(人教版選修3-2)《實驗：傳感器的應(yīng)用》教案

課題：第二節(jié)傳感器的應(yīng)用（一）（1課時）第1課時總序第31個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日教學目標（一）知識與技能1．了解力傳感器在電子秤上的應(yīng)用。2．了解聲傳感器在話筒上的應(yīng)用。3．了解溫度傳感器在電熨斗上的應(yīng)用。（二）過程與方法通過實驗或演示實驗，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。（三）情感、態(tài)度與價值觀在了解傳感器原理及應(yīng)用時，知道已學知識在生活、生產(chǎn)、科技社會中的價值，增強學習興趣，培養(yǎng)良好的科學態(tài)度。教學重點、難點重點各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。難點各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。教學方法實驗法、觀察法、討論法。教學手段駐極體話筒的工作電路示教板，示波器，學生電源，電熨斗，日光燈起動器（若干）教學過程（一）引入新課傳感器是能夠感知諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并把它們按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)化成電壓、電流等電學量，或轉(zhuǎn)化為電路通斷的一類元件。請大家回憶一下光敏電阻、熱敏電阻、霍爾元件各是把什么物理量轉(zhuǎn)化為電學量的元件？光敏電阻將光學量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量。熱敏電阻將溫度這個熱學量轉(zhuǎn)化為電阻這個電學量?；魻栐汛鸥袘?yīng)強度這個磁學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量。這節(jié)課我們來學習傳感器的應(yīng)用。（二）進行新課1、傳感器應(yīng)用的一般模式閱讀教材并在練習本上畫出傳感器應(yīng)用的一般模式示意圖。下面學習幾個傳感器應(yīng)用的實例。2．力傳感器的應(yīng)用——電子秤閱讀教材61頁最后一段，思考并回答問題。（1）電子秤使用的測力裝置是什么？它是由什么元件組成的？（2）簡述力傳感器的工作原理。（3）應(yīng)變片能夠把什么力學量轉(zhuǎn)化為什么電學量？總結(jié)點評，結(jié)合板畫強調(diào)講解應(yīng)變片測力原理（如圖所示）。應(yīng)變片能夠把物體形變這個力學量轉(zhuǎn)化為電壓這個電學量。3．聲傳感器的應(yīng)用——話筒閱讀教材62頁有關(guān)內(nèi)容，思考并回答問題。（1）話筒的作用是什么？（2）說明動圈式話筒的工作原理和工作過程。（3）說明電容式話筒的工作原理和工作過程。這種話筒的優(yōu)點是什么？（4）駐極體話筒的工作原理是什么？有何優(yōu)點？1、話筒的作用是把聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號。2、動圈式話筒的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。膜片接收到聲波后引起振動，連接在膜片上的線圈隨著一起振動，線圈在永磁體的磁場里振動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流（電信號），感應(yīng)電流的大小和方向都變化，振幅和頻率的變化都由聲波決定，這個信號電流經(jīng)擴音器放大后傳給揚聲器，從揚聲器中就發(fā)出放大的聲音。3、電容式話筒的工作原理：利用電容器充放電形成的充放電電流。薄金屬膜M和固定電極N形成一個電容器，被直流電源充電．當聲波使膜片振動時，電容發(fā)生變化，電路中形成變化的電流，于是電阻R兩端就輸出了與聲音變化規(guī)律相同的電壓．優(yōu)點：保真度好。4、駐極體話筒的原理同電容式話筒，只是其內(nèi)部感受聲波的是駐極體塑料薄膜．優(yōu)點：體積小，重量輕，價格便宜，靈敏度高，工作電壓低。駐極體話筒利用了電介質(zhì)的極化現(xiàn)象：將電介質(zhì)放入電場中，在前后兩個表面上會分別出現(xiàn)正電荷與負電荷的現(xiàn)象．某些電介質(zhì)在電場中被極化后，去掉外加電場，仍然會長期保持被極化的狀態(tài)，這種材料稱為駐極體．現(xiàn)象：不同的聲波信號，熒光屏上顯示的波形不同。說明話筒產(chǎn)生的電信號是由接收到的聲波控制的。3．溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗溫度傳感器是應(yīng)用最廣泛的傳感器之一，它能把溫度的高低轉(zhuǎn)變成電信號，通常是利用物體的某一物理性質(zhì)隨溫度的變化而改變的特性制成的．電熨斗就是靠溫度傳感器來控制溫度的。