传感器及其工作原理
课题：传感器及其工作原理
江苏省宜兴第一中学 季钟
一、教学目标：
1．知识与技能
通过网络渠道，我们得以认识传感器的基本概念，并理解将非电学量转换成电学量的技术重要性。
通过网络平台，我了解到了若干种传感器元件，并且掌握了这些传感器运作的基本原理。
2．过程与方法
借助网络搜索和实验观察，引导学生深入理解传感器及其运作机制，让他们在科学探究的实践中，掌握科研方法，提升观察能力、动手实践能力、创新思维以及利用网络资源的能力。
3．情感、态度与价值观
深刻认识到传感器在日常生活、工业生产以及科技发展中的诸多优势，能够有效激发学生的学习热情，拓宽他们的知识领域，同时增强物理学科与科学、技术和社会（STS）以及互联网之间的关联。通过参与实际操作实验，学生能够培养出严谨求实的科学态度、良好的团队协作精神以及创新思维。借助互联网资源，学生还能提升自我学习的自主性。
二、教学的重点与难点：
⒈传感器的概念
⒉光敏电阻、热敏电阻、霍尔元件的工作原理
三、教学器材：
互联网涉及干簧管、磁铁、光敏电阻、热敏电阻、多用电表、红外线体温计、光控摄像头、一个烧杯、发光二极管、语音集成模块、小灯泡、手电筒、钨丝、热水以及多媒体课件等多种设备和材料。
四、教学方法
网络自主学习法、实验探究法，观察法，归纳法
五、教学过程：
在讲授新课程内容（一）时，我们通过互联网搜集了我国“月球车”与“勇气号”火星探测器的丰富多媒体资料，鼓励学生观看这些资料，并通过网络进一步查阅相关资讯，以此培育他们的爱国情怀并点燃他们对学习的热情。问题一提出：那远在亿万公里之外的小型探测器，为何能如此顺从地被人类操控？答案：通过遥控技术。
问题2：为何它有时能够自行绕过某些障碍？ 回答：依靠自动操控技术。问题3：许多情况下，我们无需直接接触便能操控机器或日常设施，这样的例子在生活中屡见不鲜。请你尽量多列举一些你曾遇到的类似情况。通过互联网获取信息，诸如家电遥控、自动门、自动冲水马桶、声控开关等，但要深入了解这些自动控制的原理，便需掌握相关传感器的知识。
今日，我们齐聚一堂，共同探讨第六章节的第一部分内容：传感器及其运作机制。（板书课题）在接下来的新课教学中，我们将首先提出关于传感器的问题：传感器究竟是什么？随后，我们将通过演示实验一：干簧管实验，来展示“永磁体操控小灯泡的开关”这一现象。
①预先连接好电路，干簧管用纸遮住
②用永磁体接触干簧管，观察电路的通断
探讨干簧管的内部结构时，我们不禁要问：当永磁体接近干簧管，导致其产生通断效应的机制究竟是怎样的呢？
干簧管中包含两片由常开软磁合金材料构成的簧片，当条形磁体接近时，这些簧片会被磁化，进而使得它们相对的两端产生相反的磁极，从而相互吸引。实验结果表明：通过感受磁场，可以实现对电路通断的演示。实验二：光控小夜灯。
教师演示改变光照强度，从而可以改变小夜灯的亮度。
结论：光强度与电流强度之间存在关联。回顾2003年3、4月非典疫情高发期间，我们学生每日抵达学校后，学校都会执行一项例行程序，那便是……
答：测体温问：用的什么测量工具？
答：测温枪（红外测温仪）演示实验3：测温枪（红外测温仪）
学生感受：请几个学生测量体表不同部位的体温。
