高中物理2 传感器的应用教学设计学情分析教材分析课后反思.docx

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高中物理2传感器的应用教学设计学情分析教材分析课后反思

传感器的应用教学设计

【教材】人教版·物理选修3-2

【教学时间】一课时（45mins）

【教学目标】

1、知识与技能

①了解温度传感器在电熨斗和电饭煲上的应用

②了解光传感器在火灾报警器上的应用。

2、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。

3、情感态度价值观

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,渗透爱国主义思想,把思政教育带入物理课堂。

教学重点

各种传感器的应用原理及结构

教学难点

各种传感器的应用原理及结构

【教学用具】

1．电熨斗；电饭锅；多媒体课件；资料文字；传感器原理视频；

本课总体设计思想是：

课堂教学以生活中的传感器为线索，通过充分视频展示,原理讲解，借助多媒体课件播放、实验装置重现现象及教师解说，着力于撼动青年学生崇尚科学的情感，弘扬深厚的物理课程文化,同时这节课和生活联系紧密,渗透爱国主义思想,把思政教育带入物理课堂。

【教学过程】

一、引入新课

传感器是数据采集的源头，它无处不在。

智能最前端所需要的态势感知，基本都是要从传感器开始。

无论是智能制造、智慧城市、智慧医疗等，还是智能设备和大数据分析，再庞大的智能系统，都要从传感器的针尖上开始。

　　医疗器械界的奇兵——达芬奇手术机器人有四百多个传感器；鼎鼎有名的波士顿机器人大狗，能够自如地翻跳腾跃，则需要1300个传感器。

二、新课教学

温度传感器的应用——电熨斗

师：

在我们的日常生活中，重要的五件事是”衣食住行”我们先从衣服说起,大家都见过电熨斗,他的主要元件是双金属片温度传感器，原理:

热胀冷缩,常温下两触点分离。

温度升高，两种金属膨胀性能不同，双金属片形状发生变化，使触点接触。

由于铜的膨胀系数大于铁,所以加热之后,铜的体积变得更大,把金属片压弯,大家来看一下电熨斗的内部电路图:

大家思考一下①常温下，上、下触点应是接触的还是分离的？

当温度过高时，双金属片将怎样起作用？

思考完之后分组讨论一下

生：

常温下，上、下触点应是接触的，但温度过高时，由于双金属片受热膨胀系数不同，上部金属膨胀大，下部金属膨胀小，则双金属片向下弯曲，使触点分离，从而切断电源，停止加热．温度降低后，双金属片恢复原状，重新接通电路加热，这样循环进行，起到自动控制温度的作用．

