4A. R兩端的電壓增大B.電流表的示數(shù)增大C.小燈泡的亮度變強(qiáng)D.小燈泡的亮度變?nèi)醮鸢?C解析 R2與燈L并聯(lián)后與R串聯(lián)，與電源構(gòu)成閉合電路，當(dāng)溫度降低時(shí)，熱 敏電阻R的阻值增大，外電路電阻增大，電流表讀數(shù)變小，R兩端電壓減小， 燈L兩端電壓增大，燈泡亮度變強(qiáng)，故C

7、正確，其余各項(xiàng)均錯(cuò).（二）光傳感器導(dǎo)學(xué)探究如圖5所示是火災(zāi)報(bào)警器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它由發(fā)光二極管LED光電三極管和不透明的擋板組成,請(qǐng)簡述它的工作原理.學(xué)生閱讀教材，思考券回答以下問題.1嘲“相旭:林管、-4卜罩站恂和蜥理圖5答案 平時(shí)，光電三極管收不到 LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，煙霧進(jìn)入 罩內(nèi)后對(duì)光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變小.與 傳感器連接的電路檢測(cè)出這種變化，就會(huì)發(fā)出警報(bào).知識(shí)梳理光敏電阻的特點(diǎn)及工作原理光敏電阻是用半導(dǎo)體材料 （如硫化鎘）制成的.它的特點(diǎn)是光照越強(qiáng)，電阻越 小.它能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量.即學(xué)即用如圖6所示是會(huì)議室和賓館刻意的

8、天花板上裝有的火災(zāi)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)原理圖，罩內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED光電三極管和不透明的擋板.平時(shí)光電三極管接收不到 LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài).發(fā)生火災(zāi)時(shí)，以下 說法正確白選項(xiàng)是（）T揩板 目辦冊(cè)尾根管、J外罩圖6A.進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧遮擋了光線，使光電三極管電阻更大，檢測(cè)電路檢測(cè)出 變化發(fā)出警報(bào)B.光電三極管溫度升高，電阻變小，檢測(cè)電路檢測(cè)出變化發(fā)出警報(bào)C.進(jìn)入罩內(nèi)的煙霧對(duì)光的散射作用，部分光線照到光電三極管上，電阻變小，發(fā)出警報(bào)D.以上說法均不止確答案 C解析由火災(zāi)報(bào)警器的原理可知，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧進(jìn)入罩內(nèi)，使光發(fā)生散射， 部分光線照到光電三極管上，電阻變小，與傳感器相連的電路檢測(cè)出這種變化，發(fā)

9、出警報(bào)，C對(duì).一、對(duì)傳感器的認(rèn)識(shí)例1如圖7是一種測(cè)定油箱油量多少或變化多少的裝置.其中電源電壓保 持不變，R是滑動(dòng)變阻器，它的金屬滑片是金屬桿的一端.在裝置中使用了 一只電壓表（圖中沒有畫出），通過觀察電壓表示數(shù)，可以了解油量情況.圖7（1）你認(rèn)為電壓表應(yīng)該接在圖中的 兩點(diǎn)之間，按照你的接法請(qǐng)回答：當(dāng)油箱中油量減少時(shí)，電壓表的示數(shù)將 （選填“增大或“減小"）.（2）將電壓表分別接在 b、c之間與c、d之間，當(dāng)油量變化時(shí)，電壓表的示 數(shù)變化有何不同？解析（1）由題圖可知當(dāng)油箱內(nèi)液面高度變化時(shí)，R的金屬滑片將會(huì)移動(dòng)， 從而引起R兩端電壓的變化.當(dāng)油量減少時(shí)，R的數(shù)值會(huì)增大，電路中的電流會(huì)

10、減小，c、d間的電壓會(huì)減小.當(dāng)把電壓表接在c、d兩點(diǎn)間，電壓表的示數(shù)減小時(shí)，表示油量在減少.(2)把電壓表接在 b、c之間，油量增加時(shí)，R減小，電壓表的示數(shù)減??；油量減少時(shí)，R增大，電壓表的示數(shù)增大.把電壓表接在c、d之間，油量增加時(shí)，R減小，電路中電流增大，那么R' 兩端的電壓增大，電壓表的示數(shù)增大，同理，油量減少時(shí)，電壓表的示數(shù)減 小.答案(1) c、d減小(2)見解析歸納總結(jié)1 .傳感器的原理：非電學(xué)量一傳感器 敏感元件、轉(zhuǎn)換器件、轉(zhuǎn)換電路一電學(xué)量2.在分析傳感器時(shí)要明確：(1)核心兀件是什么；(2)是怎樣將非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量；(3)是如何顯示或控制開關(guān)的.二、對(duì)光敏電阻、熱敏