结论：当我们感受到温度时，这一过程会转化为电路的通断。正如我们之前所讨论的干簧管、光控小夜灯以及测温枪等设备，它们均属于传感器的范畴。师生共同归纳出传感器的定义：传感器是一种能够将诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，按照特定规则转化为电压、电流等电学量，或者转化为电路通断状态的元件。传感器的优势在于，它能够将非电学量转化为电学量，从而使得测量、传输、处理与控制变得简便易行。通过互联网和多媒体平台，我们向学生们展示了多种常见的传感器，以便他们加深理解。接下来，制作传感器需要特定的元器件，而这些元器件必须对特定的非电学量有较高的敏感性。因此，我们首先探讨了几种对光、热、磁较为敏感的元件。二、传感器的关键部件之一是光敏电阻。设问：光敏电阻有哪些特性？进行演示实验4，以探究光敏电阻的光敏特性。首先，需将电路预先连接妥当；接着，调整照射光敏电阻的光照强度，并留意观察LED灯的亮度变化，同时也要注意聆听集成块发出的声音变化；最后，分析现象，并作出推测：当光照强度增加时开yun体育官网入口登录app，光敏电阻的电阻值可能会增大。问：能否通过实验途径检验我们提出的假设是否成立呢？答：当然可以。学生们制定了实验计划，并着手实施：学生实验一：研究光敏电阻在各类光照环境中的电阻值变化；完成实验：学生们依照他们设计的方案进行了实验操作。
结论：光线强度增加，电阻值相应降低（猜想成立！）。特性方面开元棋官方正版下载，光线越强烈，光敏电阻的阻值就越小，它能够将光线的强弱这一光学量转化为电阻这一电学量。使用的材料是半导体，例如硫化镉。导电原理上，无光照时，载流子数量稀少，导电性能不佳。
光照强度提升，导致载流子数量增加，从而提升了材料的导电性能。至于热敏电阻和金属热电阻，具体来说：（1）金属热电阻：①其制作材料为金属（例如铂金）；②其R-T特性表现为，随着温度的上升，其阻值会相应增大。
实验五展示：对钨丝进行加热处理开元ky888棋牌官方版，并留意小灯泡亮度随之发生的改变现象——随着钨丝的加热，小灯泡的亮度逐渐减弱。
实验结果显示，温度的上升会导致阻值增加；对于热敏电阻而言，其材料为半导体，其R-T特性表现为阻值随温度升高而降低。在学生实验2中，通过使用多用电表的欧姆挡，我们测量了不同温度条件下的热敏电阻阻值，并据此得出了相关结论。总结如下：一方面，金属热电阻和半导体热敏电阻均能将温度这一非电学量转化为电阻这一电学量。金属热电阻的灵敏度不高，但具有出色的稳定性，其测量范围较广；而热敏电阻则具有较好的灵敏度，但稳定性相对较差，且测量范围相对较小。3、霍尔元件：
半导体材料，例如砷化铟，其工作原理通过多媒体动画展示。霍尔电压的产生，霍尔元件将磁感应强度这一磁学量转换成电压这一电学量。至于电容式位移传感器，它将物体的位移这一力学量转换成电容这一电学量。课堂小结部分，首先阐述了传感器的概念。
2、认识一些制作传感器的核心元件；
通过本节课的学习，我们意识到传感器与科学、技术、社会之间存在着紧密的联系，其在推动现代社会进步的过程中扮演了关键角色。在作业布置方面，请同学们进行观察与思考：利用互联网资源，探索日常生活中传感器的应用场景，并分析它们各自所属的类型以及工作原理。
2、实验设计：
通过互联网，用热敏电阻、继电器等器材设计一个火警报警器。
六、板书布局：第六节内容涉及传感器及其运作机制。首先介绍传感器，它将非电学量转换为电学量或影响电路的通断。其次，探讨传感器的关键部件，包括：1、光敏电阻，它将光学量转化为电阻；2、热敏电阻以及金属热电阻，它们将热学量转换为电阻。
3、霍尔元件（磁学量→电压）七、教后感：
学 生 活 动
学生搜索观看资料
学生思考
回答问题
学生举例
学生观察实验
思考实验结论
学生回答
学生观察实验
思考实验结论
学生回答
学生回答
学生回答
学生测体温思考总结
学生总结
学生思考
学生观察
学生思考学生观察
学生提出猜想
学生回答
学生提出实验方案
学生完成实验得出结论
学生回答学生观察
学生回答
学生实验
并得出结论
师生互动
学生观察
思考
学生总结
学生讨论
思考并回答
学生小结
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