师：

通过刚才的讨论大家能比较清晰的描述出电熨斗的工作原理,我们再来看个视频进一步加深大家对电熨斗原理的理解。

师：

温度传感器还有一个非常重要的用途，那就是应用于我们煮饭的电饭锅中。

那我们接下来就具体的研究一下温度传感器应用在电饭锅中的工作方式及原理。

同学们看这里就是我们常见的电饭锅的外部结构,在研究原理之前我们先介绍几个概念

1温度传感器的主要元件是什么？

2感温铁氧体的组成物质是什么？

3感温铁氧体有何特点？

什么是“居里点”？

生：

感温铁氧体氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，温度达到103℃，失去铁磁性．

师：

取一块电饭锅用的感温铁氧体，使它与一小块的永磁体吸在一起，用酒精灯来给铁氧体加热，经过一段时间后会发生什么现象？

生：

随着温度的升高，铁氧体逐渐失去磁性，当温度升高到103℃以上时，铁氧体完全失去磁性，不吸引任何物体了

思考与讨论

（1）开始煮饭时为什么要压下开关按钮？

手松开后这个按钮是否会恢复到图示的状态？

为什么？

（2）煮饭时水沸腾后锅内是否会大致保持一定的温度？

为什么？

（3）饭熟后，水分被大米吸收，锅底的温度会有什么变化？

这时电饭锅会自动地发生哪些动作？

（4）如果用电饭锅烧水，能否在水沸腾后自动断电？

生1：

开始煮饭时，用手压下开关按钮，永磁体与感温磁体相吸，手松开后，按钮不再恢复到图示状态。

生2：

水沸腾后，锅内大致保持100℃不变。

生3：

饭熟后，水分被大米吸收，锅底温度升高，当温度升至“居里点103℃”时，感温磁体失去铁磁性，在弹簧作用下，永磁体被弹开触点分离，切断电源，从而停止加热．

生4：

如果用电饭锅烧水，水沸腾后，锅内保持100℃不变，温度低于“居里点103℃”，电饭锅不能自动断电。

只有水烧干后，温度升高到103℃才能自动断电。

3.光传感器的应用——火灾报警器

师：

许多会议室、宾馆房间的天花板上都装有火灾报警器，火灾报警器是光传感器应用的又一实例。

师：

引导学生阅读教材有关内容，思考并回答有关问题

师：

以利用烟雾对光的散射来工作的火灾报警器为例，简述其工作原理

生：

报警器带孔的罩子内装有发光二极管LED、光电三极管和不透明的挡板．平时光电三极管收不到LED发出的光，呈现高电阻状态．烟雾进入罩内后对光有散射作用，使部分光线照射到光电三极管上，其电阻变小．与传感器连接的电路检测出这种变化，就会发出警报。

【教师总结】

师：

通过前面的学习大家对传感器在电熨斗和电饭煲的应用有了新的认识,那么最后我们再看一下最新的前沿科技中的传感器（展示XX无人车,京东配送机器人,宇数科技机器狗,歼-20战机）

通过介绍让学生感受到国家科技的进步,激发学生的爱国意识,把思想政治教育引入物理课堂,体现立德树人的教育理念,最后通过”科技改变生活,奋斗创造未来”两句话升华了本节课的思想。

传感器的应用学情分析

本节课的学习对象是高二学生，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，这是学习本节课的知识储备。

但是，当遇到具体的实际问题和一些简单的有科技含量的产品时，分析和处理问题的能力往往有所欠缺。

并且他们此前并没有接触有关传感技术的知识，对传感器知之甚少。

学生会由于不熟悉而“怕”，所以教学时应避开深奥的理论，充分调动学生的思维，积极回忆和联想生活中传感器实例，让他们感觉到传感器其实就在身边，消除一些同学的学习心理障碍。

还可以在教学中多做实验，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。

 本节属于派生性的知识主要采用讲授式的教学方法，以教师为主导，学生为主体，思维训练为主线。

通过实验演示创设物理情景，激发学生学习兴趣；通过恰当的问题设置和类比方法的应用，点拨了学生分析问题的方法思路；引导学生进行分析、讨论、归纳、总结，使学生动口、动脑、动手，亲身参与获取知识，提高学生的综合素质。

传感器的应用效果分析

以往的教学过程中教学内容上侧重传感器原理的讲解，在这种教学方式下，学生接触的多是各种传感器的名称和测量原理，看不到实物，对传感器缺乏感性认识，学习积极性不高。

为贯彻行动导向的教学原则，切实突出学生的主体地位，根据课程内容和学情特点，采用了任务驱动,提前让学生把课本上的内容预习,带着问题来上课,另外通过实物和视频增强学生对传感器的感性认识，充分利用多媒体教学和网络教学等现代化教学方式内容安排教学。

课堂首先明确了学生的学习目标，通过两个视频素材激发了学生的学习热情，另外本堂课还引入了新型传感器，例如智能传感器、机器人传感器拓展了学生的视野，利于学生增加兴趣继续学习。

传感器这一节课和生活联系很紧密,课堂中通过向学生介绍中国在高科技方面的发展,激发学生的爱国意识,把思想政治教育引入物理课堂,体现立德树人的教育理念,最后通过”科技改变生活,奋斗创造未来”两句话升华了本节课的思想。

传感器的应用教材分析

传感器作为相对独立的一章内容，具有很强的时代性与应用性。

本章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。

本节课内容是传感器章节的第二节，介绍传感器的生活中的应用，使学生对生活中的传感器的原理有一个初步的了解，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，通过观看视频实验和讲解就可明白其中的物理奥妙。

教师立德树人意识，深入挖掘传感器课程中所蕴涵的思想政治教育元素，将爱国教育和思想政治工作贯穿教育教学全过程,引导学生关注生活、关注现实，了解国情、社情，认真学习科学文化知识，提升自己的素养，将来为社会作出更大的贡献。