做實驗，觀察實驗現(xiàn)象。電熨斗就裝有雙金屬片溫度傳感器。這種傳感器的作用是控制電路的通斷。投影：電熨斗結(jié)構(gòu)圖（如圖所示）思考與討論：（1）常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的還是分離的？當溫度過高時，雙金屬片將怎樣起作用？（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，這是如何使用調(diào)溫旋鈕來實現(xiàn)的？（1）常溫下，上、下觸點應(yīng)是接觸的，但溫度過高時，由于雙金屬片受熱膨脹系數(shù)不同，上部金屬膨脹大，下部金屬膨脹小，則雙金屬片向下彎曲，使觸點分離，從而切斷電源，停止加熱．溫度降低后，雙金屬片恢復(fù)原狀，重新接通電路加熱，這樣循環(huán)進行，起到自動控制溫度的作用．（2）熨燙棉麻衣物和熨燙絲綢衣物需要設(shè)定不同的溫度，此時可通過調(diào)溫旋鈕調(diào)節(jié)升降螺絲，升降螺絲帶動彈性鋼片升降，從而改變觸點接觸的難易，達到控制在不同溫度的目的．（三）課堂總結(jié)、點評本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：力傳感器的應(yīng)用——電子秤傳感器的應(yīng)用聲傳感器的應(yīng)用——話筒溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗力傳感器是把力信號轉(zhuǎn)換成電信號；聲傳感器是把聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號，而溫度傳感器往往是用來進行自動控制．（四）實例探究力傳感器的應(yīng)用【例1】用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0kg的滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b在的示數(shù)均為10N（取g=10m／s2）．（1）若傳感器a的示數(shù)為14N、b的示數(shù)為6.0N，求此時汽車的加速度大小和方向．（2）當汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器a的示數(shù)為零．溫度傳感器的應(yīng)用【例2】在家用電熱滅蚊器中，電熱部分主要元件是PTC元件，PTC元件是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率隨溫度t的變化關(guān)系如圖所示，由于這種特性，PTC元件具有發(fā)熱、保溫雙重功能．對此，以下判斷正確的是（）①通電后，其電功率先增大，后減?、谕姾?，其電功率先減小，后增大③當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1不變④當其產(chǎn)生的熱量與散發(fā)的熱量相等時，溫度保持在t1和t2之間的某一值不變A．①③B．②③C．②④D．①④

課后記：課題：第三節(jié)傳感器的應(yīng)用（二）（1課時）第1課時總序第32個教案課型：新授課編寫時時間：年月日執(zhí)行時間：年月日教學目標（一）知識與技能1．了解溫度傳感器在電飯鍋和測溫儀上的應(yīng)用。2．了解光傳感器在鼠標器和火災(zāi)報警器上的應(yīng)用。（二）過程與方法通過實驗或演示實驗，了解傳感器在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。（三）情感、態(tài)度與價值觀在了解傳感器原理及應(yīng)用時，知道已學知識在生活、生產(chǎn)、科技社會中的價值，增強學習興趣，培養(yǎng)良好的科學態(tài)度。教學重點、難點重點各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。難點各種傳感器的應(yīng)用原理及結(jié)構(gòu)。教學方法實驗法、觀察法、討論法。教學手段演示用的感溫鐵氧體，磁鐵，電烙鐵，計算機的鼠標器，光敏電阻，多用表，干電池，蠟燭，各種功率的白熾燈等教學過程（一）引入新課傳感器的應(yīng)用已經(jīng)滲透到環(huán)境保護、交通運輸、航天、軍事以及家庭生活等各領(lǐng)域．例如，空調(diào)、電冰箱、微波爐、消毒碗柜等與溫度控制相關(guān)的家用電器，幾乎都要使用溫度傳感器．光傳感器的應(yīng)用也十分廣泛，如電腦上的鼠標器、路燈的自動控制及火災(zāi)報警器等．這節(jié)課我們就來學習溫度傳感器和光傳感器的應(yīng)用實例。（二）進行新課1、溫度傳感器的應(yīng)用——電飯鍋引導(dǎo)學生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容。（1）溫度傳感器的主要元件是什么？感溫鐵氧體。（2）感溫鐵氧體的組成物質(zhì)是什么？氧化錳、氧化鋅和氧化鐵粉末混合燒結(jié)而成。（3）感溫鐵氧體有何特點？