11、電阻的認(rèn)識(shí)及應(yīng)用例2如圖8所示，由電源、小燈泡、電阻絲、開關(guān)組成的電路中，當(dāng)閉合 開關(guān)S后，小燈泡正常發(fā)光，假設(shè)用酒精燈加熱電阻絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)小燈泡亮度 變暗，發(fā)生這一現(xiàn)象的主要原因是 ( )盹hb圖8A.小燈泡的電阻發(fā)生了變化B.小燈泡燈絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化C.電阻絲的電阻率隨溫度發(fā)生了變化D.電源的電壓隨溫度發(fā)生了變化解析 電阻絲的電阻率隨溫度的升高而增大，電阻也增大，電路中電流減小,2根據(jù)P= I R知，小燈泡的實(shí)際功率減小，所以變暗.答案 C例3如圖9所示，R、R為定值電阻，L為小燈泡，R為光敏電阻，當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)（）圖9A.電壓表的示數(shù)增大B. R中電流減小C.小燈泡的功率增大

12、D.電路的路端電壓增大解析 當(dāng)入射光強(qiáng)度增大時(shí)，R3阻值減小，外電路電阻隨 R的減小而減小，R兩端電壓因干路電流增大而增大，從而電壓表的示數(shù)增大，同時(shí)內(nèi)電壓增大，故電路的路端電壓減小， A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤.因路端電壓減小，而 R 兩端電壓增大，故R兩端電壓必減小，那么 R中電流減小，故 B項(xiàng)正確.結(jié)合干路電流增大知流過小燈泡的電流必增大，故小燈泡的功率增大，C項(xiàng)正確. 答案 ABC第二節(jié)生活中的傳感器簡單的光控和溫控電路（選學(xué)）課題第三章 第2節(jié)生活中的傳感器簡單的光控和溫控電路（選學(xué)）課時(shí)1考點(diǎn)、知識(shí)點(diǎn)根據(jù)傳感器的工作原理分析傳感器的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解生活中常見的傳感器的工作原理，并能分析

13、相關(guān)的簡單問題2、用“比較法分析傳感器的/、同特征重、難點(diǎn)根據(jù)傳感器的工作原理分析傳感器的應(yīng)用，常與電路等知識(shí)相結(jié)合進(jìn)行綜合考查學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)建議教師活動(dòng)建議調(diào)整記錄一、生活中的傳感器知識(shí)梳理1洗衣機(jī)中的傳感器（1）模糊洗衣機(jī)能模仿人的思維確定洗滌模式.比如可根據(jù)衣物的布質(zhì)、衣物的多少確定洗滌的力度及用水量，根據(jù)衣物的臟污程度確定漂洗的次數(shù)等，你知道這些操作模式是如何建立的嗎？答案 利用傳感器和電腦技術(shù)，揉入人們對(duì)家電使用的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，建立的操自主預(yù)習(xí)完成教師適時(shí)講解作模式.(2)根據(jù)以上問題，結(jié)合課本內(nèi)容填以卜表格 .學(xué)生思考討論傳感器的類型作用水位傳感器確定水位的高低和衣物吸水能力的

14、大小負(fù)載量傳感器檢測(cè)洗滌物的多少水溫傳感器根據(jù)環(huán)境溫度和水溫，自動(dòng)控制洗滌時(shí)間布質(zhì)傳感器自動(dòng)感知衣物的重量、質(zhì)量和吸水程度，自動(dòng)選擇洗滌洗滌粉傳感器測(cè)定洗滌粉的種類臟污程度傳感器利用紅外光電傳感器，測(cè)定水的透明度，從而檢測(cè)洗凈脫水(壓電)傳感器從脫水桶噴射出來的水作用到壓電傳感器上，根據(jù)壓力制脫水動(dòng)作知識(shí)梳理2電冰箱中的傳感器(1)電冰箱的組成：主要由制冷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成.(2)控制系統(tǒng)中的傳感器及其作用傳感器類型作用溫控傳感器按設(shè)定的溫度自動(dòng)接通和斷開電路，控制電動(dòng)機(jī)工作除霜溫控傳感器在除霜加熱器達(dá)到一定溫度時(shí)，自動(dòng)斷開加熱器的電源過熱保護(hù)及過電流傳感器當(dāng)電動(dòng)機(jī)不能正常工作時(shí)，可以自動(dòng)切斷

15、電源，對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)行保護(hù)即學(xué)即用（多項(xiàng)選擇）如圖1所示，關(guān)于電子秤中應(yīng)變式力傳感器說法正確的選項(xiàng)是（）2拄變片i金螭架圖1A.應(yīng)變片是由導(dǎo)體材料制成的B.當(dāng)應(yīng)變片的表曲拉伸時(shí)，其電阻變大，反之變小C.傳感器輸出的是金屬架上的電壓D.外力越大，輸出的電壓差值也越大解析 應(yīng)變片多用半導(dǎo)體材料制成，應(yīng)選項(xiàng) A錯(cuò)，B對(duì)；傳感器輸出的是應(yīng)教師請(qǐng)同學(xué)做實(shí)驗(yàn),并解釋變片上、下兩表面的電壓差，并且隨著外力的增大， 輸出的電壓差值也增大，故C錯(cuò)，D對(duì).答案 BD二、簡單的光控和溫控電路知識(shí)梳理閱讀課本，填寫以卜空格.(1)集成電路又稱IC,是在硅板上集合各種電子器件，實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路模塊，它是電子設(shè)備中最重