所以本节课内容的学习过程是快乐轻松的，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。

传感器的应用评测练习　

1.下列情况中，应用了光敏传感器的是

A.商场里的自动玻璃门B.夜间自动打开的路灯

C.火警报警器的自动报警D.自动恒温冰箱

2.下列情况中，应用了温度传感器的是

A.夜间自动打开的路灯B.商场里的自动玻璃门

C.电视遥控器D.自动恒温冰箱

3.下列说法正确的是

A.传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置

B.真空中的光速在不同惯性系中测得的数值是不相同的

C.紫外线常用于医院和食品消毒，是因为它具有显著的热效应

D.波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率小于波源的频率

4.关于传感器，下列说法不正确的是

A.传感器是将非电学量转化为电学量的装置

B.压力传感器是将压力转化为电学量的装置

C.热敏电阻在温度升高时，电阻会变大

D.传感器广泛应用于信息采集系统

5.下面说法中不正确的是

A.传感器一般不能直接带动执行机构实现控制动作

B.力传感器的敏感元件是应变片

C.应变片能把物体形变转变为电压

D.双金属片两层金属的膨胀系数完全相同

6.一个学习小组利用速度传感器测量汽车的速度，得到了如图所示的图形，由此可以得知

A.小车运动的最大速度约为

B.小车的最大位移是

C.小车做曲线运动D.小车做匀变速直线运动

二、填空题（本大题共2小题，共8.0分）

7.温度传感器的核心元件是______，它具有将______转化为______的性质。

8.电子秤中常用的一种力传感器是由金属梁和______制成。

______是一种敏感元件，多用______材料制成

答案和解析

1.【答案】B

【解析】解：

A、商场里的自动玻璃门使用了红外线传感器。

故A错误；

B、夜间自动打开的路灯利用了光敏传感器。

故B正确；

C、火警报警器的自动报警利用温度传感器。

故C错误；

D、自动恒温冰箱利用温度传感器。

故D错误；

故选：

B。

商场里的自动玻璃门使用了红外线传感器；火警报警器、自动恒温冰箱温度传感器；夜间自动打开的路灯利用了光敏传感器。

本题考查了传感器在生产、生活中的应用等知识点。

对于物理知识在生活中的实际应用，属于基础知识，要记住。

2.【答案】D

【解析】解：

A、夜间自动打开的路灯是利用了光传感器，故A错误；

B、商场里的自动玻璃门是应用了红外线传感器，故B错误；

C、电视遥控器采用的红外传感器，故C错误；

D、自动恒温冰箱是利用了温度传感器，D正确；

故选：

D。

传感器是把温度、力、声音等非电学量转化为电学量，明确工作原理即可确定所采用的传感器种类。

传感器是把非电学量转化为电学量的装置，要了解一些常见自动控制设备的原理，从而明确传感器的应用。

3.【答案】A

【解析】解：

A、传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置。

故A正确；

B、真空中的光速在不同惯性系中测得的数值是相同的。

故B错误；

C、紫外线常用于医院和食品消毒，但它不具有显著的热效应，反而红外线才是显著的热效应。

故C错误；

D、根据多普勒效应，波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率。

故D错误；

故选：

A。

传感器是把非电信息转换成电信息的器件或装置；真空中的光速不变；紫外线有显著的化学作用，红外线有显著的热效应；波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率。