常溫下具有鐵磁性，能夠被磁體吸引，溫度達到約103℃（4）什么是“居里點”？居里點，又稱居里溫度，即指103℃觀察演示實驗：感溫鐵氧體的特性?，F(xiàn)象：當感溫鐵氧體的溫度升高到一定數(shù)值時，感溫鐵氧體與磁鐵分離。說明溫度升高到一定數(shù)值時，感溫鐵氧體的磁性消失。投影電飯鍋的結(jié)構(gòu)示意圖。引導(dǎo)學生思考并回答教材“思考與討論”中的問題，了解電飯鍋的工作原理。（1）開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)。（2）水沸騰后，鍋內(nèi)大致保持100℃（3）飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點103℃”(4)如果用電飯鍋燒水，水沸騰后，鍋內(nèi)保持100℃不變，溫度低于“居里點103℃”，電飯鍋不能自動斷電。只有水燒干后，溫度升高到引導(dǎo)學生連貫地敘述電飯鍋的工作過程。開始煮飯時，用手壓下開關(guān)按鈕，永磁體與感溫磁體相吸，手松開后，按鈕不再恢復(fù)到圖示狀態(tài)，則觸點接通，電熱板通電加熱，水沸騰后，由于鍋內(nèi)保持100℃不變，故感溫磁體仍與永磁體相吸，繼續(xù)加熱，直到飯熟后，水分被大米吸收，鍋底溫度升高，當溫度升至“居里點103℃”2．溫度傳感器的應(yīng)用——測溫儀引導(dǎo)學生閱讀教材，思考并回答有關(guān)問題。（1）溫度傳感器測溫儀有何優(yōu)點？可以遠距離讀取溫度的數(shù)值．因為溫度信號變成電信號后可以遠距離傳輸．（2）常見的測溫元件有哪些？熱敏電阻、金屬熱電阻、熱電偶及紅外線敏感元件等．3．光傳感器的應(yīng)用——鼠標器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到自動控制裝置，而設(shè)計自動控制裝置很多情況下要用到傳感器．如光電傳感器，把光信號轉(zhuǎn)化為電信號，然后對電信號進行放大，再將電信號輸入到相應(yīng)的裝置，進而完成相應(yīng)的自動控制。下面我們學習光傳感器的應(yīng)用實例——鼠標器。引導(dǎo)學生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問題。（1）機械式鼠標器的內(nèi)部組成是什么？滾球、滾軸與碼盤、紅外發(fā)射管與紅外接收管．（光傳感器，如圖所示）豆品多一（2）簡述機械式鼠標器的工作原理。鼠標器移動時，滾球運動通過軸帶動兩個碼盤轉(zhuǎn)動，紅外接收管就收到斷續(xù)的紅外線脈沖，輸出相應(yīng)的電脈沖信號，計算機分別統(tǒng)計兩個方向的脈沖信號，紅外接收管處理后就使屏幕上的光標產(chǎn)生相應(yīng)的位移。4．光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報警器許多會議室、賓館房間的天花板上都裝有火災(zāi)報警器，火災(zāi)報警器是光傳感器應(yīng)用的又一實例。引導(dǎo)學生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考并回答有關(guān)問題。（1）以利用煙霧對光的散射來工作的火災(zāi)報警器為例，簡述其工作原理。報警器帶孔的罩子內(nèi)裝有發(fā)光二極管LED、光電三極管和不透明的擋板．平時，光電三極管收不到LED發(fā)出的光，呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)．煙霧進入罩內(nèi)后對光有散射作用，使部分光線照射到光電三極管上，其電阻變?。c傳感器連接的電路檢測出這種變化，就會發(fā)出警報．實驗做實驗，記錄實驗現(xiàn)象。（三）課堂總結(jié)、點評本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：電飯鍋電飯鍋測溫儀溫度傳感器鼠標器火災(zāi)報警器光傳感器傳感器的應(yīng)用各種傳感器廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)中，如空調(diào)、電冰箱、電飯堡、火災(zāi)報警器、路燈自動控制、電腦鼠標器等．傳感器把所感受到的物理量，如力、熱、磁、光、聲等，轉(zhuǎn)換成便于測量的電壓、電流等，與電路相結(jié)合達到自動控制的目的．（四）實例探究溫度傳感器的應(yīng)用【例1】如圖甲為在溫度為10℃左右的環(huán)境中工作的某自動恒溫箱原理簡圖，箱內(nèi)的電阻R1=20kΩ，R2=10kΩ，R3=40kΩ，Rt為熱敏電阻，它的電阻隨溫度變化的圖線如圖乙所示．當a、b端電壓Uab<0時，電壓鑒別器會令開關(guān)S接通，恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱，使箱內(nèi)溫度提高；當Uab>0時，電壓鑒別器使S斷開，停止加熱，恒溫箱內(nèi)的溫度恒定在_________℃光傳感器的應(yīng)用【例2】如