16、要的部分.(2)光控自動(dòng)照明電路總結(jié)歸納利用光敏電阻作控制兀件，從而通過光線來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，使電路在天亮?xí)r自動(dòng)切斷，天黑自動(dòng)接通.溫控電熨斗學(xué)生獨(dú)立完成鞏固訓(xùn)利用熱敏電阻作控制兀件，從而使電熨斗的溫度在低于指定值時(shí)，電加熱器練，展示解題思路.供電加熱，溫度高于指定值時(shí)要將電源關(guān)閉.即學(xué)即用(多項(xiàng)選擇)電飯鍋的結(jié)構(gòu)圖如圖 2所示，如果感溫磁體的“居里溫度為103 C時(shí)，以下說法中正確的選項(xiàng)是()感溫彈簧 心財(cái)%/電熱板&Sr開美接機(jī)早轉(zhuǎn)輛上永嵯二七可融蟒打地點(diǎn)（電熱板電源井關(guān)1圖2A.常溫下感溫磁體具有較強(qiáng)的磁性B.當(dāng)溫度超過103 C時(shí)，感溫磁體的磁性較強(qiáng)C.飯熟后，水分被大米吸收，鍋

17、底的溫度會(huì)超過103 C,這時(shí)開關(guān)按鈕會(huì)跳起D.常壓卜只要鍋內(nèi)有水，鍋內(nèi)的溫度就不可能達(dá)到103 C,開關(guān)按鈕就不會(huì)自動(dòng)跳起答案 ACD一、傳感器的簡單應(yīng)用例1如圖3所示為某種電冰箱內(nèi)溫度控制器的結(jié)構(gòu).銅制的測(cè)溫泡1、細(xì)管2和彈性金屬膜盒3連通成密封系統(tǒng)，里面充后氯甲烷和它的蒸氣，構(gòu)成教師引導(dǎo)，并帶領(lǐng)學(xué)生分析了一個(gè)溫度傳感器.膜盒 3為扁圓形（圖中顯示它的切面），右表面固定，左表面通過小柱體與彈簧片 4連接.盒中氣體的壓強(qiáng)增大時(shí)， 盒體就會(huì)膨脹.測(cè)學(xué)生獨(dú)立思考溫泡1安裝在冰箱的冷藏室中.5、6分別是電路的動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)，控制制冷壓縮機(jī)的工作.拉簧 7的兩端分別連接到彈簧片 4和連桿9上.連桿9

18、的下端是裝在機(jī)箱上的軸.凸輪 8是由設(shè)定溫度的旋鈕（圖中未畫出）控制的，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)凸輪連桿上端右移，從而加大對(duì)彈簧7的拉力.圖3（1）為什么當(dāng)冰箱內(nèi)溫度較高時(shí)壓縮機(jī)能夠自動(dòng)開始工作，而在達(dá)到設(shè)定的低溫后又自動(dòng)停止工作？（2）為什么用凸輪可以改變?cè)O(shè)定的溫度？解析（1）冰箱內(nèi)溫度較高時(shí)，密封系統(tǒng)中的壓強(qiáng)增大，盒體膨脹，膜盒 3通過小柱體帶動(dòng)彈簧片 4,使動(dòng)觸點(diǎn)5與靜觸點(diǎn)6接觸，控制壓縮機(jī)自動(dòng)開始工作，而在達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)彈簧帶動(dòng)彈簧片4將觸點(diǎn)5、6斷開，使壓縮機(jī)停止工作.(2)凸輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)加大連桿 9對(duì)彈簧7的拉力，該拉力與彈性金屬膜盒 3共同控制彈簧片4的運(yùn)動(dòng)，而彈簧7上彈力的變化會(huì)改變?cè)O(shè)定的溫度.答案見解析例2如圖4所示為沖擊防盜報(bào)警器的沖擊傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖.在外殼的絕緣基板上固定一個(gè)螺栓，螺栓上有一個(gè)彈簧，彈簧的頂端焊有一個(gè)鋼球，它們都是電的良導(dǎo)體，外殼也使用電的良導(dǎo)體制成.請(qǐng)簡述這種裝置防盜的原理.圖4答案 在靜止?fàn)顟B(tài)下，不論傳感器置于何種狀態(tài)，鋼球和外殼呈斷開狀態(tài)不會(huì)導(dǎo)通，一旦傳感器受到外力沖擊，如砸、碰、撞、敲擊、撬動(dòng)時(shí)，那么鋼球受到擾動(dòng)產(chǎn)生