本题考查了传感器的应用、紫外线的荧光效应及其应用、多普勒效应等知识点。

这种题型属于基础题，只要善于积累，难度不大。

4.【答案】C

【解析】解：

A、传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，所以A正确；

B、压力传感器是将力学量转化为电学量的装置，所以B正确；

C、光敏电阻在有光照射时，电阻会变小，所以C错误；

D、传感器广泛应用于信息采集系统，所以D正确；

本题选择错误的，故选：

C。

传感器作为一种将其它形式的信号与电信号之间的转换装置，在我们的日常生活中得到了广泛应用，不同传感器所转换的信号对象不同，我们应就它的具体原理进行分析．

传感器能够将其他信号转化为电信号，它们在生产生活中应用非常广泛，在学习中要注意体会．

5.【答案】D

【解析】解：

A、传感器输出信号比较微弱，一般不能直接带动执行机构实现控制动作，故A正确；

BC、力传感器中的应变片在力的作用下发生形变，输出相应的电压信号，故B、C正确；

D、双金属片两层金属膨胀系数不同，在温度升高时才会发生弯曲，故D不正确。

本题选择不正确的，故选：

D。

明确传感器的作用，同时掌握常见传感器的基本原理即可正确解答。

本题考查对传感器的掌握情况，要注意掌握常见传感器，如力传感器、应变片、温度传感器等。

6.【答案】A

【解析】解：

A、小车先做加速直线运动，后做减速直线运动，由图看出，小车运动的最大速度约为

。

故A正确。

B、小车的最大位移等于图象包围的面积大小。

图中每一小格为“面积”为

，面积超过方格一半算一个，不足半格舍去，总共有86格，所以总“面积”为

，小车的最大位移是为

。

故V错误。

C、小车做的是变速直线运动，不是曲线运动。

故C错误。

D、由图看出，图象的斜率不断变化，小车的加速度不断变化，所以小车先做变加速运动，后做变减速运动。

故D错误。

故选：

A。

根据速度图象的斜率等于速度分析小车的运动性质．由图直接读出小车速度的最大值．根据速度图线与坐标轴所围“面积”等于位移，估算小车的最大位移．小车做直线运动．

本题要能根据斜率分析加速度的变化，难点在于对图线“面积”的估算，采用“四舍五入”近似的方法进行估算．

7.【答案】热敏电阻 温度 电阻

【解析】解：

温度传感器的核心元件是热敏电阻，它具有将温度转化为电阻的性质。

故答案为：

热敏电阻；  温度；  电阻。

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。

温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。

按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

本题考查了各种传感器的运用，要知道它们的原理，并能与实际生活相联系。

温度传感器的核心元件是热敏电阻，常见的有金属热电阻和热敏电阻

半导体材料

两种。

8.【答案】应变片 应变片 半导体

【解析】解：

电子秤中常用的一种力传感器是由金属梁和应变片制成。

应变片是一种敏感元件，多用半导体材料制成。

故答案为：

应变片；  应变片；  半导体。

力传感器的组成：

由金属梁和应变片组成，应变片多用半导体材料制成，是敏感元件。

本题考查了力传感器在传感器在生产、生活中的应用。

电子秤电子秤在我们日常生活中应用比较广泛，它所使用的测力装置是力传感器。

传感器的应用教学反思

本节课依据学生的认知规律组织教学，引入新课从前沿科技中传感器的应用到普通生活实例讲解,设置悬念，提出问题,激发学生兴趣，增强学生的求知欲;在进行传感器原理的讲解教学中注重实验探究，引导学生从实验的探究中加以归纳，教师具有立德树人意识，深入挖掘传感器课程中所蕴涵的思想政治教育元素，将思想政治工作贯穿教育教学全过程,引导学生关注生活、关注现实，了解国情、社情，认真学习科学文化知识，提升自己的素养，将来为社会作出更大的贡献。

整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，注意培养学生的自主、合作、探究能力，注意从生活走向物理,从物理走向生活，以此增进学生的学习能力和科学素养。

传感器的应用课标分析

根据教学内容和教学实际确定如下教学目标

一、知识目标

认识常见的传感器，通过视频,演示实验了解电熨斗,电饭锅和烟雾报警器的内部结构和工作原理,通过举例生活中的常用传感器进一步总结出传感器是把非电学量转化为电学量的桥梁。

二、能力目标

1.培养学生分析实验现象、推理和判断的能力，由于所教的学生对于控制及电子还是零接触零基础，所以本节课的安排也是从这点发出：

首先从找传感器到认识传感器及其一些特性，再从符合学生思维的电路出发步步探索下去,让学生结合生活自己总结出传感器的工作原理

三、德育目标

了解科学理论的建立必须用实践来检验.渗透科学研究方法的教育.传感器这一节课和生活联系很紧密,课堂中通过向学生介绍中国在高科技方面的发展,激发学生的爱国意识,把思想政治教育引入物理课堂,体现立德树人的教育理念,最后通过”科技改变生活,奋斗创造未来”两句话升华了本节课的思想。

教学重点

1.传感器在日常生活中的应用

教学难点

1.通过对电饭锅，电熨斗,光电报警器的分析，掌握他们的工作原理。